Biochemie en eiwittechnologie
1. Inleiding
Miller experiment: complexe AZ kunnen spontaan ontstaan onder bepaalde omstandigheden.
Biochemie = wetenschap met veel raakvlakken en onderdeel van geneeskunde, microbiologie, biologie,
voedingsleer, landbouw, hematologie, immunologie, genetica, …
Leven = chemisch reageren ‘in evenwicht’: dus is sterke coördinatie en homeostase noodzakelijk.
2. Biomoleculen
Water
Watersamenstelling organisme = afh van ouderdom, geslacht, vetgehalte, …
Foetus à 94%
Mens, cel à 70%
à Fysiologisch water: 0,9% zouten ( vnl NaCl)
à Zeewater: 3,5% zouten (vnl NaCl)
Anorganische bestanddelen
Specifieke functies:
Na+ en K+: integriteit celmembranen
Ca2+: bloedstolling
Mg2+: cofactor
Fe2+: hemoglobine (O2 transport)
Andere: H2PO4-, HCO3-, HPO42- en SO42-
à niet H3PO4, PO43-, H2SO4: te zuur!
Rol van elektrolyten:
- Blg voor ionensterkte à invloed op metabolisme
- Buffers à pH regeling in bloed en cel
- Bouwstof vb. Ca3(PO4)2 in tanden en beenderen, oplossen bij pH 5,5
à tandborstel en tandpasta verwijderen fysiek de tandplaques (anders cerzuren die en vormen die cariës)
- Bepaling van osmolaliteit van biologische vochten.
- Soms toxisch na ontbinding van organisme -SH in EW à H2S
Organische moleculen
Gluciden
Aldosen en ketosen: monosachariden met aldehyde-groep (-CH=O)
Aldose: carbonylgroep (-C=O) op 1ste C-atoom
Ketose: carbonylgroep op andere C-atoom
Deoxyaldosen en derivaten, suikeralcoholen: OH-groep à H
Suikeralcoholen
Disachariden: saccharose, maltose
Invertsuiker: mengsel van glucose en fructose, uit gewone suiker
gemaakt door het opgelost in water te verhitten (evt zuur of
katalysator toevoegen)
Polysachariden:
- Lignine
- Pectine
o In middenlamel van celwand o Houtstof in hout, vezels, …
o Versteviging
o Kleeft cellen samen
o Vormen geleien - Chitine
o In skelet schaaldieren en insecten
àversteving
o In celwand schimmels
,Blg polysachariden (binding):
Bacteriën
- Mureïne: b 1 à 4
- Dextraan: a 1 à 6
Planten
- Agarose: b 1 à 4
- Cellulose: b 1 à 4
Dieren:
- Chitine: b 1 à 4
- Glycogeen: a 1 à 4
- Hyaluronzuur: b 1 à 4
b1à3
Glycoproteïnen en glycolipiden: O- en N- gelinkte of gebonden glycosylaties
O-gebonden: covalent gebonden met OH-functie
o Glycolipiden, glycoproteïnen (met OH-functie van Ser, Thr)
o Plantaardige stoffen (kleur, smaakstoffen, digitaline, ..)
N-gebonden: covalent gebonden met N-functie
o Glycoproteïnen (met amidegroep van Asn)
o Nucleosiden (met N van heterocyclische base)
Functies:
- Stabiliseren van EW
- Vereenvoudigen vouwing EW
- Targetting van EW
- Celherkenning en receptorbinding
Aanverwante moleculen:
• Glycerol: propaan-1,2,3-triol
o Uit hydrolyse vet/olie
o Niet toxisch
o Glycerin: glycerol + H2O
o Maakt buffer zwaar (à PAGE)
• Ethyleenglycol: 1,2-ethaandiol HOCH2CH2OH
o Antivries
o Giftig
• PEG: polyethyleenglycol
= macrogol (laxeermiddel) à niet toxisch
• Pyruvaat: pyrodruivenzuur à ‘druivensuiker’
• Lactaat: melkzuur
• Glyceraldehyde-3-fosfaat
Gluciden: biologische rol:
1. Koolstofbron: synthese celcomponenten
2. Energiebron: D-glc à glycolyse + Krebs à ATP
3. Reserve: zetmeel (planten), glycogeen (dieren)
4. Structuurelement: cellulose, chitine
, 5. Regulatie en herkenning: glycoproteïnen in membraan
6. Waterbinding: proteoglycanen, agarose, dextran
Glycemische index: maat voor hoe snel voedingsmiddel
de bloedsuikerspiegel doet stijgen à afh van bereiding
en persoon tot persoon à geen goede basis voor dieet!
Lipiden
Esters (MAG, DAG en TAG) van glycerol en vetzuren.
Vetzuren:
Oliezuur: in olijfolie
Linolzuur: vloeibaar in zonnebloem- en maisolie
Linoleenzuur: vloeibaar in lijnzaadolie
Triacylglycerolen = triglyceriden: glycerol + 3 vetzuren à apolair
Sterolen:
Algemene structuur
àLipiden = vrij onbeperkt opstapelbaar
àGlycogeen = beperkt opstapelbaar
Biologische rol:
1) Brandstof
2) Bouwsteen
3) Thermische isolator
4) Speciale taken: signaliserin, cofactor, anker, visueel pigment
Hemostase
Hemostase = evenwicht in de cel.
Controle nodig op concentratie van ionen, pH, druk, glucose, enzymen, … à blg voor snelheid
biochemische reacties
, 3. pH en buffermengsels
Buffers: blg in biochemie à alle reacties in cel gebeuren in buffermilieu
Niet gebufferde systemen kunnen letaal zijn voor een cel.
NW pH in bloed: 7,35 – 7,45:
Hogere waarden à alkalose à hyperventilatie, verhoogde H+ excretie
Lager waarden à acidose à hypoventilatie, verhoogde productie, verlaagde excretie H+
Normale werking van cel: vrijkomen zuren en basen
Systemen om pH constant te houden:
1) Buffers: opvangen H+ en OH- schokken
2) Longen: uitscheiding CO2
3) Nieren: uitscheiding zuren
∆"
Buffercapaciteit = ∆$% à grootste rond pKa-waarde
pH in menselijk lichaam
Het H2CO3 en NaHCO3 buffersysteem: 75%
NaHCO3: neutraliseert zuur => alkalireserve
NaHCO3 + zuur à Na-zuur + H2CO3
H2CO3 à CO2 + H2O (langs longen verwijderd)
Het fosfaat buffersysteem: 1%
HPO42- + zuur à H2PO4-
H2PO4- wordt via urine uitgescheiden.
Het proteïnebuffersysteem: 24%
Vele EW hebben vrije zuurfuncties in hun structuur. Deze kunnen met gevormde zouten
buffersystemen vormen.
H+Prot à EW + H+
Buffers maken in het labo
1) Berekenen (Henderson-Hasselbach)
2) Gebruik buffercalculator
3) Gebruik buffertabel
4) Kopen