III. Functie van eiwitten
1. Fluorescerende eiwitten
1. Eiwit Structuur
Voordat eiwitten hun taak in de cel kunnen uitvoeren moeten ze hun driedimensionale
vorm hebben. Omdat eiwitten zo klein zijn, zijn ze alleen te zien bij 3D modellen door; X-ray
crystallography, NMR spectroscopy en cryogenic electron microscopy.
Eenmaal de structuur bepaald te hebben, wordt dit opgeslagen in een database; The protein
data bank (PDB). Het begint met een beschrijving van het molecuul, naam van de
onderzoeker en experimentele details. In het midden van een PDB file zijn x, y en z
coördinaten te vinden die het driedimensionale structuur laten zien. Elke atoom heeft een
aparte lijn:
ATOM O (oxygen) GLY (glycine) (occupancy) (temp. Factor) (element name) (X-co) (Y-co) (Z-co)
H-atomen worden niet in een file weergegeven omdat ze te klein zijn om waar genomen te
kunnen worden door X-ray data. Maar omdat de eiwit structuren zo bekend zijn kan je de
protons zelf invullen in de structuur.
De data bas bevat meer dan 100.000 structuren van eiwitten.
2. Interactie tussen Elektromagnetische Straling en Materie (geen tentamenstof)
ℎ𝑐
𝐸 = ℎ𝑣 = 𝜆
𝑣 = 𝐹𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑛𝑡𝑖𝑒 , ℎ = 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑣𝑎𝑛 𝑃𝑙𝑎𝑛𝑐𝑘: 6.626 ∙ 10−34 𝐽/𝑠,
𝑐 = 𝑙𝑖𝑐ℎ𝑡𝑠𝑛𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑: 2,998 ∙ 108 𝑚/𝑠 & 𝜆 = 𝑔𝑜𝑙𝑓𝑙𝑒𝑛𝑔𝑡𝑒
Hoe kleiner de golflengte, hoe meer energie er vrijkomt/is.
X-rays hebben de kortste golflengte, hoogste frequentie en
dus de groots hoeveelheid energie. Dit komt omdat de straling
van x-rays erg gevaarlijk is, de energie is hoog genoeg om
covalente bindingen te kunnen breken in eiwitten en
nucleïnezuren. Het zichtbare licht bestaat uit golflengtes
tussen 400 (blauw) en 700 (rood). De energie van blauw is het
hoogst.
De energie om naar een ander niveau te gaan moet precies
gelijk zijn aan de verandering voor dat niveau, anders vindt er
geen verplaatsing plaats. Zelfde met licht, de kleur moet goed
zijn anders wordt het niet geabsorbeerd en gebeurt er niks.
, Planten ‘reageren’ met blauw en rood licht, als er wit licht op komt wordt dit geabsorbeerd
en ontstaat er elektronische overgangen. De energie wordt later in ATP omgezet en
verminderd koolstof. Groen licht wordt niet geabsorbeerd omdat de elektronen van de
pigmenten de transitie van het groene licht niet aan kunnen.
Absorptie spectra van 3 amino zuren. Dubbele bindingen
hebben minder energie nodig om naar een hoger energie
level te gaan.
Naast licht absorberen, kunnen sommige moleculen ook een high-energy state (“excited
state”) creëren waardoor ze licht kunnen uitstralen. Hierdoor keren ze terug naar een lagere
energietoestand, de grondtoestand. Dit gebeurt bij fluorescentie.
Een molecuul absorbeert een lichtdeeltje (kwantum) en komt terecht in de excited state.
Een deel van de geabsorbeerde energie wordt omgezet in warmte door trillingen van het
molecuul. Deze trillingen zorgen voor botsingen met andere deeltjes en wordt er nog meer
energie afgestaan aan de omgeving. De overgebleven energie wordt dan omgezet naar een
new licht deeltje, het nieuwe deeltje heeft dus minder energie dan het eerste deeltje.
Hierdoor verandert de kleur naar een grotere golflengte (minder energie).
3. Fluorescent Proteins
De fluorescerende eiwitten worden vaan gebruikt als markereiwitten, omdat ze zo
makkelijk te volgen zijn. Hierdoor worden de cel-processen heel duidelijk
zichtbaar. In de medische wereld wordt deze manier van markereiwitten ook
gebruikt.
Gene Fluorescent Protein (GFP) zorgt hiervoor. 1. makkelijk te volgen/zien. 2.
Het is een klein eiwit, geen hinder van andere eiwitten/processen. 3. Geen
chemicaliën voor nodig.
GFP bestaat uit 238 aminozuren met een massa van ongeveer
27 kDa. Het bestaat uit 11 𝛽-sheets met daarin een 𝛼-helix die
het proteïne achtige chromofoor draagt. De ‘kooi’ van 𝛽-
sheets zorgt ervoor dat de chromofeer afgezonderd is van
andere deeltjes die naderen en zorgt er zo voor dat er geen
energie verloren gaat van het GFP door botsingen.
1. Fluorescerende eiwitten
1. Eiwit Structuur
Voordat eiwitten hun taak in de cel kunnen uitvoeren moeten ze hun driedimensionale
vorm hebben. Omdat eiwitten zo klein zijn, zijn ze alleen te zien bij 3D modellen door; X-ray
crystallography, NMR spectroscopy en cryogenic electron microscopy.
Eenmaal de structuur bepaald te hebben, wordt dit opgeslagen in een database; The protein
data bank (PDB). Het begint met een beschrijving van het molecuul, naam van de
onderzoeker en experimentele details. In het midden van een PDB file zijn x, y en z
coördinaten te vinden die het driedimensionale structuur laten zien. Elke atoom heeft een
aparte lijn:
ATOM O (oxygen) GLY (glycine) (occupancy) (temp. Factor) (element name) (X-co) (Y-co) (Z-co)
H-atomen worden niet in een file weergegeven omdat ze te klein zijn om waar genomen te
kunnen worden door X-ray data. Maar omdat de eiwit structuren zo bekend zijn kan je de
protons zelf invullen in de structuur.
De data bas bevat meer dan 100.000 structuren van eiwitten.
2. Interactie tussen Elektromagnetische Straling en Materie (geen tentamenstof)
ℎ𝑐
𝐸 = ℎ𝑣 = 𝜆
𝑣 = 𝐹𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑛𝑡𝑖𝑒 , ℎ = 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑣𝑎𝑛 𝑃𝑙𝑎𝑛𝑐𝑘: 6.626 ∙ 10−34 𝐽/𝑠,
𝑐 = 𝑙𝑖𝑐ℎ𝑡𝑠𝑛𝑒𝑙ℎ𝑒𝑖𝑑: 2,998 ∙ 108 𝑚/𝑠 & 𝜆 = 𝑔𝑜𝑙𝑓𝑙𝑒𝑛𝑔𝑡𝑒
Hoe kleiner de golflengte, hoe meer energie er vrijkomt/is.
X-rays hebben de kortste golflengte, hoogste frequentie en
dus de groots hoeveelheid energie. Dit komt omdat de straling
van x-rays erg gevaarlijk is, de energie is hoog genoeg om
covalente bindingen te kunnen breken in eiwitten en
nucleïnezuren. Het zichtbare licht bestaat uit golflengtes
tussen 400 (blauw) en 700 (rood). De energie van blauw is het
hoogst.
De energie om naar een ander niveau te gaan moet precies
gelijk zijn aan de verandering voor dat niveau, anders vindt er
geen verplaatsing plaats. Zelfde met licht, de kleur moet goed
zijn anders wordt het niet geabsorbeerd en gebeurt er niks.
, Planten ‘reageren’ met blauw en rood licht, als er wit licht op komt wordt dit geabsorbeerd
en ontstaat er elektronische overgangen. De energie wordt later in ATP omgezet en
verminderd koolstof. Groen licht wordt niet geabsorbeerd omdat de elektronen van de
pigmenten de transitie van het groene licht niet aan kunnen.
Absorptie spectra van 3 amino zuren. Dubbele bindingen
hebben minder energie nodig om naar een hoger energie
level te gaan.
Naast licht absorberen, kunnen sommige moleculen ook een high-energy state (“excited
state”) creëren waardoor ze licht kunnen uitstralen. Hierdoor keren ze terug naar een lagere
energietoestand, de grondtoestand. Dit gebeurt bij fluorescentie.
Een molecuul absorbeert een lichtdeeltje (kwantum) en komt terecht in de excited state.
Een deel van de geabsorbeerde energie wordt omgezet in warmte door trillingen van het
molecuul. Deze trillingen zorgen voor botsingen met andere deeltjes en wordt er nog meer
energie afgestaan aan de omgeving. De overgebleven energie wordt dan omgezet naar een
new licht deeltje, het nieuwe deeltje heeft dus minder energie dan het eerste deeltje.
Hierdoor verandert de kleur naar een grotere golflengte (minder energie).
3. Fluorescent Proteins
De fluorescerende eiwitten worden vaan gebruikt als markereiwitten, omdat ze zo
makkelijk te volgen zijn. Hierdoor worden de cel-processen heel duidelijk
zichtbaar. In de medische wereld wordt deze manier van markereiwitten ook
gebruikt.
Gene Fluorescent Protein (GFP) zorgt hiervoor. 1. makkelijk te volgen/zien. 2.
Het is een klein eiwit, geen hinder van andere eiwitten/processen. 3. Geen
chemicaliën voor nodig.
GFP bestaat uit 238 aminozuren met een massa van ongeveer
27 kDa. Het bestaat uit 11 𝛽-sheets met daarin een 𝛼-helix die
het proteïne achtige chromofoor draagt. De ‘kooi’ van 𝛽-
sheets zorgt ervoor dat de chromofeer afgezonderd is van
andere deeltjes die naderen en zorgt er zo voor dat er geen
energie verloren gaat van het GFP door botsingen.
