Zelfstudies Eiwitten en enzymen
Zelfstudie 1A: Algemene opbouw eiwitten; aminozuren en
peptideketens
Aminozuren hebben asymmetrisch C-atoom (4 verschillende
groepen gebonden), hierdoor kunnen ze in spiegelbeeld
isomerie voorkomen. Vrije aminozuren hebben dipolaire
ionen; NH3+ & COO-. Deze staat varieert met de pH. In een zuur
bevatten ze allebei de H, zodra de pH stijgt, zal
de carboxy groep als eerst de H opgeven, omdat
de pKa lager ligt.
De 20 aminozuren hebben een algemene
structuur; hierbij heeft N (1) de hoogste prioriteit
en H (4) de laagste. De R-groep is de zijketen.
De asymmetrische Cα hebben een D & L conformatie. De L heeft
de draairichting van hoge naar lage prioriteit (NH3>COOH>R) tegen de klok in.
Aminozuren hebben functionele groepen; alcohohlen, thiolen,
thioethers, carboxy zuren, carboxy aminde en verschillende basische
groepen. Er bestaan 4 groepen aminozuren;
1. Hydrofobe met niet-polaire R groepen
- Zijketens met alleen waterstof en koolstof
- Zijketens met simpele aromatische
zijketens
- Glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, methionine
(thioester -S-), proline, fenylalanine, tryptofaan
Hydrofoob effect; aminozuren trekken anar binnen
2. Polaire aminozuren met neutrale R-groepen, maar de lading is
niet even verdeeld
- Ketens met een elektronegatief atoom bij de R-groep
- Hydroxyl groepen (OH); serine, threonine, tyrosine (meer
hydrofiel)
- Cysteïne danzij de thiol (-SH) groep
- Met een terminaal carboxamide; asparagine & glutamine
3. Positief geladen aminozuren met R-groepen die een positieve
lading hebben bij pH = 7,4
- Ze zijn zeer hydrofiel
- Bevatten een guandinium/amino groep;
arginine, lysine, histidine
4. Negatief geladen aminozuren met R-
groepen die een negatieve lading hebben bij pH
= 7,4
- Aspartaat en glutamaat zuur
- Kunnen een proton opnemen en de
negatieve lading neutraliseren
Ionbindingen kunnen aangegaan worden (tyrosine,
cysteïne, arginine, lysine, histidine, aspartaatzuur
,en glutamaatzuur), wat een zuur-base reactie teweeg brengt. Dit wordt
bepaald door de pKa-waarde.
Water heeft een hoog kookpunt dankzij het polaire karakter.
Deze kan andere watermoleculen binden door waterstofbruggen.
Vraag 1: proline heeft een bijzondere structuur, de pyrrolidine (stikstofatoom in
een ring). Een hoge concentratie hiervan kunnen de alfa helix in eiwitten
verstoren. De NH-groep kan dus niet meedoen aan de peptidebinding, zonder de
ringstructuur te verbreken.
Vraag 2: GABA en 3-alanine hebben een aminogroep en carboxylgroep. Alanine
heeft een koolstofatoom minder. Verschil aminozuren…??
Aminozuren vormen een peptidebinding, waarbij
een watermolecuul afsplitst. Een polypeptideketen
heeft een directionele/polariteit, vanwege de amino
groep aan de ene kant en de carboxy aan de andere. De keten wordt geschreven
van N- naar C-. Het gemiddelde aminozuur gewicht is 110g/mol. Een dalton is 1
g/mol (ook eenheid voor eiwit). Soms bevat de keten cross-links, zoals
disulfide bindingen (dankzij oxidatie van een paar cysteïnes).
Een peptidebinding is oorspronkelijk vlak (C, CO, NH, C in één rij).
Elektronen kunnen bewegen tussen dubbele bindingen (zitten zeer
strak). Een peptidebinding heeft geen lading. In de trans conformatie
zitten dezelfde zijgroepen aan de tegenovergestelde kant, terwijl ze bij
de cis aan dezelfde kant zitten. Bijna alle peptidebindingen zijn trans. De vrijheid
van rotatie met twee binding van aminozuren, zorgt
ervoor dat eiwitten in veel verschillende manieren
kunnen vouwen. Phi is de hoek van rotatie om het
stikstof en koolstof atoom. Psi is de hoek van rotatie
om de Ca en de C van carbonyl.
Een tweedimensionale plot, de Ramachandran plot, van de ϕ
en ψ waardes mogelijk combi’s. Sterische uitsluiting, het feit
dat wee atomen niet in dezelfde plaats op hetzelfde tijdstip,
beperkt het aantal mogelijke peptideconformaties.
Vraag 3: Een cysteïne is een aminozuur. Cystine is de disulfide
binding tussen twee cysteïne groepen in een peptideketen.
Vraag 4: insuline bevat twee soorten disulfide-
bruggen. Een tussen de verschillende ketens en
een tussen de eigen keten.
Vraag 5: De primaire structuur van een eiwit
bepaalt de 3D-structuur van het eiwit. Het is essentieel voor bepaling van
functies. Belangrijke ziektes worden veroorzaakt door de aminozuurverandering.
De evolutionaire geschiedenis.
, Vraag 6: Peptidebinding = een binding tussen twee aminozuren van een amino
en carboxy groep. Hoofdketen = een vlakke lijn met de atomen C, CO, NH, C.
Zijketen = een groep die aan de hoofdketen vast zit, maar niet op de vlakke lijn.
Disulfide binding = een binding tussen twee zwavelgroepen.
Vraag 7: Eiwitten hebben grenzen van molecuulgewichten; tussen 5500 en
22.000 g/mol. De meeste eiwitten zijn 50-2000 aminozuren.
Vraag 8: Een cel kan na synthese de polypeptide-keten veranderen; door bv post-
translationele modificaties; glycosylering, fosforylering, methylering en
acetylering.
Zelfstudie 1B: Algemene opbouw eiwitten; hogere orde structuren van
peptideketens
De aminozuursequentie is de primaire structuur. De secundaire structuur is
de 3D structuur die ontstaat door waterstofbruggen tussen NH en CO delen van
de aminozuren. De tertiaire structuur zijn R-groepen van aminozuren die ver
van elkaar verwijderd toch een binding aangaan.
Vraag 9: De 3D-structuur van het eiwit bepaalt de functie van het eiwit.
De drie belangrijkste niet-covalente bindingen zijn;
ionbindingen/elektrostatische interacties, waterstofbruggen en van der
Waals bindingen. Ionbindingen zijn interacties tussen verschillende
elektrische ladingen op atomen. De afstand voor maximale bindingssterkte is t 3
Å. De interacties zijn het sterkste in een ongeladen omgeving. De interactie
wordt verzwakt door water, omdat deze moleculen aan de ionen binden (dus los
in oplossing). Waterstofbruggen vinden plaats tussen OH en NH. Het gebeurt
door het oneven verspreiden van ladingen en de afstand is groter dan covalente
bindingen. De van der Waals interactie ontstaat door een niet perfect
symmetrische verdeling van de lading. Stabiliteit komt dankzij veel van der Waals
Zelfstudie 1A: Algemene opbouw eiwitten; aminozuren en
peptideketens
Aminozuren hebben asymmetrisch C-atoom (4 verschillende
groepen gebonden), hierdoor kunnen ze in spiegelbeeld
isomerie voorkomen. Vrije aminozuren hebben dipolaire
ionen; NH3+ & COO-. Deze staat varieert met de pH. In een zuur
bevatten ze allebei de H, zodra de pH stijgt, zal
de carboxy groep als eerst de H opgeven, omdat
de pKa lager ligt.
De 20 aminozuren hebben een algemene
structuur; hierbij heeft N (1) de hoogste prioriteit
en H (4) de laagste. De R-groep is de zijketen.
De asymmetrische Cα hebben een D & L conformatie. De L heeft
de draairichting van hoge naar lage prioriteit (NH3>COOH>R) tegen de klok in.
Aminozuren hebben functionele groepen; alcohohlen, thiolen,
thioethers, carboxy zuren, carboxy aminde en verschillende basische
groepen. Er bestaan 4 groepen aminozuren;
1. Hydrofobe met niet-polaire R groepen
- Zijketens met alleen waterstof en koolstof
- Zijketens met simpele aromatische
zijketens
- Glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, methionine
(thioester -S-), proline, fenylalanine, tryptofaan
Hydrofoob effect; aminozuren trekken anar binnen
2. Polaire aminozuren met neutrale R-groepen, maar de lading is
niet even verdeeld
- Ketens met een elektronegatief atoom bij de R-groep
- Hydroxyl groepen (OH); serine, threonine, tyrosine (meer
hydrofiel)
- Cysteïne danzij de thiol (-SH) groep
- Met een terminaal carboxamide; asparagine & glutamine
3. Positief geladen aminozuren met R-groepen die een positieve
lading hebben bij pH = 7,4
- Ze zijn zeer hydrofiel
- Bevatten een guandinium/amino groep;
arginine, lysine, histidine
4. Negatief geladen aminozuren met R-
groepen die een negatieve lading hebben bij pH
= 7,4
- Aspartaat en glutamaat zuur
- Kunnen een proton opnemen en de
negatieve lading neutraliseren
Ionbindingen kunnen aangegaan worden (tyrosine,
cysteïne, arginine, lysine, histidine, aspartaatzuur
,en glutamaatzuur), wat een zuur-base reactie teweeg brengt. Dit wordt
bepaald door de pKa-waarde.
Water heeft een hoog kookpunt dankzij het polaire karakter.
Deze kan andere watermoleculen binden door waterstofbruggen.
Vraag 1: proline heeft een bijzondere structuur, de pyrrolidine (stikstofatoom in
een ring). Een hoge concentratie hiervan kunnen de alfa helix in eiwitten
verstoren. De NH-groep kan dus niet meedoen aan de peptidebinding, zonder de
ringstructuur te verbreken.
Vraag 2: GABA en 3-alanine hebben een aminogroep en carboxylgroep. Alanine
heeft een koolstofatoom minder. Verschil aminozuren…??
Aminozuren vormen een peptidebinding, waarbij
een watermolecuul afsplitst. Een polypeptideketen
heeft een directionele/polariteit, vanwege de amino
groep aan de ene kant en de carboxy aan de andere. De keten wordt geschreven
van N- naar C-. Het gemiddelde aminozuur gewicht is 110g/mol. Een dalton is 1
g/mol (ook eenheid voor eiwit). Soms bevat de keten cross-links, zoals
disulfide bindingen (dankzij oxidatie van een paar cysteïnes).
Een peptidebinding is oorspronkelijk vlak (C, CO, NH, C in één rij).
Elektronen kunnen bewegen tussen dubbele bindingen (zitten zeer
strak). Een peptidebinding heeft geen lading. In de trans conformatie
zitten dezelfde zijgroepen aan de tegenovergestelde kant, terwijl ze bij
de cis aan dezelfde kant zitten. Bijna alle peptidebindingen zijn trans. De vrijheid
van rotatie met twee binding van aminozuren, zorgt
ervoor dat eiwitten in veel verschillende manieren
kunnen vouwen. Phi is de hoek van rotatie om het
stikstof en koolstof atoom. Psi is de hoek van rotatie
om de Ca en de C van carbonyl.
Een tweedimensionale plot, de Ramachandran plot, van de ϕ
en ψ waardes mogelijk combi’s. Sterische uitsluiting, het feit
dat wee atomen niet in dezelfde plaats op hetzelfde tijdstip,
beperkt het aantal mogelijke peptideconformaties.
Vraag 3: Een cysteïne is een aminozuur. Cystine is de disulfide
binding tussen twee cysteïne groepen in een peptideketen.
Vraag 4: insuline bevat twee soorten disulfide-
bruggen. Een tussen de verschillende ketens en
een tussen de eigen keten.
Vraag 5: De primaire structuur van een eiwit
bepaalt de 3D-structuur van het eiwit. Het is essentieel voor bepaling van
functies. Belangrijke ziektes worden veroorzaakt door de aminozuurverandering.
De evolutionaire geschiedenis.
, Vraag 6: Peptidebinding = een binding tussen twee aminozuren van een amino
en carboxy groep. Hoofdketen = een vlakke lijn met de atomen C, CO, NH, C.
Zijketen = een groep die aan de hoofdketen vast zit, maar niet op de vlakke lijn.
Disulfide binding = een binding tussen twee zwavelgroepen.
Vraag 7: Eiwitten hebben grenzen van molecuulgewichten; tussen 5500 en
22.000 g/mol. De meeste eiwitten zijn 50-2000 aminozuren.
Vraag 8: Een cel kan na synthese de polypeptide-keten veranderen; door bv post-
translationele modificaties; glycosylering, fosforylering, methylering en
acetylering.
Zelfstudie 1B: Algemene opbouw eiwitten; hogere orde structuren van
peptideketens
De aminozuursequentie is de primaire structuur. De secundaire structuur is
de 3D structuur die ontstaat door waterstofbruggen tussen NH en CO delen van
de aminozuren. De tertiaire structuur zijn R-groepen van aminozuren die ver
van elkaar verwijderd toch een binding aangaan.
Vraag 9: De 3D-structuur van het eiwit bepaalt de functie van het eiwit.
De drie belangrijkste niet-covalente bindingen zijn;
ionbindingen/elektrostatische interacties, waterstofbruggen en van der
Waals bindingen. Ionbindingen zijn interacties tussen verschillende
elektrische ladingen op atomen. De afstand voor maximale bindingssterkte is t 3
Å. De interacties zijn het sterkste in een ongeladen omgeving. De interactie
wordt verzwakt door water, omdat deze moleculen aan de ionen binden (dus los
in oplossing). Waterstofbruggen vinden plaats tussen OH en NH. Het gebeurt
door het oneven verspreiden van ladingen en de afstand is groter dan covalente
bindingen. De van der Waals interactie ontstaat door een niet perfect
symmetrische verdeling van de lading. Stabiliteit komt dankzij veel van der Waals
