Biochemie en Proteomics Saxion 2e jaars
Leerdoelen studietaak 1
Eigenschappen van eiwitten
De 20 aminozuren aan de hand van hun zijketen kan indelen in groepen met
overeenkomstige fysisch-chemische eigenschappen.
De R groep bepaalt de eigenschappen van het aminozuur en hoe meer groepen er
aan het aminozuur zitten hoe hydrofober deze wordt.
De a-polaire en hydrofobe eiwitten hebben hun eiwit aan de binnenkant zitten
(houden niet van water). Hieronder vallen glycine, alanine, valine, isoleucine, leucine,
methionine, fenylanine, proline, tryptofaan.
De polaire en hydrofiele eiwitten hebben het eiwit aan de buitenkant zitten (houden
van water). Hieronder vallen serine, threonine, tyrosine (polair, maar toch hydrofoob),
cysteine, asparagine en glutamine.
De zure en basische aminozuren zijn (sterk) hydrofiel en hebben hun eiwit aan de
buitenkant zitten. Onder de zure aminozuren vallen aspartaat en glutamaat en onder
de basische aminozuren vallen arginine, lysine en histidine.
De interacties kan beschrijven die de verschillende aminozuurketens met
elkaar en met water kunnen aangaan.
Aminozuurketens kunnen waterstofbruggen en disulfidebruggen vormen. Ook
kunnen er tussen aminozuurketens van der Waals binding, ionische binding en een
peptide binding voorkomen.
,Kan beschrijven wat hydrofobe interacties zijn, welke factoren hierbij een rol
spelen en wat de rol ervan is bij de vouwing van eiwitten.
Hydrofobe interacties zijn het effect van dat alle hydrofobe moleculen in water tot
elkaar aangetrokken worden en dus bij elkaar komen te zitten.
Factoren
- type hydrofobe ketens op de korrels.
- Hydrofobe interactie neemt toe bij hogere temperatuur.
- De pH heeft invloed op de ladingsgroepen op het eiwit.
- Verdeling van apolaire gebieden op het eiwitoppervlak aminozuurvolgorde.
- Aanwezigheid van zoutionen.
Met behulp van de Henderson-Hasselbach formule de nettolading van
aminozuren en peptiden kan bepalen bij verschillende pH’s.
- De Hendreson-Hasselbach formule luidt als volgt: pH=pka+log(base/zuur).
- Bij IEP evenveel + als - netto lading is 0
- pH verlagen meer H+ in de omgeving, deze gaan aan het eiwit plakken en
je krijgt een positief geladen aminozuur.
- pH verhogen minder H+ in de omgeving, er ontstaat een negatief geladen
aminozuur.
Kan de definitie geven van de term “isoelektrisch punt (IEP).
Het iso-elektrisch punt is de pH waarbij de stof geen netto elektrische lading draagt.
Kan met betrekking tot de structuur van eiwitten de volgende begrippen
beschrijven: peptidebinding, primaire- secundaire- tertiaire-, quaternaire
structuur, conformatie, natieve structuur, conformatie verandering, denaturatie.
Peptide binding= binding tussen de carboxylgroep en aminogroep van het eiwit.
Primaire structuur = de aminozuurvolgorde van het eiwit. Deze bepaalt de
uiteindelijke vorm en functie. Bij de primaire structuur is de peptidebinding van
belang.
Secundaire structuur = bestaat uit segmenten van de eiwitstructuur die
regelmatige, steeds terugkerende patronen vormen: de alfa-helix en beta-sheet. Ook
zijn hier H-bruggen van belang. De ketens kunnen op 2 manieren liggen in een Beta-
sheet: parallel (met N terminale deel dezelfde kant op) of anti-parallel (N-terminale
deel de andere kant op).
Alfa helix = staafvormige spiraal gevormd dor intramoleculaire H-bruggen.
Coiled coil = twee helixen die in elkaar gedraaid zitten.
Collageen helix = drie helix-vormende peptideketens om elkaar heen gewonden.
,Beta sheet = ontstaat door parallelle of anti-parallelle sheets door intermoleculaire
H-bruggen.
Beta-kering = verandering van richting van de peptide. Dit komt door de vorming van
een waterstofbrug tussen de CO-groep van een aminozuur en de NH-groep van een
aminozuur.
Tertaire structuur = komt tot stand door de vouwing van de gehele polypeptide
keten die wordt gevouwen tot een driedimensionale vorm. Hierbij zijn de S-S binding,
H-bruggen, ion-interacties en van der Waals interacties van belang.
Quaternaire structuur= totale, functionele eiwit bestaat uit twee of meer polypeptide
ketens.
Conformatie= Reversibele verandering in de structuur van een eiwit (vouwing).
Natieve structuur= de vorm waarin een eiwit zich normaal vormt.
Denaturatie= het verlies van de ruimtelijke structuur van stoffen, waardoor de
eigenschappen en de werking van het eiwit vaak sterk veranderen.
Post translationele modificaties= de covalente wijziging van een eiwit tijdens of na
de eiwitsynthese. Voorbeelden hiervan zijn:
- fosforylering (binding van een fosfaatgroep)
- glycolysering (binding van een suikergroep aan het eiwit)
- methylering
- prenylering (binding van een hydrofobe groep)
Kan beschrijven op welke wijze de temperatuur en pH invloed hebben op de
conformatie van eiwitten.
Tot de 60 graden nemen de hydrofobe interacties in sterkte toe. Daarnaast neemt de
sterkte van de waterstofbindingen af. Als gevolg zullen de bindingen tussen de
peptideketens verbroken worden en helixgedeelten ontrollen. Hierdoor vouwt het
eiwit zich uit. Uiteindelijk treedt er thermische denaturatie op. Er komen een paar
processen op gang.
- Disulfide uitwisseling waardoor het eiwit niet terug kan keren naar de
oorspronkelijke, natieve vorm.
- Vorming van aggregaten, door uitwisseling van disulfidebruggen tussen
eiwitten onderling en door hydrofobe interacties.
De temperatuur moet zo ingesteld worden dat er een efficiënte reactiesnelheid
mogelijk is, maar het doelwit-enzym niet denatureert. De gekozen temperatuur moet
er ook voor zorgen dat het enzym gedurende de duur van de test actief is. Als de
temperatuur te hoog is zal er veel enzymactiviteit plaatsvinden waardoor al een deel
van de eiwitten verloren gaan maar als de temperatuur te laag is dan zal er ook
weinig enzymactiviteit plaatsvinden.
, De pH waarbij een enzym maximaal actief is in vitro, komt mogelijk niet overeen met
de pH die het enzym normaal in vivo ervaart. Bij het testen van fracties na een
chromatografische bepaling moeten de omstandigheden gebruikt worden die
maximale activiteit stimuleren. Dit is vooral belangrijk in het laatste stadia van het
zuiveringsproces, de eiwitconcentraties dalen dan heel snel.
Bij het verhogen van de pH zullen de basische zijketens getitreerd worden en neemt
het aantal groepen met eenzelfde ladingsteken toe. Bij verlaging van de pH nemen
de carboxylgroepen protonen op en neemt de overmaat aan positief geladen
groepen toe. In beide gevallen leidt de afstotende werking uiteindelijk tot expansie
van het eiwit. De expansie komt daarnaast door disulfide uitwisseling. Deze reactie
wordt gekatalyseerd door OH- ionen en door vrije SH groepen. Er is ook kans op
hydrolyse. Bij een lag pH wordt expansie beperkt door SS bruggen.
Temperatuur bij te hoge temperatuur worden de disulfidebruggen verbroken.
pH met het veranderen van de zuurgraad verandert de ionisatie van aminozuren.
Doordat er andere lading ontstaan kan de structuur abrupt veranderen.
Kan de condities aangeven, waarbij eiwitten optimaal bewaard kunnen worden
in (1) vaste vorm, (2) in oplossing.
De optimale temperatuur van eiwitten ligt rond de 36 graden, maar ook bij
kamertemperatuur zijn ze actief. Hierdoor worden eiwitten bijna altijd ingevroren.
Eiwitten kunnen in oplossing ook korte tijd op ijs bewaart worden.
Kan aangeven onder welke condities eiwitten het beste opgelost kunnen
worden en op welke wijze de pH van eiwitoplossingen het beste bijgesteld kan
worden.
Eiwitten zijn meestal oplosbaar in water interacties tussen watermoleculen en
hydrofiele/polaire aminozuur.
De oplosbaarheid van eiwitten kan in oplossing veranderen door:
- Temperatuur
- pH
- Ionsterkte
- Zoutconcentratie
o Laag eiwitten vertonen verhoogde oplosbaarheid
o Als concentratie toeneemt vertonen eiwitten differentiële oplosbaarheid
wordt gebruikt om complexe eiwitmengsels te fractioneren of
verdunde oplossingen van eiwitten te concentreren.
Kan uitleggen aan de hand van de Henderson-Hasselbalch formule bij welke
pH een pH-buffer optimaal buffert.
pH= pka + log (base/zuur)
De pH mag nier meer dan 1.0 pH punt verschillen met de pKa waarde. Aan de
uitersten is weinig buffercapaciteit meer over. De bufferende werking is het groots als
Leerdoelen studietaak 1
Eigenschappen van eiwitten
De 20 aminozuren aan de hand van hun zijketen kan indelen in groepen met
overeenkomstige fysisch-chemische eigenschappen.
De R groep bepaalt de eigenschappen van het aminozuur en hoe meer groepen er
aan het aminozuur zitten hoe hydrofober deze wordt.
De a-polaire en hydrofobe eiwitten hebben hun eiwit aan de binnenkant zitten
(houden niet van water). Hieronder vallen glycine, alanine, valine, isoleucine, leucine,
methionine, fenylanine, proline, tryptofaan.
De polaire en hydrofiele eiwitten hebben het eiwit aan de buitenkant zitten (houden
van water). Hieronder vallen serine, threonine, tyrosine (polair, maar toch hydrofoob),
cysteine, asparagine en glutamine.
De zure en basische aminozuren zijn (sterk) hydrofiel en hebben hun eiwit aan de
buitenkant zitten. Onder de zure aminozuren vallen aspartaat en glutamaat en onder
de basische aminozuren vallen arginine, lysine en histidine.
De interacties kan beschrijven die de verschillende aminozuurketens met
elkaar en met water kunnen aangaan.
Aminozuurketens kunnen waterstofbruggen en disulfidebruggen vormen. Ook
kunnen er tussen aminozuurketens van der Waals binding, ionische binding en een
peptide binding voorkomen.
,Kan beschrijven wat hydrofobe interacties zijn, welke factoren hierbij een rol
spelen en wat de rol ervan is bij de vouwing van eiwitten.
Hydrofobe interacties zijn het effect van dat alle hydrofobe moleculen in water tot
elkaar aangetrokken worden en dus bij elkaar komen te zitten.
Factoren
- type hydrofobe ketens op de korrels.
- Hydrofobe interactie neemt toe bij hogere temperatuur.
- De pH heeft invloed op de ladingsgroepen op het eiwit.
- Verdeling van apolaire gebieden op het eiwitoppervlak aminozuurvolgorde.
- Aanwezigheid van zoutionen.
Met behulp van de Henderson-Hasselbach formule de nettolading van
aminozuren en peptiden kan bepalen bij verschillende pH’s.
- De Hendreson-Hasselbach formule luidt als volgt: pH=pka+log(base/zuur).
- Bij IEP evenveel + als - netto lading is 0
- pH verlagen meer H+ in de omgeving, deze gaan aan het eiwit plakken en
je krijgt een positief geladen aminozuur.
- pH verhogen minder H+ in de omgeving, er ontstaat een negatief geladen
aminozuur.
Kan de definitie geven van de term “isoelektrisch punt (IEP).
Het iso-elektrisch punt is de pH waarbij de stof geen netto elektrische lading draagt.
Kan met betrekking tot de structuur van eiwitten de volgende begrippen
beschrijven: peptidebinding, primaire- secundaire- tertiaire-, quaternaire
structuur, conformatie, natieve structuur, conformatie verandering, denaturatie.
Peptide binding= binding tussen de carboxylgroep en aminogroep van het eiwit.
Primaire structuur = de aminozuurvolgorde van het eiwit. Deze bepaalt de
uiteindelijke vorm en functie. Bij de primaire structuur is de peptidebinding van
belang.
Secundaire structuur = bestaat uit segmenten van de eiwitstructuur die
regelmatige, steeds terugkerende patronen vormen: de alfa-helix en beta-sheet. Ook
zijn hier H-bruggen van belang. De ketens kunnen op 2 manieren liggen in een Beta-
sheet: parallel (met N terminale deel dezelfde kant op) of anti-parallel (N-terminale
deel de andere kant op).
Alfa helix = staafvormige spiraal gevormd dor intramoleculaire H-bruggen.
Coiled coil = twee helixen die in elkaar gedraaid zitten.
Collageen helix = drie helix-vormende peptideketens om elkaar heen gewonden.
,Beta sheet = ontstaat door parallelle of anti-parallelle sheets door intermoleculaire
H-bruggen.
Beta-kering = verandering van richting van de peptide. Dit komt door de vorming van
een waterstofbrug tussen de CO-groep van een aminozuur en de NH-groep van een
aminozuur.
Tertaire structuur = komt tot stand door de vouwing van de gehele polypeptide
keten die wordt gevouwen tot een driedimensionale vorm. Hierbij zijn de S-S binding,
H-bruggen, ion-interacties en van der Waals interacties van belang.
Quaternaire structuur= totale, functionele eiwit bestaat uit twee of meer polypeptide
ketens.
Conformatie= Reversibele verandering in de structuur van een eiwit (vouwing).
Natieve structuur= de vorm waarin een eiwit zich normaal vormt.
Denaturatie= het verlies van de ruimtelijke structuur van stoffen, waardoor de
eigenschappen en de werking van het eiwit vaak sterk veranderen.
Post translationele modificaties= de covalente wijziging van een eiwit tijdens of na
de eiwitsynthese. Voorbeelden hiervan zijn:
- fosforylering (binding van een fosfaatgroep)
- glycolysering (binding van een suikergroep aan het eiwit)
- methylering
- prenylering (binding van een hydrofobe groep)
Kan beschrijven op welke wijze de temperatuur en pH invloed hebben op de
conformatie van eiwitten.
Tot de 60 graden nemen de hydrofobe interacties in sterkte toe. Daarnaast neemt de
sterkte van de waterstofbindingen af. Als gevolg zullen de bindingen tussen de
peptideketens verbroken worden en helixgedeelten ontrollen. Hierdoor vouwt het
eiwit zich uit. Uiteindelijk treedt er thermische denaturatie op. Er komen een paar
processen op gang.
- Disulfide uitwisseling waardoor het eiwit niet terug kan keren naar de
oorspronkelijke, natieve vorm.
- Vorming van aggregaten, door uitwisseling van disulfidebruggen tussen
eiwitten onderling en door hydrofobe interacties.
De temperatuur moet zo ingesteld worden dat er een efficiënte reactiesnelheid
mogelijk is, maar het doelwit-enzym niet denatureert. De gekozen temperatuur moet
er ook voor zorgen dat het enzym gedurende de duur van de test actief is. Als de
temperatuur te hoog is zal er veel enzymactiviteit plaatsvinden waardoor al een deel
van de eiwitten verloren gaan maar als de temperatuur te laag is dan zal er ook
weinig enzymactiviteit plaatsvinden.
, De pH waarbij een enzym maximaal actief is in vitro, komt mogelijk niet overeen met
de pH die het enzym normaal in vivo ervaart. Bij het testen van fracties na een
chromatografische bepaling moeten de omstandigheden gebruikt worden die
maximale activiteit stimuleren. Dit is vooral belangrijk in het laatste stadia van het
zuiveringsproces, de eiwitconcentraties dalen dan heel snel.
Bij het verhogen van de pH zullen de basische zijketens getitreerd worden en neemt
het aantal groepen met eenzelfde ladingsteken toe. Bij verlaging van de pH nemen
de carboxylgroepen protonen op en neemt de overmaat aan positief geladen
groepen toe. In beide gevallen leidt de afstotende werking uiteindelijk tot expansie
van het eiwit. De expansie komt daarnaast door disulfide uitwisseling. Deze reactie
wordt gekatalyseerd door OH- ionen en door vrije SH groepen. Er is ook kans op
hydrolyse. Bij een lag pH wordt expansie beperkt door SS bruggen.
Temperatuur bij te hoge temperatuur worden de disulfidebruggen verbroken.
pH met het veranderen van de zuurgraad verandert de ionisatie van aminozuren.
Doordat er andere lading ontstaan kan de structuur abrupt veranderen.
Kan de condities aangeven, waarbij eiwitten optimaal bewaard kunnen worden
in (1) vaste vorm, (2) in oplossing.
De optimale temperatuur van eiwitten ligt rond de 36 graden, maar ook bij
kamertemperatuur zijn ze actief. Hierdoor worden eiwitten bijna altijd ingevroren.
Eiwitten kunnen in oplossing ook korte tijd op ijs bewaart worden.
Kan aangeven onder welke condities eiwitten het beste opgelost kunnen
worden en op welke wijze de pH van eiwitoplossingen het beste bijgesteld kan
worden.
Eiwitten zijn meestal oplosbaar in water interacties tussen watermoleculen en
hydrofiele/polaire aminozuur.
De oplosbaarheid van eiwitten kan in oplossing veranderen door:
- Temperatuur
- pH
- Ionsterkte
- Zoutconcentratie
o Laag eiwitten vertonen verhoogde oplosbaarheid
o Als concentratie toeneemt vertonen eiwitten differentiële oplosbaarheid
wordt gebruikt om complexe eiwitmengsels te fractioneren of
verdunde oplossingen van eiwitten te concentreren.
Kan uitleggen aan de hand van de Henderson-Hasselbalch formule bij welke
pH een pH-buffer optimaal buffert.
pH= pka + log (base/zuur)
De pH mag nier meer dan 1.0 pH punt verschillen met de pKa waarde. Aan de
uitersten is weinig buffercapaciteit meer over. De bufferende werking is het groots als
