Hoorcolleges E&E
5 februari – HC 1 & 2: Structuur en functerelatee (hemoglobine)
1. Primaire etructuur
Aminozuurvolgorde (L-aminozuren)
Hoofdketen: bevat aan elkaar geschakelde aminozuren door middel van peptdebindingen.
Zijketens: variate in functonele zijgroepen, bepaalt welk aminozuur je op die plek hebt
20 aminozuren leren: niet per se kunnen tekenen
- Aminozuren met hydrofobe zijgroepen: valine, leucine, alanine, isoleucine, methionine, proline ..
- Aminozuren met hydrofiele zijgroepen:
o Zure zijgroepen: aspartaat, glutamaat (COO-)
o Baeieche zijgroepen: histdine, lysine, arginine (NHH/NNHH 3/NNHH2/)
o Ongeladen: serine, threonine (OH), cysteïne (S)
- Aminozuren geschikt voor foeforylering: serine, threonine, tyrosine (OH-zijgroep)
2. Secundaire etructuur
Interactes tussen aminozuren: -helix en -sheet
De peptdebinding is rigide, niet vrij draaibaar. Er kunnen interactes gevormd worden tussen zijketens:
- Waterstofbruggen – niet-covalente interacte
- Zwavelbruggen: tussen cysteïnes – covalente interacte
-helix
- Rechtsomdraaiend
- Zijketens steken naar buiten
- Per winding 3,6 reeidue (3,6 aminozuur)
o Er wordt een H-brug gevormd tusen C=O reeidu n en NH-H reeidu n+4
- Soms kan een -helix makkelijker gevormd worden dan bij andere eiwiten: dit wordt voorspeld
door de primaire structuur
o Minder gunstg: V-T-D-NH-P (valine, threonine, asparaginezuur, asparagine, proline)
Valine veel vertakkingen, proline cyclisch molecuul
o Gunstger: A-R-L-M-K (alanine, arginine, leucine, methionine, lysine)
Alanine klein molecuul, methionine lang onvertakt
-sheet
- Vorming rijen: parallelNantparallel
- Kijken naar de pijlen, dat is hoe de -sheet wordt aangegeven: pijlen dezelfde richtng (parallel) of
in tegengestelde richtng geplaatst (antparallel).
o Pijl geef de richtng van NH C-terminus aan
- Geen regel voor welke aminozuren interacte met elkaar aangaan (zoals bij -helix, n/4) alle
hoofdketen C=O (carboxyl) en NH-H (amine) vormen waterstofbruggen
- Zijketens steken uit het vlak
3. Tertaire etructuur: 3D-conformate
Interacte tussen secundaire structuren. 3D-structuur wordt bepaald door de aminozuurvolgorde en
gevormd door niet-covalente interactes (vanderwaals, zoutbruggen, waterstofbruggen etc.) en soms door
covalente interactes (zwavelbruggen).
3D structuren, dus de vouwing van een eiwit, zijn lastg (of niet) te voorspellen.
Dus er zijn interactes tussen -helices en -sheets met elkaar om het eiwit te vormen. -helix en -sheet
zijn meestal gelinkt via loops.
,Amfipathisch = dubbel karakter (hydrofiel & hydrofoob)
Eiwiten zijn vaak amfipathiech in waterig milieu:
- De binnenkant is hydrofoob: apolaire zijgroepen (hydrofoob)
- De buitenkant is hydrofiel: polaire of geladen zijgroepen (hydrofiel)
- Uitzondering porinee
o Kanaaltjes in het celmembraan: lipides, dus hydrofoob. Transport van wateroplosbare
stroffen door porines: daarom hydrofiele zijgroepen juist aan de binnenkant.
Hydrofobe buitenkant: apolaire zijgroepen
Hydrofiele binnenkant: polaire zijgroepen.
4. Quartenaire etructuur
Interacte tussen eiwiten: 3D-structuur van mult-sub-unit-eiwiten (eiwiten die bestaan uit meerdere
subunits) HomoNheterodimeer: een eiwit is opgebouwd uit verschillende (heterodimeer) of dezelfde
(homodimeer) subunits.
Zwavelbruggen
Helpen soms om zowel de tertaire als quartenaire structuur te stabiliseren. Zwavelbruggen komen vaak
voor in extracellulaire eiwiten of eiwitdomeinen. Intra- en intermoleculaire zwavelbruggen: binnen 2
ketens of tussen 2 ketens.
5. Poet-tranelatonele modificatee
Kunnen zorgen voor verandering van tertaire quartenaire structuur. Voorbeelden van post-
translatonele modificates:
- Fosforylering: PO4
o Ser, Thr, Tyr (met OH-groep)
o OH-groep is normaal gesproken naar binnen gericht in het eiwit in een waterige omgeving
o Gefosforyleerde OH-groep: PO43- negatef geladen in zoutoplossing naar buiten gericht,
daardoor conformateverandering
- Methylering: CH3
o Lys, Arg (/)
- Acetylering: COCH3
o Lys
- Ubiquitnylate – toevoegen ubiquitnegroep voor afbraak eiwiten
- SUMOylate
- Glycosylate etc. etc. etc.
Samenhang van etructuur en functe: myoglobine en hemoglobine
Hemoglobine: 22
- 4 subunits (tetrameer van myoglobine) 4 bindingsplaatsen voor zuurstof
- Functe: transport O2 van longen naar weefsels
Myoglobine
- 1 subunit
- Functe: opslag O2 in spierenNweefsel
o Zuurstof wordt daar verbruikt bij verbranding
Voor efciënt transport van zuurstof: molecuul nodig waardoor O2 getransporteerd wordt van de
longen naar de spieren en in de spieren weer los wordt gelaten:
Door middel van een proetheteche groep: Heem, die Fe2+ bevat waaraan zuurstof kan binden. Een
proetheteche groep is een niet-eiwit molecuul, dat onderdeel is van het eiwit.
, Heem: bestaat uit protoporphyrine IX en Fe2/ en heef een hydrofiele en hydrofobe kant.
De heemgroep bindt in de hydrofobe groeve van myoglobine (pocket) en de hydrofiele kant van heem zit
aan de buitenkant (carboxylgroepen).
Fe2/: heef 6 bindingsplaatsen, waarvan 4 in protoporphyrine. 2 bindingsplaatsen over, voor een proximale
en dietale hietdine. Tussen deze Fe2/ en de distale histdine wordt O2 via ionbindingen gebonden.
- Proximale histiiie: His93. De proximale histdine gaat een binding
aan met het ijzer in de heemgroep.
o Wanneer geen zuurstof is gebonden, wordt het ijzeratoom
uit het vlak van de heem-ring getrokken
o Wanneer zuurstof aan de andere kant van de ring wordt
gebonden, wordt het ijzeratoom weer in het vlak van de
heem-ring getrokken: energetsch gunstger
- Distale histiiie: His64. De distale histdine zorgt voor een
waterstofbinding met zuurstof, waardoor de afniteit voor
zuurstof afneemt, waardoor zuurstof reversibel is gebonden.
Vervoer van zuurstof van longen naar weefsels door hemoglobine
Voorwaarde: hemoglobine bindt O2 in de longen, maar laat O2 weer los in weefsels. Hoe werkt dit
mechanisme?
Hemoglobine vertoont coöperateve binding van zuuretof = binding van het eerste O 2-molecuul verhoogt
de afniteit voor O2 van de volgende bindingsplaatsen. (maar ook loslaten 1 e O2 vergemakkelijkt loslaten
van alle andere gebonden zuurstofmoleculen)
Door middel van coöperateve O2 binding is er snelle verzadiging met zuurstof in een omgeving waar veel
zuurstof aanwezig is (longen) en een snelle afgife van zuurstof in een omgeving waar weinig zuurstof
aanwezig is (spierenNweefsels) de affiniteit van hemoglobine voor zuurstof is afankelijk van de
zuuretofepanning.
Hemoglobine staat O2 af - myoglobine neemt het vrijgekomen O2 op.
In de spieren is er een lage zuurstofspanning. Daardoor is er een lagere afniteit van hemoglobine voor
zuurstof en wordt het zuurstof in de spieren losgelaten. Myoglobine neemt het zuurstof op en is bij een
lage zuurstofspanning al snel verzadigd: zuurstof wordt dus direct opgenomen.
Myoglobine heef een hogere afniteit voor zuurstof dan hemoglobine: bij een lagere zuurstofspanning is
myoglobine sneller verzadigd.
Efciënt O2 transport
Coöperateve binding hoe meer O2 er per hemoglobine molecuul bindt, hoe hoger de afniteit van Hb
voor O2. Dus coöperatviteit verhoogt daarnaast de hoeveelheid zuurstof die door hemoglobine kan
worden opgenomen.
5 februari – HC 1 & 2: Structuur en functerelatee (hemoglobine)
1. Primaire etructuur
Aminozuurvolgorde (L-aminozuren)
Hoofdketen: bevat aan elkaar geschakelde aminozuren door middel van peptdebindingen.
Zijketens: variate in functonele zijgroepen, bepaalt welk aminozuur je op die plek hebt
20 aminozuren leren: niet per se kunnen tekenen
- Aminozuren met hydrofobe zijgroepen: valine, leucine, alanine, isoleucine, methionine, proline ..
- Aminozuren met hydrofiele zijgroepen:
o Zure zijgroepen: aspartaat, glutamaat (COO-)
o Baeieche zijgroepen: histdine, lysine, arginine (NHH/NNHH 3/NNHH2/)
o Ongeladen: serine, threonine (OH), cysteïne (S)
- Aminozuren geschikt voor foeforylering: serine, threonine, tyrosine (OH-zijgroep)
2. Secundaire etructuur
Interactes tussen aminozuren: -helix en -sheet
De peptdebinding is rigide, niet vrij draaibaar. Er kunnen interactes gevormd worden tussen zijketens:
- Waterstofbruggen – niet-covalente interacte
- Zwavelbruggen: tussen cysteïnes – covalente interacte
-helix
- Rechtsomdraaiend
- Zijketens steken naar buiten
- Per winding 3,6 reeidue (3,6 aminozuur)
o Er wordt een H-brug gevormd tusen C=O reeidu n en NH-H reeidu n+4
- Soms kan een -helix makkelijker gevormd worden dan bij andere eiwiten: dit wordt voorspeld
door de primaire structuur
o Minder gunstg: V-T-D-NH-P (valine, threonine, asparaginezuur, asparagine, proline)
Valine veel vertakkingen, proline cyclisch molecuul
o Gunstger: A-R-L-M-K (alanine, arginine, leucine, methionine, lysine)
Alanine klein molecuul, methionine lang onvertakt
-sheet
- Vorming rijen: parallelNantparallel
- Kijken naar de pijlen, dat is hoe de -sheet wordt aangegeven: pijlen dezelfde richtng (parallel) of
in tegengestelde richtng geplaatst (antparallel).
o Pijl geef de richtng van NH C-terminus aan
- Geen regel voor welke aminozuren interacte met elkaar aangaan (zoals bij -helix, n/4) alle
hoofdketen C=O (carboxyl) en NH-H (amine) vormen waterstofbruggen
- Zijketens steken uit het vlak
3. Tertaire etructuur: 3D-conformate
Interacte tussen secundaire structuren. 3D-structuur wordt bepaald door de aminozuurvolgorde en
gevormd door niet-covalente interactes (vanderwaals, zoutbruggen, waterstofbruggen etc.) en soms door
covalente interactes (zwavelbruggen).
3D structuren, dus de vouwing van een eiwit, zijn lastg (of niet) te voorspellen.
Dus er zijn interactes tussen -helices en -sheets met elkaar om het eiwit te vormen. -helix en -sheet
zijn meestal gelinkt via loops.
,Amfipathisch = dubbel karakter (hydrofiel & hydrofoob)
Eiwiten zijn vaak amfipathiech in waterig milieu:
- De binnenkant is hydrofoob: apolaire zijgroepen (hydrofoob)
- De buitenkant is hydrofiel: polaire of geladen zijgroepen (hydrofiel)
- Uitzondering porinee
o Kanaaltjes in het celmembraan: lipides, dus hydrofoob. Transport van wateroplosbare
stroffen door porines: daarom hydrofiele zijgroepen juist aan de binnenkant.
Hydrofobe buitenkant: apolaire zijgroepen
Hydrofiele binnenkant: polaire zijgroepen.
4. Quartenaire etructuur
Interacte tussen eiwiten: 3D-structuur van mult-sub-unit-eiwiten (eiwiten die bestaan uit meerdere
subunits) HomoNheterodimeer: een eiwit is opgebouwd uit verschillende (heterodimeer) of dezelfde
(homodimeer) subunits.
Zwavelbruggen
Helpen soms om zowel de tertaire als quartenaire structuur te stabiliseren. Zwavelbruggen komen vaak
voor in extracellulaire eiwiten of eiwitdomeinen. Intra- en intermoleculaire zwavelbruggen: binnen 2
ketens of tussen 2 ketens.
5. Poet-tranelatonele modificatee
Kunnen zorgen voor verandering van tertaire quartenaire structuur. Voorbeelden van post-
translatonele modificates:
- Fosforylering: PO4
o Ser, Thr, Tyr (met OH-groep)
o OH-groep is normaal gesproken naar binnen gericht in het eiwit in een waterige omgeving
o Gefosforyleerde OH-groep: PO43- negatef geladen in zoutoplossing naar buiten gericht,
daardoor conformateverandering
- Methylering: CH3
o Lys, Arg (/)
- Acetylering: COCH3
o Lys
- Ubiquitnylate – toevoegen ubiquitnegroep voor afbraak eiwiten
- SUMOylate
- Glycosylate etc. etc. etc.
Samenhang van etructuur en functe: myoglobine en hemoglobine
Hemoglobine: 22
- 4 subunits (tetrameer van myoglobine) 4 bindingsplaatsen voor zuurstof
- Functe: transport O2 van longen naar weefsels
Myoglobine
- 1 subunit
- Functe: opslag O2 in spierenNweefsel
o Zuurstof wordt daar verbruikt bij verbranding
Voor efciënt transport van zuurstof: molecuul nodig waardoor O2 getransporteerd wordt van de
longen naar de spieren en in de spieren weer los wordt gelaten:
Door middel van een proetheteche groep: Heem, die Fe2+ bevat waaraan zuurstof kan binden. Een
proetheteche groep is een niet-eiwit molecuul, dat onderdeel is van het eiwit.
, Heem: bestaat uit protoporphyrine IX en Fe2/ en heef een hydrofiele en hydrofobe kant.
De heemgroep bindt in de hydrofobe groeve van myoglobine (pocket) en de hydrofiele kant van heem zit
aan de buitenkant (carboxylgroepen).
Fe2/: heef 6 bindingsplaatsen, waarvan 4 in protoporphyrine. 2 bindingsplaatsen over, voor een proximale
en dietale hietdine. Tussen deze Fe2/ en de distale histdine wordt O2 via ionbindingen gebonden.
- Proximale histiiie: His93. De proximale histdine gaat een binding
aan met het ijzer in de heemgroep.
o Wanneer geen zuurstof is gebonden, wordt het ijzeratoom
uit het vlak van de heem-ring getrokken
o Wanneer zuurstof aan de andere kant van de ring wordt
gebonden, wordt het ijzeratoom weer in het vlak van de
heem-ring getrokken: energetsch gunstger
- Distale histiiie: His64. De distale histdine zorgt voor een
waterstofbinding met zuurstof, waardoor de afniteit voor
zuurstof afneemt, waardoor zuurstof reversibel is gebonden.
Vervoer van zuurstof van longen naar weefsels door hemoglobine
Voorwaarde: hemoglobine bindt O2 in de longen, maar laat O2 weer los in weefsels. Hoe werkt dit
mechanisme?
Hemoglobine vertoont coöperateve binding van zuuretof = binding van het eerste O 2-molecuul verhoogt
de afniteit voor O2 van de volgende bindingsplaatsen. (maar ook loslaten 1 e O2 vergemakkelijkt loslaten
van alle andere gebonden zuurstofmoleculen)
Door middel van coöperateve O2 binding is er snelle verzadiging met zuurstof in een omgeving waar veel
zuurstof aanwezig is (longen) en een snelle afgife van zuurstof in een omgeving waar weinig zuurstof
aanwezig is (spierenNweefsels) de affiniteit van hemoglobine voor zuurstof is afankelijk van de
zuuretofepanning.
Hemoglobine staat O2 af - myoglobine neemt het vrijgekomen O2 op.
In de spieren is er een lage zuurstofspanning. Daardoor is er een lagere afniteit van hemoglobine voor
zuurstof en wordt het zuurstof in de spieren losgelaten. Myoglobine neemt het zuurstof op en is bij een
lage zuurstofspanning al snel verzadigd: zuurstof wordt dus direct opgenomen.
Myoglobine heef een hogere afniteit voor zuurstof dan hemoglobine: bij een lagere zuurstofspanning is
myoglobine sneller verzadigd.
Efciënt O2 transport
Coöperateve binding hoe meer O2 er per hemoglobine molecuul bindt, hoe hoger de afniteit van Hb
voor O2. Dus coöperatviteit verhoogt daarnaast de hoeveelheid zuurstof die door hemoglobine kan
worden opgenomen.
