Moleculen – Biochemie:
HC1/2:
Eiwitten bevatten een primaire structuur volgorde van aminozuren, koolstofbindingen die zich in
een plat vlak bevinden. Aan deze backbone zitten verschillende zijgroepen.
De zijgroepen bepalen de chemische eigenschappen van het eiwit.
Secundair:
De secundaire structuur (alfa helix of betasheet) kunnen worden gevormd doordat twee
cysteines zwavelbruggen kunnen vormen (speelt ook een rol bij tertiaire structuur).
Carboxygroep (C=O) kunnen waterstofbruggen vormen met aminogroepen (N-H).
De peptidebinding (bindingen in backbone) zijn stijf en bevinden zich in één vlak dit zorgt
samen met resonantie ervoor dat de binding niet draaibaar is.
Structuren:
Alfa helici zijn rechtsdraaiend en per winding bevat het 3,6 aminozuren (periodiciteit). De
zijketens van een peptide(backbone)keten bepalen dus de eigenschappen van het eiwit.
Bij vorming van de alfa helix vormen ALLE C=O en N-H groepen in de backbone een waterstofbrug.
hierbij vormt een C=O residu een waterstofbinding met een N-H groep dat zich 4 aminozuren verder
in de peptideketen bevindt!
Betasheet:
Hierbij is het niet te voorspellen welke aminozuren bindingen aangaan. Wel weten we dat er
waterstofbruggen ontstaan tussen hoofdketengroepen dit kan parallel of antiparallel.
Betastrand is één afzonderlijke backbone, Betasheet zijn alle aan elkaar gebonden betastrands.
Tertiair:
Eiwitten kunnen uit zowel betasheets als alfahelices bestaan. Deze verschillende secundaire
structuren binnen één eiwit kunnen verbonden zijn door peptideloops (helix-turn-helix).
De tertiaire structuur is de 3D structuur van het eiwit.
Er bestaan ook superhelici Coiled-Coils Twee alfa helici vormen samen ook weer een alfahelix
zorgt voor veel stevigheid (collageen).
De tertiaire structuur bepaalt de functie van het enzym/eiwit. eiwitten zijn aan de buitenkant
hydrofiel en aan de binnenkant hydrofoob.
3D structuren van eiwitten worden BEPAALD door de aminozuursequentie en GEVORMD door
covalente interacties, waterstofbruggen, ion interacties of van der Waals krachten. 3D structuren
zijn niet te voorspellen.
,Bindingen en modificaties:
Zwavelbindingen worden alleen maar gevormd binnen één eiwit (voor secundaire of tertiaire
structuur) bijna nooit gebruikt voor bindingen tussen twee eiwitten.
Na vorming van het primaire eiwit worden er nog veel modificaties aan toegevoegd:
Quaternaire structuur:
De quaternaire structuur is de vorming van Multi-subunit
eiwitten homodimeren of heterodimeren.
Er kunnen ook 12-meren etc. gevormd worden.
Samenvatting:
Primair Welke aminozuren
Secundair Welke interacties tussen aminozuren (alfa/beta)
Tertiair Welke interacties tussen secundaire structuren.
Quaternair Interacties tussen verschillende eiwitten.
Voorbeelden Hemoglobine & Myoglobine:
Myoglobine is een eiwit dat zorgt voor opslag van zuurstof in de spieren. Hemoglobine is een eiwit
dat zorgt voor het transport van zuurstof en bestaat uit vier subunits (2 alfa, 2 beta) met allemaal
dezelfde structuur als myoglobine.
Myoglobine:
Opgebouwd uit alfa helices
Globulaire structuur
Prostetische groep (Heme) Bindt aan Fe2 bindt aan zuurstof.
Heme is een prostetische (hulp) groep dat bestaat uit een hydrofoob deel en een hydrofiel deel.
Myoglobine is zo gevormd (geëvolueerd) dat heme precies kan worden opgenomen in myoglobine.
Fe (ijzer) heeft zes bindingsplaatsen 4 voor koolstof (covalent aan myoglobine), 1 voor de
PROXIMALE histidine en 1 aan een O 2 molecuul dat aan de andere kant bindt aan de DISTALE
histidine.
Door binding van O2 verandert de hele structuur van het myoglobine De prostetische groep wordt
naar boven getrokken, op één lijn met het koolstofvlak, in de protiporfirinering:
Hemoglobine:
Gevormd uit twee identieke beta structuren en twee
identieke alfa helici in totaal bevatten ze dus 4
prostetische groepen.
Homoglobine heeft een LAGERE affiniteit voor O 2 dan
myoglobine.
,Torr is de eenheid waarin de hoeveelheid O2 in een bepaald weefsel wordt gemeten longen is bijv.
100 Torr, spieren is 20 Torr.
In weefsels komt vooral myoglobine voor, in de longen veel hemoglobine in weefsels geeft
hemoglobine het zuurstof af aan myoglobine.
Myoglobine heeft bij een lage concentratie O 2 al een grote affiniteit voor zuurstof, vandaar dat de
hoeveelheid verzadigd myoglobine heel snel toeneemt.
Hemoglobine krijgt pas bij een veel hogere concentratie O 2 meer affiniteit voor zuurstof vandaar
dat hemoglobine alleen zuurstof bindt in de longen (grote concentratie).
Coöperatieve bindingen:
Hemoglobine werkt d.m.v. coöperatieve bindingen Snelle verzadiging in omgeving met veel
zuurstof, weinig verzadiging in omgeving met weinig zuurstof.
Myoglobine werkt niet met coöperatieve bindingen, myoglobine heeft altijd grote affiniteit voor
zuurstof.
Coöperatieve bindingen zorgen voor een efficiëntere manier van zuurstoftransport hoe meer O2 is
gebonden, hoe hoger de affiniteit wordt.
Gevolgen van binding zuurstof:
Waneer zuurstof aan een myoglobine subunit
bindt verandert de positie van de proximale
histidine door deze verandering veranderen
ook de structuren die om deze proximale
histidine liggen. De alfa helices van de 2
andere subunits van Hemoglobine.
Een ander gevolg is dat door binding van zuurstof
de verschillende subunits van het hemoglobine
veranderen van positie ten opzicht van elkaar.
er vindt 15 graden draaiing plaats treedt op doordat door binding van zuurstof zoutbruggen
worden verbroken en elders worden aangemaakt.
15 graden draaiing:
De structuur van het hemoglobine eiwit voor binding van de zuurstof (voor 15 graden draaiing) wordt
de T Form/State genoemd, na draaiing wordt de structuur de R Form/State genoemd.
Doordat de 15 graden draaiing optreedt verandert dus de structuur en wordt de affiniteit van het
hemoglobine erg vergroot.
2 modellen voor coöperatieve bindingen:
Concerted model Wanneer één zuurstof molecuul bindt wordt de affiniteit meteen hoog.
Sequentieel model Wanneer één zuurstof molecuul bindt verandert alleen de affiniteit van de
subunit waaraan het zuurstof is gebonden
, De T-form is veel instabieler als de R form bij de R
form is er dus een hoge affiniteit voor zuurstof.
Hemoglobine werkt echter alleen maar efficiënt als
transporter wanneer het nadat het zuurstof heeft
gebonden ook zuurstof LOSLAAT in de weefsels waar
het naartoe moet. Om het zuurstof los te laten
moet het hemoglobine weer terugkeren in de T form
(weinig affiniteit voor zuurstof). Hieruit volgt dat
de T state dus bevoordeelt moet worden tegenover
de R state, anders wordt zuurstof nooit overgegeven
aan myoglobine.
Twee manieren bevoordelen T state:
BPG eiwit bindt in de opening tussen de vier subeenheden van het hemoglobine en voorkomt zo dat
er 15 graden draaiing kan plaatsvinden waardoor het hemoglobine in de R state terecht kan komen.
O2 wordt sneller losgelaten in de weefsels.
Een andere manier is doordat in de weefsels veel CO 2 voorkomt met H+jes Deze hoge concentratie
van deze stoffen ontstaat doordat er metabolisme plaatsvindt in de weefsels.
H+ bindt aan de proximale histidine waardoor geen zuurstof meer kan binden, CO2 bindt aan de N
termini van de verschillende alfa ketens van het hemoglobine hierdoor neemt de affiniteit van
hemoglobine voor zuurstof drastisch af en wordt zuurstof afgegeven aan het weefsel.
Dus: CO2 bindt aan N-Termini zorgt voor binding van H+ zoutbrugvorming tussen histidine en
Aspargaan geen binding zuurstof stabilisatie van T state.
Samen met het bevorderen van de T-state is Hemoglobine een heel goed transport eiwit voor
zuurstof 88% van opgenomen zuurstof wordt afgegeven aan weefsels.
Allosterisch eiwit:
Hemoglobine is een Allosterisch eiwit Regulatie van de functie van een eiwit door moleculen (CO 2,
H+, BPG) die binden aan het eiwit, op een plek dat niet het actieve centrum is.
Ziekten Hemoglobine:
Sikkelcelannemie Glu verandert in Val (buitenkant eiwit) dimerisatie van hemoglobine geen
zuurstof meer transporteren.
Verder:
HC1/2:
Eiwitten bevatten een primaire structuur volgorde van aminozuren, koolstofbindingen die zich in
een plat vlak bevinden. Aan deze backbone zitten verschillende zijgroepen.
De zijgroepen bepalen de chemische eigenschappen van het eiwit.
Secundair:
De secundaire structuur (alfa helix of betasheet) kunnen worden gevormd doordat twee
cysteines zwavelbruggen kunnen vormen (speelt ook een rol bij tertiaire structuur).
Carboxygroep (C=O) kunnen waterstofbruggen vormen met aminogroepen (N-H).
De peptidebinding (bindingen in backbone) zijn stijf en bevinden zich in één vlak dit zorgt
samen met resonantie ervoor dat de binding niet draaibaar is.
Structuren:
Alfa helici zijn rechtsdraaiend en per winding bevat het 3,6 aminozuren (periodiciteit). De
zijketens van een peptide(backbone)keten bepalen dus de eigenschappen van het eiwit.
Bij vorming van de alfa helix vormen ALLE C=O en N-H groepen in de backbone een waterstofbrug.
hierbij vormt een C=O residu een waterstofbinding met een N-H groep dat zich 4 aminozuren verder
in de peptideketen bevindt!
Betasheet:
Hierbij is het niet te voorspellen welke aminozuren bindingen aangaan. Wel weten we dat er
waterstofbruggen ontstaan tussen hoofdketengroepen dit kan parallel of antiparallel.
Betastrand is één afzonderlijke backbone, Betasheet zijn alle aan elkaar gebonden betastrands.
Tertiair:
Eiwitten kunnen uit zowel betasheets als alfahelices bestaan. Deze verschillende secundaire
structuren binnen één eiwit kunnen verbonden zijn door peptideloops (helix-turn-helix).
De tertiaire structuur is de 3D structuur van het eiwit.
Er bestaan ook superhelici Coiled-Coils Twee alfa helici vormen samen ook weer een alfahelix
zorgt voor veel stevigheid (collageen).
De tertiaire structuur bepaalt de functie van het enzym/eiwit. eiwitten zijn aan de buitenkant
hydrofiel en aan de binnenkant hydrofoob.
3D structuren van eiwitten worden BEPAALD door de aminozuursequentie en GEVORMD door
covalente interacties, waterstofbruggen, ion interacties of van der Waals krachten. 3D structuren
zijn niet te voorspellen.
,Bindingen en modificaties:
Zwavelbindingen worden alleen maar gevormd binnen één eiwit (voor secundaire of tertiaire
structuur) bijna nooit gebruikt voor bindingen tussen twee eiwitten.
Na vorming van het primaire eiwit worden er nog veel modificaties aan toegevoegd:
Quaternaire structuur:
De quaternaire structuur is de vorming van Multi-subunit
eiwitten homodimeren of heterodimeren.
Er kunnen ook 12-meren etc. gevormd worden.
Samenvatting:
Primair Welke aminozuren
Secundair Welke interacties tussen aminozuren (alfa/beta)
Tertiair Welke interacties tussen secundaire structuren.
Quaternair Interacties tussen verschillende eiwitten.
Voorbeelden Hemoglobine & Myoglobine:
Myoglobine is een eiwit dat zorgt voor opslag van zuurstof in de spieren. Hemoglobine is een eiwit
dat zorgt voor het transport van zuurstof en bestaat uit vier subunits (2 alfa, 2 beta) met allemaal
dezelfde structuur als myoglobine.
Myoglobine:
Opgebouwd uit alfa helices
Globulaire structuur
Prostetische groep (Heme) Bindt aan Fe2 bindt aan zuurstof.
Heme is een prostetische (hulp) groep dat bestaat uit een hydrofoob deel en een hydrofiel deel.
Myoglobine is zo gevormd (geëvolueerd) dat heme precies kan worden opgenomen in myoglobine.
Fe (ijzer) heeft zes bindingsplaatsen 4 voor koolstof (covalent aan myoglobine), 1 voor de
PROXIMALE histidine en 1 aan een O 2 molecuul dat aan de andere kant bindt aan de DISTALE
histidine.
Door binding van O2 verandert de hele structuur van het myoglobine De prostetische groep wordt
naar boven getrokken, op één lijn met het koolstofvlak, in de protiporfirinering:
Hemoglobine:
Gevormd uit twee identieke beta structuren en twee
identieke alfa helici in totaal bevatten ze dus 4
prostetische groepen.
Homoglobine heeft een LAGERE affiniteit voor O 2 dan
myoglobine.
,Torr is de eenheid waarin de hoeveelheid O2 in een bepaald weefsel wordt gemeten longen is bijv.
100 Torr, spieren is 20 Torr.
In weefsels komt vooral myoglobine voor, in de longen veel hemoglobine in weefsels geeft
hemoglobine het zuurstof af aan myoglobine.
Myoglobine heeft bij een lage concentratie O 2 al een grote affiniteit voor zuurstof, vandaar dat de
hoeveelheid verzadigd myoglobine heel snel toeneemt.
Hemoglobine krijgt pas bij een veel hogere concentratie O 2 meer affiniteit voor zuurstof vandaar
dat hemoglobine alleen zuurstof bindt in de longen (grote concentratie).
Coöperatieve bindingen:
Hemoglobine werkt d.m.v. coöperatieve bindingen Snelle verzadiging in omgeving met veel
zuurstof, weinig verzadiging in omgeving met weinig zuurstof.
Myoglobine werkt niet met coöperatieve bindingen, myoglobine heeft altijd grote affiniteit voor
zuurstof.
Coöperatieve bindingen zorgen voor een efficiëntere manier van zuurstoftransport hoe meer O2 is
gebonden, hoe hoger de affiniteit wordt.
Gevolgen van binding zuurstof:
Waneer zuurstof aan een myoglobine subunit
bindt verandert de positie van de proximale
histidine door deze verandering veranderen
ook de structuren die om deze proximale
histidine liggen. De alfa helices van de 2
andere subunits van Hemoglobine.
Een ander gevolg is dat door binding van zuurstof
de verschillende subunits van het hemoglobine
veranderen van positie ten opzicht van elkaar.
er vindt 15 graden draaiing plaats treedt op doordat door binding van zuurstof zoutbruggen
worden verbroken en elders worden aangemaakt.
15 graden draaiing:
De structuur van het hemoglobine eiwit voor binding van de zuurstof (voor 15 graden draaiing) wordt
de T Form/State genoemd, na draaiing wordt de structuur de R Form/State genoemd.
Doordat de 15 graden draaiing optreedt verandert dus de structuur en wordt de affiniteit van het
hemoglobine erg vergroot.
2 modellen voor coöperatieve bindingen:
Concerted model Wanneer één zuurstof molecuul bindt wordt de affiniteit meteen hoog.
Sequentieel model Wanneer één zuurstof molecuul bindt verandert alleen de affiniteit van de
subunit waaraan het zuurstof is gebonden
, De T-form is veel instabieler als de R form bij de R
form is er dus een hoge affiniteit voor zuurstof.
Hemoglobine werkt echter alleen maar efficiënt als
transporter wanneer het nadat het zuurstof heeft
gebonden ook zuurstof LOSLAAT in de weefsels waar
het naartoe moet. Om het zuurstof los te laten
moet het hemoglobine weer terugkeren in de T form
(weinig affiniteit voor zuurstof). Hieruit volgt dat
de T state dus bevoordeelt moet worden tegenover
de R state, anders wordt zuurstof nooit overgegeven
aan myoglobine.
Twee manieren bevoordelen T state:
BPG eiwit bindt in de opening tussen de vier subeenheden van het hemoglobine en voorkomt zo dat
er 15 graden draaiing kan plaatsvinden waardoor het hemoglobine in de R state terecht kan komen.
O2 wordt sneller losgelaten in de weefsels.
Een andere manier is doordat in de weefsels veel CO 2 voorkomt met H+jes Deze hoge concentratie
van deze stoffen ontstaat doordat er metabolisme plaatsvindt in de weefsels.
H+ bindt aan de proximale histidine waardoor geen zuurstof meer kan binden, CO2 bindt aan de N
termini van de verschillende alfa ketens van het hemoglobine hierdoor neemt de affiniteit van
hemoglobine voor zuurstof drastisch af en wordt zuurstof afgegeven aan het weefsel.
Dus: CO2 bindt aan N-Termini zorgt voor binding van H+ zoutbrugvorming tussen histidine en
Aspargaan geen binding zuurstof stabilisatie van T state.
Samen met het bevorderen van de T-state is Hemoglobine een heel goed transport eiwit voor
zuurstof 88% van opgenomen zuurstof wordt afgegeven aan weefsels.
Allosterisch eiwit:
Hemoglobine is een Allosterisch eiwit Regulatie van de functie van een eiwit door moleculen (CO 2,
H+, BPG) die binden aan het eiwit, op een plek dat niet het actieve centrum is.
Ziekten Hemoglobine:
Sikkelcelannemie Glu verandert in Val (buitenkant eiwit) dimerisatie van hemoglobine geen
zuurstof meer transporteren.
Verder:
