Hoofdstuk 1: Biomoleculen
1. Basiseigenschappen van de verschillende aminozuren
Non-polair en alifatische R-groepen:
- Glycine Gly: enige niet-asymmetrische molecule, geen zijketen en verleent
conformationele flexibiliteit
- Valine Val V
- Methionine Met M
- Alanine Ala A inerte en alifatische zijketen, apolair/hydrofoob, geen
- Leucine Leu L functionele groepen, zijketens willen samen clusteren
- Isoleucine Ile I
Polaire en ongeladen R-groepen:
- Serine Ser S polair door OH-groep, vorming H-bruggen en fosforylatie mogelijk
- Threonine Thr T
- Cysteïne Cys C: Sulfhydryl R-groep geeft polariteit, ioniseert op lichte alkanische pH,
door oxidatie kan het een disulfide vormen, ionisatie: genereert sterk
nucleofiele zwavelgroep
- Proline Pro P: cyclisch, gematigd polair, bevordert knik in de peptideketen
- Asparagine Asn N de amiden van asparaginezuur en glutaminezuur, polair en
- Glutamine Gln Q kunnen H doneren/accepteren bij vorming H-bruggen
Aromatische R-groepen: hydrofobe zijketens, nemen deel aan hydrofobe interacties
- Phenylalanine Phe F: zijring lijkt op benzeenring, apolair, hydrofoob, weinig reactief
- Tyrosine Tyr Y: R-keten met OH, dus intermediair polair, vorming H-bruggen mogelijk,
OH-groep kan gefosforyleerd worden door tyrosinekinasen
- Tryptophan Trp W: intermediair polair (door N in indolring), grootste zijketen
absorberen UV en vandaar sterke absorptie van licht
(spectrofotometer: absorptie van licht door eiwitstaal meten)
Positief geladen R-groepen:
- Lysine Lys L: heeft 2e primaire aminogroep, pKa van 10, dus sterk + geladen
- Arginine Arg R: heft + geladen guanidinogroep, pKa van 10
- Histidine His H: imidazole R-groep, pKa van 7, niet geladen vorm: 1 N elektrofiel en
donor H, en andere N is nucleofiel en acceptor H
Negatief geladen R-groepen:
- Aspartaat Asp D carboxylgroepen als zijketens, pKa van 3,65 en 4,25
- Glutamaat Glu E volledige ionisatie bij pH 7, zeer polair, sterke - lading
1
,2. Basiseigenschappen van verschillende suikers
2.1. Wat is de rol en structuur van enkele belangrijke mono- en disachariden
D-glucose: dé suiker van menselijk lichaam/weefsels en verdeeld via bloed
(fruitsappen, hydrolyse van zetmeel/rietsuiker/bietsuiker/maltose/lactose)
D-fructose: kan omgezet worden naar glucose in lever
(fruitsappen, honing, hydrolyse van rietsuiker/bietsuiker)
D-galactose: kan omgezet worden naar glucose in lever, aangemaakt in borstklier om lactose
in melk te maken, bestanddeel in glycolipiden en glycoproteïnen
(nucleïnezuren)
Maltose: intermediair en in de spijsvertering van zetmeel
Lactose: voedingsbron in moedermelk en koemelk
(glucose + galactose, in melk)
Sucrose: voedingsbron in groenten en fruit
Suikerzuren:
- Oxidatie van suikers tot overeenkomstige zuren
- ‘Uronzuren’: na oxidatie op C6 (bv. glucose wordt glucuronzuur)
- ‘Onzuren’: na oxidatie op C1 (bv. glucose wordt gluconzuur)
Suikeralcoholen:
- Ontstaan door reductie van carbonylgroepen van aldosen en ketosen alditols
- Alditols: lineaire moleculen die niet kunnen cycleren zoals aldosen
- Hoog sorbitolgehalte: in oog zorgt voor cataract bij diabetes hoge glucose
activeert aldosereductasepathway glucose omzetten in
sorbitol, wat traag afbreekt opstapeling in cel en trekt water
aan structuur lens verstoord
- Glycerol: component van membraanlipiden en triglyceriden
- Ribitol: component van flavineco-enzymen
Deoxysuikers:
- Suikers waarbij 1 of meer hydroxylgroepen vervangen worden door H-atoom
- 2-deoxy-D-ribose: component van DNA
- Frequent in glycoproteïnen en polysachariden
Suikeresters:
- Fosfaatesters van glucose en fructose: belangrijke metabole intermediairen
- Ribose van nucleotiden zoals ATP en GTP is gefosforyleerd op 5’
2
,Aminosuikers:
- Bevatten aminogroep op C2 en vaak gevonden in oligo- en polysachariden
(D-glucosamine en D-galactosamine)
- Aminogroepen: kunnen geacetyleerd zijn op aminogroep N-acetylglucosamine en
N-acetylgalactosamine
- Muraminezuur: hydroxylgroep van lactaat is gebonden via etherbinding aan C3 van
glucosamine
- N-acetylneuraminezuur: heeft C-C binding tussen C1 van N-… en C3 van pyruvaat
2.2. Wat is de structuur en rol van fysiologisch belangrijke polysachariden
Polysachariden: suikerpolymeren met medium tot hoog moleculair gewicht. Verschillen
onderling wat betreft identiteit van monosacharide-units, de lengte van hun
ketens, types bindingen die de monosacharide-units verbinden, en in graad
van vertakking.
meestal geen vastgelegd moleculair gewicht als gevolg van mechanismen
waarmee polymeren worden geassembleerd
synthese polysachariden: geen matrijs programma voor polysacharidesynthese
is intrinsiek aan enzymen die polymerisatie van monomere units katalyseren
Homopolysachariden: bevatten 1 soort monomeer
Heteropolysachariden: bevatten 2 of meer soorten monomeren
Opslagpolysachariden: zetmeel (planten) en glycogeen (dieren) grote granules en sterk
gehydrateerd, want kunnen veel H-bruggen vormen
Zetmeel: 2 soorten glucosepolymeer
- Amylose: lange onvertakte ketens van glucosemoleculen, verbonden door (al4)
bindingen
- Amylopectine: heeft dezelfde ketens, maar vertakken elke 24-30 residu’s door (al6)
binding
Glycogeen:
- Belangrijkste opslagpolysacharide in dierlijke cellen
- Polymeer van (al4)-gebonden glucoses met (al6) vertakkingen
- Lever en spieren: rijk aan glycogeen
- Glycogeen verbruiken om E te betrekken uit glucose degraderende enzymen
werken in op vele uiteinden grote versnelling voor beschikbaar maken van glucose
- Lever: stockeert veel glycogeen equivalent aan 0,4 M glucose
Cellulose:
- Vezelachtige, sterke, wateronoplosbare substantie in celwanden van planten
- Vormt groot deel van massa van hout en bijna volledige massa van katoen
3
, - Glucose-eenheden gebonden door (β14)-glycosidische binding keten van rigide
pyranoseringen verbonden door glycosidische bindingen en vrije rotatie is mogelijk
- Sterkte cellulose: veel mogelijkheden voor H-bruggen binnen en tussen ketens
- Cellulose en chitine is onverteerbaar voor ons
Peptidoglycans:
- Vormen rigide component van de bacteriële celwand
- Heteropolymeer van alternerende (β14)-gebonden N-acetylglucosamine en N-
acetylmuraminezuur
- Peptide-crosslinks: maken wand bacterie sterk en beschermen tegen zwelling en lysis
Lysozyme:
- Doodt bacteriën door hydrolyse van (β14)-binding tussen N-acetylglucosamine en
N-acetylmuraminezuur
- In tranen: verdediging tegen bacteriële infecties in de ogen
- Productie door sommige bacteriën voor uittreding van de cel
Penicilline: doden bacteriën door remmen van synthese van crosslinks osmotische lysis
Glycosaminoglycans (GAGs):
- Familie van polymeren, opgebouwd uit herhalende disacharidesubunits
- 1 of meer hydroxyls van AZ worden veresterd met sulfaat GAG hoge densiteit en –
lading
- Belangrijke component extracellulaire matrix: in elkaar vervlochten netwerk van
glycosaminoglycans en fibreuze eiwitten
- GAGs kunnen covalent binden met extracellulaire proteïnen en membraanproteïnen
vormen proteoglycans
- Chondroïtinesulfaat CS: spansterkte kraakbeen, pezen, ligamenten en wand aorta
- Hyaluronzuur: - heldere visceuze oplossing, glijmiddel voor gewrichten en geeft aan
oogbal de gelachtige consistentie, in kraakbeen en pezen
- hyaluronidase: enzym dat glycosidische bindingen kan breken
doordringen van bacteriën in weefsels + voor zaadcellen om
GAG laag rond eicel te breken
- Dermatansulfaat: plooibaarheid huid, zit in bloedvaten en hartkleppen
- Keratansulfaten: hebben geen uronzuur en sulfaatinhoud is variabel, in
cornea/kraakbeen/been/hoornachtige structuren
- Heparine: anticoagulans geproduceerd in mastcellen en vrijgesteld in bloed om
stolling te remmen door binding aan antirombine III elektrostatische
reactie (heparine toevoegen aan donorbloed om stolling te stoppen)
2.3. Wat zijn glycoconjugaten
Glycoconjugaten: verbindingen bestaande uit suikerpolymeren en eiwitten of lipiden
4
,2.3.1. Proteoglycans
Proteoglycans:
- Macromoleculen in plasmamembraan of extracellulaire matrix, waar GAG moleculen
werden gekoppeld aan membraaneiwit of gesecreteerd eiwit
- Basiseenheid: core-proteïne met covalent vastgehechte GAG’s (trisacharidebrug),
aanknopingspunt in core-proteïne is vaak serine
- GAG-deel: dominerend deel van molecule, grootste deel en bepaalt structuur
- Belangrijk in bindweefsel (kraakbeen), non-covalente interacties aangaan met andere
proteoglycans, eiwitten en GAG’s sterke rekbaarheid
- Aggrecans: proteoglycanaggregaten vormen complexen van core-proteïnen
gebonden aan 1 molecule hyaluronzuur
- Aggrecan-core-eiwit: meerdere ketens van chondroïtinesulfaat en keratansulfaat
binden aan collageen van extracellulaire matrix van
kraakbeen spankracht weefsel
- Sommige proteoglycans: integrale eiwitten, bv. syndecan: 3 heparinesulfaatketens en
2 CS regelen interactie syndecan met andere membraaneiwitten
2.3.2. Glycoproteïnen
Glycoproteïnen:
- Koolhydraatrijke eiwitten: koolhydraatgedeelten zijn kleiner en diverser dan GAG’s
- In structurele moleculen, smeermoleculen, transportmoleculen, hormonen, enzymen
- Opbouw: koolhydraatdeel verbonden met glycosidische binding met OH van Ser of
Thr en via N-glycosidische binding met amidestikstof van Asn
- Suikers: vertakt op eiwit, en complex van samenstelling
- Rol suikertakken: modulatie van fysicochemische eigenschappen, bescherming tegen
proteolyse, beïnvloeden van proteolytische processing van
precursoreiwitten en reisaspecten van eiwitten, betrokken in
biologische activiteit, embryonale ontwikkeling
2.3.3. Glycolipiden
Gangliosiden:
- Membraanlipiden van eukaryote cellen
- Polaire kop: vormt complex met siaalzuur en andere monosacharideresidu’s
- Bv. A/B/O/AB-bloedgroepantigenen
Lipopolysachariden:
- Belangrijk deel van buitenste membraan van gramnegatieve bacteriën
- Opbouw: 6 vetzuren gebonden aan 2 glucosamineresidu’s, 1 gebonden aan oligosac.
- Primaire doelwitten van antistoffen door gastheer gemaakt
- Serotypes: subtypes van bacteriën, bepaald door moleculaire samenstelling van LS
- Toxic Shock Syndrome: LS verantwoordelijk voor gevaarlijke bloeddrukdaling bij
gramnegatieve infecties
5
,2.4. Wat zijn lectines
Lectines: eiwitten die met hoge affiniteit/specificiteit binden aan koolhydraten, nuttig voor
cel-celherkenning en adhesieprocessen
Selectines: familie van lectines, komen voor in plasmamembraan en mediëren adhesie en
cel-celherkenning
Belangrijke rol bij rekruteren van T-lymfocyten naar ontsteking:
- T-cel vertraagd door binding van glucoproteïne in T-celmembraan aan P-selectine
- T-cel gaat ‘rollen’ interactie 2e glycoproteïne op membraan van T-cel met
integrines adhesie T-cel extravasatie
Bacteriële ziekteverwekkers: hebben lectines om adhesie en intrede van toxines waar te
maken (bv. bacterie voor maagzweren)
Virussen: ook via lectines vasthechten aan cel, bv. griepvirus hecht vast via hemaglutinine
HA-lectine
3. Basiseigenschappen van de verschillende vetten
3.1. Structuur en rol van Vetzuren
Structuur:
- Lange KWS-keten met terminale carboxylgroep
- Vaak even aantal C en onvertakt
- Verzadigde vetzuren: geen dubbele binding efficiënte ‘packing’
- Onverzadigde vetzuren: 1 of meer dubbele bindingen geen efficiënte ‘packing’
- Eigenschappen: afhankelijk van lengte en aantal dubbele bindingen
- Hoe langer vetzuur, hoe meer interacties tussen buren en hoe steviger
Rol:
- Metabole brandstof
- Vertebraten: vrije vetzuren in bloed gebonden aan albumine opnemen door cellen
oxidatie via β-oxidatiepathway opname in vetweefsel als triglyceriden
- Verzadigde vetzuren: verhogen cholesterolgehalte in bloed onverzadigd gezonder
- Vetzuren zijn bestanddeel membranen bepalen vloeibaarheid membraan
- Vetzuurderivaten treden op als hormonen
3.2. Structuur en rol van Triglyceriden
Structuur:
- 3 vetzuren in esterverbinding met glycerol (3 dezelfde vetzuren, of 3 verschillende)
- Apolair, hydrofoob en onoplosbaar in water: door verb. polaire hydroxyls/carboxyls
6
, Rol:
- Opslagplaats van metabole brandstof, olieachtige druppels in waterig cytosol
- Adipocyten: slaan triglyceriden op als vetdruppels (ook in zaden van planten)
- Lipasen: enzymen die de hydrolyse van opgeslagen triglyceriden katalyseren
vrijstelling vetzuren voor transport
- Opslagvorm brandstof: want C in vetzuren zijn meer gereduceerd dan in
koolhydraten + ze zijn niet gehydrateerd
- Isolatie tegen lage T
- Hydrogenatie: industrieel vaster maken van onverzadigde vetzuren margarine
3.3. Structuur en rol van Glycerofosfolipiden
Structuur:
- Membraanlipiden: 2 vetzuren zijn via esterverbinding verbonden aan C1 en C2 van
glycerol + polaire, geladen kopgroep aan C3 kopgroep vaak aan alcohol
- Fosfatidinezuur: wanneer kopgroep niet aan alcohol verbonden is
- Alcholen: ethanolamine, serine, choline, inositol
lididen: fosfatidylethanolamine/serine/choline/inositol
Rol:
- Structurele rol: kunnen associëren en lipidenmembraan vormen
- Afsplitsing van fosfaat met kopgroep uit fosfatidylinositol inositol-1, 4, 5-trifosfaat
(second messenger) kan Ca2+ vrijzetten na binding op receptor in ER
- Verdeling moleculaire glycerofosfolipiden verschilt van plaats
3.4. Structuur en rol van Sfingolipiden
Structuur:
- Polaire kopgroep en apolaire staarten, maar bevatten geen glycerol
- Langeketenmolecule sfingosine
- Sfingomyelines: bevatten fosfocholine of fosfo-ethanoamine als polaire koppen
in plasmamembraan van dieren en in myeline (zenuwen)
- Glycosfingolipiden: buitenste laag plasmamembraan, kopgroepen uit 1 of meer
suikers gebonden via C1 OH van sfingosine, hebben geen fosfaat
- Cerebrosiden: 1 suiker aan ceramide, met galactose in membraan
zenuwcellen en met glucose in non-neuraal weefsel,
ongeladen bij pH 7
- Globosiden: ongeladen (op pH 7) glycosfingolipiden met 2 of meer suikers
- Gangliosiden: oligosachariden als polaire kopgroep en 1 of meer N
acetylneuraminezuur (siaalzuur) als einde neg. lading pH 7
- Ceramide: sfingolipide zonder polaire kop, met enkel H
7
