De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

1 Biochemie 2 BCM21 BML Docenten: dr. E. van der Linden, dr. K. Langereis en dr. B. Schrammeijer.

Verwante presentaties


Presentatie over: "1 Biochemie 2 BCM21 BML Docenten: dr. E. van der Linden, dr. K. Langereis en dr. B. Schrammeijer."— Transcript van de presentatie:

1 1 Biochemie 2 BCM21 BML Docenten: dr. E. van der Linden, dr. K. Langereis en dr. B. Schrammeijer

2 2 College 2 Eiwitten: Functies (in relatie tot structuur) secundaire structuren, motieven en domeinen Stofwisseling (metabolisme) Energie huishouding

3 Biologische functies van eiwitten

4 Eiwit structuren: vb. Transthyretine Transthyretine: -Globulair transport eiwit -Aanmaak in de lever afgifte aan het bloed -Transporteert thyroxine (thyroid hormoon) en retinol (vitamine A) via het bloed naar de rest van het lichaam -Homo tetrameer: 4 identieke polypeptide ketens van 127 aminozuren lang -Bevat 2 bindingsplaatsen ( )

5 Biologische functies van eiwitten (vervolg)

6 Eiwit structuren: Transthyretine Primaire structuur

7 Eiwit structuren: Transthyretine Secundaire structuren Tertiaire structuur Quaternaire structuur

8 Bolvormige eiwitten (globular) α subeenheid β subeenheid α subeenheid Haem Fe In de rode bloedcellen: Hemoglobine

9 Primary Structure Secondary and Tertiary Structures Quaternary Structure Function Red Blood Cell Shape  subunit     Exposed hydrophobic region Molecules do not associate with one another; each carries oxygen. Molecules crystallize into a fiber; capacity to carry oxygen is reduced. Sickle-cell hemoglobin Normal hemoglobin 10  m Sickle-cell hemoglobin Normal hemoglobin    

10 Eiwit structuren: hemoglobine effect mutatie In de primaire structuur is een Glu omgezet in een Val Deze aminozuurverandering is het gevolg van 1 andere nucleotide in het DNA.

11 Sickle cell anemie Homozygoot/ heterozygoot

12 Vezelvormige eiwitten (fibrous) α-Keratine - komt voor in haren, nagels, veren,….. - vormt onoplosbare, trekvaste draden - permanent en watergolven

13 Vezelvormige eiwitten (fibrous) Collageen (‘lijmvormer’) - meest voorkomende eiwit (25 % van alle eiwit) in dieren - 19 verschillende typen collagenen bekend (type I, II, III etc) - typen I, II en III vormen 90% van alle collagenen - vormt onoplosbare, trekvaste draden - vooral in huid, botten, kraakbeen, tanden en pezen - koken van collageen levert als afbraakproduct: gelatine

14 Structuur van collageen -3 lange helische polypeptideketens (α-ketens: α1 tot α3 met subtypen) (α- keten = linkshandig, 3 aminozuren per draai) (a en b), -tripelhelix: 3 α-ketens draaien rechtshandig om elkaar en vormen een superhelische kabelstructuur vormen (c)

15 Vorming van collageenvezel

16

17 Aminozuursamenstelling van collageen - In AZ sequentie wordt triplet Gly-X-Y steeds herhaald. Elk derde AZ is een Glycine. - De tripelhelix structuur bezit een zeer grote dichtheid: er is in de inwendige positie alleen ruimte voor Glycine. - Op positie X en Y vaak een proline - Op positie Y soms een 4-hydroxyproline (4Hyp), een 3-hydroxyproline (3Hyp) of een 5-hydroxylysine (5Hyl). - Pro en Hyp zijn belangrijk voor de scherpe draaiing van de collageenhelix 5-Hydroxylysine

18 Aminozuur sequentie Collageen COL2A1 [Homo sapiens] 1 mirlgapqsl vlltllvaav lrcqgqdvrq pgpkgqkgep gdikdivgpk gppgpqgpag 61 eqgprgdrgd kgekgapgpr grdgepgtpg npgppgppgp pgppglggnf aaqmaggfde 121 kaggaqlgvm qgpmgpmgpr gppgpagapg pqgfqgnpge pgepgvsgpm gprgppgppg 181 kpgddgeagk pgkagergpp gpqgargfpg tpglpgvkgh rgypgldgak geagapgvkg 241 esgspgengs pgpmgprglp gergrtgpag aagargndgq pgpagppgpv gpaggpgfpg 301 apgakgeagp tgargpegaq gprgepgtpg spgpagasgn pgtdgipgak gsagapgiag 361 apgfpgprgp pgpqgatgpl gpkgqtgepg iagfkgeqgp kgepgpagpq gapgpageeg 421 krgargepgg vgpigppger gapgnrgfpg qdglagpkga pgergpsgla gpkgangdpg 481 rpgepglpga rgltgrpgda gpqgkvgpsg apgedgrpgp pgpqgargqp gvmgfpgpkg 541 angepgkage kglpgapglr glpgkdgetg aagppgpagp agergeqgap gpsgfqglpg 601 ppgppgeggk pgdqgvpgea gapglvgprg ergfpgergs pgaqglqgpr glpgtpgtdg 661 pkgasgpagp pgaqgppglq gmpgergaag iagpkgdrgd vgekgpegap gkdggrgltg 721 pigppgpaga ngekgevgpp gpagsagarg apgergetgp pgpagfagpp gadgqpgakg 781 eqgeagqkgd agapgpqgps gapgpqgptg vtgpkgarga qgppgatgfp gaagrvgppg 841 sngnpgppgp pgpsgkdgpk gargdsgppg ragepglqgp agppgekgep gddgpsgaeg 901 ppgpqglagq rgivglpgqr gergfpglpg psgepgkqga pgasgdrgpp gpvgppgltg 961 pagepgrqgs pgadgppgrd gaagvkgdrg etgavgapgt pgppgspgpa gptgkqgdrg 1021 eagaqgpmgp sgpagargiq gpqgprgdkg eagepgergl kghrgftglq glpgppgpsg 1081 dqgasgpagp sgprgppgpv gpsgkdgang ipgpigppgp rgrsgetgpa gppgnpgppg 1141 ppgppgpgid msafaglgpr // GPKGPPGPGGPAG

19 Ontdekkingsreizen, scheurbuik en ……………..

20 Ontdekkingsreizen, scheurbuik en ………..

21 Scheurbuik wordt veroorzaakt door een gebrek aan vitamine C Vit C is een belangrijke cofactor in een enzym dat o.a. zorgt voor de hydroxylering van proline (prolyl 4-hydroxylase) Hydroxy proline in de Y positie is weer belangrijk voor de stabiliteit van de collageen-helix Bij scheurbuik wordt collageen afgebroken en krijg je dunne Bloedvatwanden, tanduitval, slechte wondgenezing etc. Scheurbuik, vitamine C en ……………………. Collageen

22 Motieven in eiwitten (1) Motief: een herkenbaar vouwingspatroon wat bestaat uit twee of meer elementen van secundaire structuur inclusief verbindingsstuk

23 23 Motieven in eiwitten (2)

24 Domeinen in eiwitten Het eiwit troponine C, geassocieerd met de spier, heeft twee afzonderlijke calcium-bindingsdomeinen (Nelson and Cox, 2008) Domein: een gedeelte van het polypeptide (eiwit) dat stabiel is onafhankelijk van de rest van het eiwit en onafhankelijke bewegingen kan maken

25 Eiwit structuren: internet programma

26 Energiehuishouding in levende organismen

27 Alle chemische reacties in levende organismen vormen samen het metabolisme: Katabolisme of afbraak routes leveren meestal energie op Anabolisme of opbouw routes kosten meestal energie Energie is de capaciteit om iets te veranderen of… het vermogen om arbeid te verrichten. Er zijn verschillende vormen van energie Energiehuishouding (1)

28 Cel macromoleculen Eiwitten Polysacchariden Vetten Nucleinezuren Precursor moleculen: Aminozuren Suikers Vetzuren Nitrogene basen Energie bevattende nutrienten Koolhydraten Vetten Eiwitten Eindproducten CO 2 H 2 O NH 3 ADP + HPO 4 2- NAD + NADP + FAD ATP NADH NADPH FADH 2 Chemische energie AnabolismeKatabolisme Metabolisme

29 29

30 - Kinetische energie beweging van objecten; kost meestal energie - Warmte (thermische energie) is kinetische energie geassocieerd met willekeurige beweging van atomen of moleculen - Potentiële energie (alles behalve kinetische energie) energie opgeslagen in materie of stof waarmee arbeid kan worden verricht - Chemische energie (potentiële energie) energie die vrijkomt bij omzetting stof, energie die gestoken wordt in het maken van een stof Energiehuishouding (2)

31 A diver has more potential energy on the platform than in the water. Diving converts potential energy to kinetic energy. Climbing up converts the kinetic energy of muscle movement to potential energy. A diver has less potential energy in the water than on the platform.

32 Bij de energiehuishouding speelt de thermodynamica een rol (1) Levende organismen zijn dus eigenlijk energietransformers. We zetten de ene vorm om in de andere. In de thermodynamica gaat het om energietransformaties in systemen Eerste hoofdwet: Voor elke fysische of chemische verandering blijft de totale hoeveelheid energie in het systeem + omgeving (=universum) constant Energie kan worden overgedragen of van vorm veranderen maar er gaat geen energie verloren en er wordt geen nieuwe energie gevormd Tweede hoofdwet: Bij elke energie overdracht of transformatie blijkt een deel van de energie niet meer beschikbaar te zijn voor arbeid. Als gevolg hiervan neemt de entropie (wanorde) van het universum toe

33 Bij de energiehuishouding speelt de thermodynamica een rol (2) Een cel staat in open verbinding met het universum, vertegenwoordigt een open systeem Bij de afgifte van energie wordt de entropie groter De ordening in een cel is groter dan die van de omgeving; de entropie is dus lager dan die van de omgeving Bij het maken van stoffen wordt de entropie kleiner Deze lagere entropie kan gehandhaafd blijven; dit kost energie

34 Alle levende organismen hebben een energiebron nodig Zonlicht òf Energie opgesloten in chemische verbindingen 1 ste hoofdwet2 e hoofdwet Energiebron

35 Ordening levende organismen volgens de gebruikte energiebron

36 De Gibbse energieverandering in een systeem Hoe kunnen we nu energie in getallen uitdrukken? 1878: meneer Gibbs: De Gibbs energie is de hoeveelheid energie die arbeid kan verrichten (bij constante temperatuur en druk) = de vrije energie De verandering in Gibbs’ energie door chemische reacties wordt gegeven door de formule: ΔG = G eind – G begin = ΔH – TΔS ΔG = Verschil tussen de energieniveaus van begin- en eindproduct maatstaf voor de drijfkracht van de reactie

37 ΔG < 0reactie verloopt spontaan (exergonisch) ΔG = 0evenwicht ΔG > 0reactie verloopt niet spontaan, toevoer van vrije energie nodig (endergonisch) Denk hierbij aan (bio)chemische reacties: het maken of verbreken van bindingen tussen atomen of moleculen Soms kan bij ΔH>0 een verandering in een systeem toch plaatsvinden bij toename van de entropie (=wanorde) van het systeem vb. het oplossen van zout (NaCl) in water: het mengsel heeft warmte verloren, maar de entropie is toegenomen. (hierbij worden echter geen bindingen gemaakt of verbroken!) De Gibbse energieverandering in een systeem

38 38 Oplossen van NaCl in water (exergone reactie) 1 mol NaCl weinig wanorde Systeem neemt warmte op ΔH>0 1 mol Na + en 1 mol Cl - wanorde neemt toe in systeem ΔS>0 ΔG = ΔH - T ΔS ΔG= ΔG = kJ/mol Reactie verloopt spontaan

39 Het verband tussen Gibbs energie en stabiliteit van een systeem - Als in een systeem een reactie spontaan verloopt, (ΔG is negatief), is het systeem na afloop van de reactie stabieler geworden. Het bevat minder energie!! - Als een systeem de maximale stabiliteit heeft verkregen, dan is evenwicht bereikt

40 Exergone en endergone reacties De Gibbs energie verandering (ΔG) bij exergone en endergone reacties:

41 Evenwicht en arbeid in een gesloten en in een open systeem De cel is te vergelijken met een Open systeem. Als delta G is 0, dan is de cel dood!!!

42 Drie soorten arbeid in een cel a) Mechanisch: voortbeweging, contractie spieren, chromosoom verdeling bij celdeling enz. b) Transport het in- en uitpompen van stoffen tegen een concentratie gradiënt in c) Chemische arbeid het laten gebeuren van endergone reacties, die anders nooit spontaan zouden verlopen (zoals het maken van polymeren uit monomeren). De benodigde energie wordt overgedragen door ATP

43 Het ATP molecuul ATP + H 2 O ADP + Pi + 7,3 kcal/mol Deze reactie wordt een hydrolyse genoemd Het is gunstig om een P af te splitsen: er zitten 3 min-ladingen vlak bij elkaar!!!

44 Transport protein Solute P P i ADP P i ADP ATP Solute transported Vesicle Cytoskeletal track Motor proteinProtein and vesicle moved (b) Mechanical work: ATP binds noncovalently to motor proteins and then is hydrolyzed. (a) Transport work: ATP phosphorylates transport proteins. ATP

45 Energiekoppeling - Koppeling van een exergone reactie aan een endergone reactie - In de meeste gevallen is de exergone reactie de hydrolyse van een (of twee) fosfaat eenheden van adenosine trifosfaat (ATP) -In de cel kosten veel reacties minder energie dan 7,3 kcal/mol!!!!

46 Glutamic acid Ammonia Glutamine (b) Conversion reaction coupled with ATP hydrolysis Glutamic acid conversion to glutamine (a) (c) Free-energy change for coupled reaction Glutamic acid Glutamine Phosphorylated intermediate Glu NH 3 NH 2 Glu  G Glu = +3.4 kcal/mol ATP ADP NH 3 Glu P P i ADP Glu NH 2  G Glu = +3.4 kcal/mol Glu NH 3 NH 2 ATP  G ATP =  7.3 kcal/mol  G Glu = +3.4 kcal/mol +  G ATP =  7.3 kcal/mol Net  G =  3.9 kcal/mol 1 2

47 Regeneratie van ATP Energy from catabolism (exergonic, energy-releasing processes) Energy for cellular work (endergonic, energy-consuming processes) ATP ADPP i H2OH2O ATP kan ook weer gemaakt worden uit ADP. Per seconde wordt ATP (of terug) 10 x 10 6 keer omgezet!!!!!!!!!!

48 De Gibbse energieverandering in een systeem Gibbs-Helmholtz vgl: ΔG = ΔH - T ΔS(constante druk en temp (in Kelvin)) ΔH = enthalpie verandering: maat voor totale energie ΔH<0exotherme reactiesysteem verliest warmte ΔH>0endotherme reactiesysteem neemt warmte op ΔS = entropieverandering: maat voor de wanorde in een systeem ΔS<0afname van wanorde in een systeem (kost energie) ΔS>0toename van wanorde in een systeem


Download ppt "1 Biochemie 2 BCM21 BML Docenten: dr. E. van der Linden, dr. K. Langereis en dr. B. Schrammeijer."

Verwante presentaties


Ads door Google