mlavd@BCEC 1
Bio-chemie
= organische en
polymeerchemie in
cellen !!!!
Bio-chemie
mlavd@BCEC 2
Biochemie algemeen op school:
- koolhydraten-Aminozuren/Eiwitten: pr/sec/tert/quat structuur
-DNA/RNA: codons, baseparen,etc van DNA eiwit van eiwit DNA
- Enzymen
mlavd@BCEC 3
Biochemie: koolhydraten
- koolhydrateningezoomdKoolhydraat wordt gemaakt uit
mlavd@BCEC 4
Biochemie: ringsluiting
mlavd@BCEC 5
Biochemie: aminozuren-Aminozuren: structuurformules Binas T67 C1
Amino-groep
zuur-groep
mlavd@BCEC 6
Biochemie aminozuren-Aminozuren: structuurformules
mlavd@BCEC 7
Biochemie peptide-binding-2 Aminozuren reageren
peptide zuurgroep van Am.zuur 1 met
aminogroep van am.zuur 2
Peptide-binding
mlavd@BCEC 8
Biochemie algemeen
-Aminozuren/Eiwitten: pr/sec/tert/quat structuur
Primaire structuur: volgorde van aminozuren
Ala-Arg-Ser-CysDit kan natuurlijk ook met meer aminozuren tripeptide, polypetide
mlavd@BCEC 9
Biochemie: secundaire structuur
α-helix
ß-plaat
mlavd@BCEC 10
Biochemie: tertiaire structuurHoe ziet eiwit er 3D uit:
Complex van
sheets
en
helices !
mlavd@BCEC 11
Biochemie: quaternaire structuur
Quaternaire structuur: hoe ziet complex van (meerdere) eiwitten er 3D uit
mlavd@BCEC 12
Biochemie: quaternaire structuur
http://cheminf.cmbi.ru.nl/wetche/vwo/cdrom05/jmol/biochemie/enzymen/catalase/catalasej.html
mlavd@BCEC 13
Biochemie: werking van enzymen
Enzymen zijn (bio)katalysatoren (ze kunnen processen een factor 106 versnellen)
Bij enzymen wordt gesproken over enzym-substraat-complex
Stof die reageert door het enzym
mlavd@BCEC 14
Biochemie: werking van enzymen
Animatie nut van enzymen:http://www.lewport.wnyric.org/JWANAMAKER/animations/Enzyme%20activity.html
Animatie splitsing: http://www.bioplek.org/animaties/moleculaire_genetica/sheet_maltase.html
Animatie synthese: http://www.bioplek.org/animaties/enzymen/enzym.swf
mlavd@BCEC 15
Biochemie: werking van enzymen
Enzymen zijn eiwitten en hun structuur is afhankelijk van T en pH of bv oplosmiddel. Dat betekent dat elk enzym zijn optimum heeft m.b.t. pH en T voor de werking.
Animatie invloed T of pH: http://www.lewport.wnyric.org/JWANAMAKER/animations/Enzyme%20activity.html
mlavd@BCEC 16
Biochemie: werking van enzymen
los substraat + Enzym (met actieve plaats)
mlavd@BCEC 17
Biochemie: binding aan enzymen
1: vanderWaals
2: hydrofobe binding
3: H-brug
4: elektrostatische (= ion) -binding)
mlavd@BCEC 18
Biochemie: reactiesnelheid van enzymen (Michaelis Menten –constante)
Op een gegeven moment wordt de maximale reactiesnelheid bereikt. Het toevoegen van meer substraat is dan zinloos (= 0e orde) dit noemen we de grenssnelheid
mlavd@BCEC 19
Biochemie: reactiesnelheid van enzymen (Michaelis Menten –constante)
[substraat] waarbij S = 0,5*Sgrens noemen we Michaelis-Menten constante (Km) en is een maat voor de sterkte van de binding tussen enzym en substraat
Hoe kleiner de Km hoe sterker het substraat aan het enzym gebonden wordt (wordt niet meer losgelaten en enzym kan dus niet snel weer reageren)
mlavd@BCEC 20
Biochemie: DNA
Baseparen: A - T
mlavd@BCEC 21
Biochemie: DNA
Baseparen: G - C
mlavd@BCEC 22
Biochemie: DNAG – C A - T
De base paren worden ‘bij elkaar gehouden’ door waterstofbruggen tussen
de NH en C=O groepen in de ringen.
mlavd@BCEC 23
Biochemie: DNA
Opbouw DNA uit nucleotides tot een dubbel-helix polymerisatie
Door nu de baseparen op een rijtje te koppelen ontstaat een dubbele helix waarbij telkens 1
base paar tegen over elkaar zit.
Opbouwen enkele ‘strand’ DNA asymetrisch stapje voor stapje
mlavd@BCEC 24
Biochemie: DNADeze erfelijke info vormt dus zeer grote DNA-moleculen
die in een kenmerkende dubbele helix gevormd zijn.
mlavd@BCEC 25
Biochemie: van DNA eiwit
Dit vindt plaats in 2 stappen: Stap 1 is transcriptie
1) Transcriptie: van DNA RNA (engels)
Of 1) in het nederlands van DNA RNA
mlavd@BCEC 26
Biochemie: van DNA eiwit
Transcriptie
DNA RNAA UT AG CC G
mlavd@BCEC 27
Biochemie: van DNA eiwit
Stap 2 = translatie
2) Van RNA w tei i (engels)
Of 2) in het nederlands van RNA w tei i
mlavd@BCEC 28
Biochemie: van DNA eiwit
Stap 1 is transcriptie Stap 2 = translatie
RNA ‘tegencodon’U AA UC GG C
DNA RNAA UT AG CC G
mlavd@BCEC 29
Biochemie: van DNA eiwit
mlavd@BCEC 30
Biochemie: van DNA eiwit
Drie codons op rij coderen voor een aminozuur
Er zijn meerdere codon-drietallen voor zelfde aminozuur
mlavd@BCEC 31
Biochemie: toxiciteitIn 1979 in Oregon, Verenigde Staten, was een 29-jaar oude student
gezellig een borrel aan het drinken op een feestje. Plotseling zakte hij in elkaar en kort daarna kwam hij te overlijden. Na onderzoek bleek
dat hij voor een weddenschap een bepaald soort watersalamandertje had doorgeslikt. Vele jaren eerder was een 26-jarige student vergiftigd
na het consumeren van een soortgelijk watersalamandertje – ook voor een dronkemansweddenschap. Gelukkig heeft hij over moeten
geven en kon zo de weddenschap overleven.
Van: http://www.kennislink.nl/web/show?id=96384
mlavd@BCEC 32
Biochemie: toxiciteitHelaas zijn er ook mensen die minder geluk hebben; jaarlijks overlijden in Japan meer dan 50 personen na consumptie van ‘fugu’, ofwel kogelvis. Dankzij strenge regels voor restaurants en groothandels daalt het aantal
doden veroorzaakt door consumptie van fugu elk jaar. Toch blijft deze bijzondere vis een van ‘s werelds meest dodelijke lekkernijen.
mlavd@BCEC 33
Biochemie: toxiciteitDe bovenstaande slachtoffers hebben één ding gemeen: ze hebben
allemaal één van de meest potente neurotoxinen ter wereld ingenomen: tetrodotoxine, ofwel TTX. Slechts één milligram of minder –een
hoeveelheid ter grootte van een speldenknop- is voldoende om een volwassen mens te doden.
In de natuur komen zeer veel giftige planten en dieren voor. Deze gifstoffen, ook wel toxinen genoemd, hebben al eeuwen vele
toepassingen.
Neurotoxinen verstoren de signaalverwerking waardoor onze spieren (bv de hartspier als een minder belangrijk voorbeeld) niet meer goed werken.
mlavd@BCEC 34
Biochemie: toxiciteitBotuline toxineEen ander zeer krachtig neurotoxine wordt geproduceerd door bacteriën van de soort Clostridium botulinum en Clostridium butyricum. Deze bacteriën produceren het zeer giftige botuline. Inname van de toxine-producerende bacterie leidt tot spierzwakte, zenuwuitval en in het ergste geval de dood.
Botulisme: Botulisme bij mensen is een zeer zeldzame, maar ernstige ziekte. Er bestaan twee soorten: voedselbotulisme en botulisme door dode waterdieren. Voedselbotulisme kun je krijgen door besmet voedsel te eten; waterbotulisme door contact met besmette dode vissen en watervogels.
Botuline toxinen zijn vrij complexe eiwitten en komen in 7 verschillende vormen, namelijk de A, B, C, D, E, F en G variant. Botuline toxine A is voor de mens het gevaarlijkst. Botuline toxinen C en D veroorzaken botulisme in dieren.
mlavd@BCEC 35
mlavd@BCEC 36
Biochemie: toxiciteit
Conclusie:alle zenuwgiffen verstoren (versnellen, verhogen, vertragen, stoppen) het doorgeven van het signaal in de zenuwen
mlavd@BCEC 37
Biochemie: toxiciteit + signaalverwerking
Signalen:signaal wordt doorgegeven door een verandering van de [Na+] en [K+]
mlavd@BCEC 38
Biochemie: toxiciteit + signaalver-werking
Einde axon signaal geeft opening van het calciumkanaal
blaasjes naar celmembraan
acetylcholine komt in synaptische spleet
mlavd@BCEC 39
Biochemie: toxiciteit + signaalverwerking acetylcholine komt via synaptische spleet op receptoren Na+
door kanaal in axion signaal, enzovoort
acetylcholine wordt door acetylcholine-esterase afgebroken tot choline en acetaat die terug de zenuwcel in gaan.
mlavd@BCEC 40
Biochemie: toxiciteit
Botuline:geen versmelting blaasjes met celwand geen signaal verslapping
Saxitoxine/ Tetrodoxine: blokkeert Na-kanaal geen signaal , enz
alpha-bungarotoxine en cobrotoxine, verhinderen signaaloverdracht door de acetylcholine-receptoren te blokkeren, enz
mlavd@BCEC 41
Biochemie: toxiciteitWerking van acetylcholine-esterase
Remming van acetylcholine-esterase door gif
Van: Chemie Overal VWO NG2 Hfst 12
mlavd@BCEC 42
Biochemie: toxiciteitOpname door: mond, huid, longen
Acute vergiftiging
Bij cavia’s LD50 = 1 ppm, bij hamsters al 5000 ppm, bij mens hoge dosering chlooracne (mogelijk ook mutageen)
mlavd@BCEC 43
Biochemie: toxiciteit
LD50: dosering waarbij
50% van proefdieren sterft
NTD: dosering waarbij
0% van proefdieren sterft
Chronische vergiftiging: lastiger te bepalen
mlavd@BCEC 44
Biochemie: toxiciteitDosis-respons relatie Je wilt natuurlijk dat
medicijnen werken zonder al te veel bijwerkingen bij gewone doseringen
Bepaal dosis waarbij 50% van personen gewenst effect heeft ED50.Bepaal dosis waarbij 50% van personen ongewenst effect heeft TD50.
Verschil tussen ED50 en TD50 is therapeutische index.
mlavd@BCEC 45
Biochemie: ADI en MAC
ADI: aanvaardbare dagelijkse dosis = Hoeveel je van een stof je hele leven elke dag mag binnenkrijgen zonder negatieve gevolgen
MAC: maximaal aanvaardbare concentratie =Hoeveel er van een stof in de lucht aanwezig mag zijn zodat een werknemer die 40 jaar ergens 40 uur/week werkt er geen nadelige gevolgen van heeft.