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.