Informatie over het lichaam (medisch)

**sakurakilla** · 24-09-2008, 00:23

We houden hier allemaal van onze eiwitjes. Maar wat zijn eiwitten nou

Eiwitten

Eiwitten zijn macromoleculen, opgebouwd uit keten van aminozuren, die in elkaar gekronkeld zijn. Hierdoor ontstaat een specifiek ruimtelijke structuur, die het eiwit in staat steld zijn functie te vervullen. Bij alle processen in het lichaam zijn eiwitten betrokken:
- eiwitten zijn de voornaamste bouwstof van het lichaam
- enzymen versnellen vele reacties in de cel
- immuunglobulinen fungeren als afweerstoffen in het bloed en op de slijmvliezen als een receptoren op T-lymfocyten
- transporteiwitten binden verreweg de meeste stoffen die door het bloed worden vervoerd, zoals vetten, vitaminen en geneesmiddelen
- Sommige hormonen zijn eiwitten, zoals insuline, bijschildklierhormoon en groeihormoon.

De oudste methode voor het bepalen van eiwit is de stikstofbepaling volgens Kjeldahl. Omstreeks 1920 slaagde Howe erin serumeiwitten te scheiden in twee groepen; de eiwitten die door een hoge zoutconcentratie worden neergeslagen noemde men globulinen, het eiwit dat dan in oplossing blijft, het albumine. Tiseluis kon vijftien jaar later met behulp van elektroforese aantonen dat globulinen uit een aantal fracties bestaan. Elke elektroforetische fractie op haar beurt bestaat weer ui een groot aantal afzonderlijke eiwitten. Met immunochemische techieken kunnen vele van deze eiwitten specifiek bepaald worden.

Albumine

In het lichaam is ongeveer 250g albumine aanwezig, waarvan de helft in het bloedplasma, dat ongeveer 45g/l bevat. Albumine heeft een voor een eiwit betrekkelijk lage molmassa (60 kDa). Door de hoge albumineconcentratie (ongeveer 1mmol/l) heeft plasma een grote colliod-osmotische zuigkracht ten opzichte van interstitiele vloeistof, waarin de albumineconcentratie veel lager is. Hierdoor wordt water, dat in het begin van de haarvaten door de bloeddruk naar buiten geperst. Op het eind naar de bloedvaten teruggezogen. De aanwezigheid van albmine maakt het mogelijk het bloed onder druk door de bloedvaten te persen. Dit is essentieel voor een snel en efficient transport van vele stoffen door het bloed. Albumine is teven een belangrijk transporteiwit voor onder andere bilirubine, calcuim, vrije vetzuren en vele medicamenten

Immummglobulinen

De immuunglobuline zijn een grote groep verschillende eiwitten, waarvan elk wordt opgewekt tegen een bepaald antigeen. Door de grote hoeveelheid antigenen waarmee we in aanraking kunnen komen, is er ook een grootaantal verschillende immuunglobulinen. Men schat dit aantal op vijftig miljoen. Bij het binnendringen van een antigeen wordt de synthese van het hiermee reagerende immuunglobuline sterk verhoogd. Men kan de immuunglobulinen indelen in vijf groepen die met behulp van immunologiesche methoden kunnen worden onderscheiden: IgG, IgA, IgM, IgD en IgE. IgG is de voornaamste groep die voorkomt in het bloed en in de interstitiele vloeistof. IgA komt vooral voor in de slijmvliezen van de luchtwegen en het spijsverteringskanaal, IgM uitsluitend in het bloed. De functie van IgD is onbekend. IgE komt in het bloed en het interstitium voor en is betrokken bij overgevoeligheidsreacties

**GeneralIx** · 24-09-2008, 19:43

Interessant. Wat zijn de functies van al die IgX'jes? (Behalve die van IgD dan, als het nut daarvan onbekend is).

**sakurakilla** · 28-09-2008, 22:36

IgG-Subklassen

Totaal IgG kan onderverdeeld worden in vier subklassen: IgG1, IgG2, IgG3 en IgG4. De verschillen tussen de vier subklassen zijn gelegen in de aminozuurvolgorde in de zogenoemde "hinge region" (het gebied waar het IgG zich vertakt). Fysisch-chemisch gezien verschillen de subklassen in de mate van flexibiliteit van het molecuul'
IgG3>IgG1>IgG4>IgG2

De referentiewaarden voor volwassenen zijn methodeafhankelijk, maar liggen over het algemeen als volgt:
IgG1: 4.5-1,4 g/l
IgG2: 1.5-6.4 g/l
IgG3: 0.20-1.0 g/l
IgG4: 0.08-1.40 g/l

Voor kinderen bestaan er leeftijdafhanelijke referentiewaarden.

Aangezien IgG van moeder door de placenta aan het kind wordt meegegeven, begint de pasgeborene met een meternale hoeveelheid totaal-IgG, die echter snel afneemt. Na ongeveer een half jaar is het totaal-IgG minimaal; daarna stijgt het langzaam omdat de eigen productie van het kind op gang komt. Dit geld voor alle subklassen in gelijke mate.

De functies van de vier subklassen van IgG verschillen enigzins;
- IgG1 fungeert als afweer tegen virale en bacteriele infecites; activeert het complementsystem;
- IgG2 fungeert als afweer tegen polyacharide-antigenen;
- IgG3 is de sterste activator van het complementstysteem
- IgG4 blokeert een IgE-respons

@garnaal Xtra Iarge
de IgXjes zijn antilichamen die betrokken zijn bij immunologische reacties.
Wat de functies precies zijn leg ik in de volgende post uit

**MasterTuning** · 29-09-2008, 07:28

Hierbij de PDF

RapidShare: Easy Filehosting

interresant stuk !!

**sakurakilla** · 29-09-2008, 07:30

Originally posted by MasterTuning View Post

Hierbij de PDF

RapidShare: Easy Filehosting

interresant stuk !!

Hey master, Nice dat je er ene pdf van gemaakt hebt. Ik ga zeker nog wel meer zetten. Dus denk dat je je pdf vaker moet gaan updaten

blij dat je het interresant vindt.. wat het lichaam allemaal wel niet doet he

**MasterTuning** · 29-09-2008, 07:32

Originally posted by sakurakilla View Post

Hey master, Nice dat je er ene pdf van gemaakt hebt. Ik ga zeker nog wel meer zetten. Dus denk dat je je pdf vaker moet gaan updaten

blij dat je het interresant vindt.. wat het lichaam allemaal wel niet doet he

ik zal is alles bewaren zowel van jou als van posseltje

en daar is een aantal PDF's van maken.. tenminste.. met jullie goed keuring..?

Grtz MT!!

**sakurakilla** · 29-10-2008, 14:46

Structuur Eiwitten

Aminozuren: betrekkelijk kleine organische moleculen, waaruit een eiwit is opgebouwd. (in een organisme worden er 20 gebruikt)
Essentiële aminozuren: De acht aminozuren die onmisbaar zijn, uit deze acht kunnen de overige twaalf worden gevormd in de lever.
Condensatiereactie: door deze reactie worden aminozuren in een eiwit telkens op dezelfde manier met elkaar verbonden. Dit is een reactie waarbij twee stoffen met elkaar worden verbonden, terwijl er water ontstaat als reactieproduct.(koolhydraten en vetten gaan hetzelfde)
Polycondensatie: Als meer aminozuren zo aan elkaar worden gezet

Hydrolysereacties: als de stoffen weer gesplitst worden waardoor er water tussen moet komen.

Dipeptide: twee verbonden aminozuren
Polypeptiden: Als de zuurgroep van een dipeptide via een condensatiereactie reageert met de aminogroep van een aminozuur, komt er een tripeptide zo kunnen langere ketens en dus polypeptiden worden gevormd. Dit zijn uiteindelijk de basis voor het eiwit. Eiwitten ontstaan door structuurveranderingen van de polypeptiden.

Er zijn vier soorten eiwitstructuren:
• primaire structuur: de volgorde van de verschillende aminozuren in een rechte keten
• secundaire structuur: door waterstofbruggen vormt zich een soort spiraalvorm van het eiwit.
• Tertiaire structuur: de aminozuren die zwavel bevatten trekken elkaar sterk aan. Er vormen zwavelbruggen of andere typen bindingen, hierdoor ontstaan er lussen en vouwen in de spiraal
• Quartaire structuur: de eiwitten hebben bij de tertiaire structuur al ongeveer de definitieve structuur, je spreekt van een quartaire structuur als de eiwitten samen met andere eiwitten of co-enzymen gebonden zijn

Denatureren
De temperatuur en de zuurgraad zorgen voor denaturatie van eiwitten, dit komt omdat dit se waterstofbruggen kan aantasten, waardoor de secundaire stof wordt aangetast en als gevolg daarvan dus ook de tertiaire en quartaire structuur. Dan werkt het enzym niet meer

**sakurakilla** · 29-10-2008, 14:56

De primaire structuur

De secundaire structuur

De tertiaire structuur

De quaternaire structuur

**sakurakilla** · 29-10-2008, 15:09

Met andere woorden

Eiwitten vervullen een essentiële rol binnen alle biologische systemen. Zo zijn ze onder
andere betrokken bij het transport van kleine moleculen zoals zuurstof, het transport van
energie en electronen, en bij het versnellen van chemische reacties. Bovendien vormen
eiwitten de structurele basis voor bijvoorbeeld spierweefsel. Alleen al in het menselijk
lichaam komen zo’n 100.000 verschillende soorten eiwitten voor, elk met een eigen
specifieke functie. Eiwitten zijn opgebouwd uit eenentwintig verschillende soorten
aminozuren die in een specifieke volgorde zijn gebonden aan een zogenaamde polypeptide
keten. Elk eiwit kan worden gekarakteriseerd door de volgorde van deze aminozuren binnen
de keten, die ook wel de primaire structuur van een eiwit wordt genoemd.
Een eiwit is dus een langgerekt molecuul. In zijn functionele vorm is het echter altijd
opgevouwen in een speciale ruimtelijke structuur, ook wel de tertiaire structuur genoemd.
Deze tertiaire structuur, die vrijwel hetzelfde is voor elk exemplaar van een bepaald eiwit,
wordt puur bepaald door de aminozuur volgorde.
De bouwstenen waaruit eiwitten zijn opgebouwd, met name de aminozuren, zijn
verschillend in hun fysisch chemische eigenschappen, sommige zijn bijvoorbeeld positief of
negatief geladen, hydrofiel of hydrofoob (dit betekent of ze zich graag in de buurt van
watermoleculen bevinden of juist niet, hetgeen belangrijk is omdat eiwitten vrijwel altijd in
een waterige omgeving functioneren) en ook hun grootte verschilt sterk. Dit betekent dat
verschillende bouwstenen elkaar kunnen afstoten of aantrekken. Het is zo dat als een eiwit
is opgevouwen in zijn tertiaire structuur het aantal positieve (aantrekkende) wisselwerkingen
groter is dan het aantal negatieve (afstotende) wisselwerkingen. Voor de meer ingewijden:
het gaat hier bijvoorbeeld om Van der Waals interacties, waterstofbruggen en
elektrostatische interacties. Dat wil zeggen dat onder de fysiologische omstandigheden
waarin het eiwit functioneert (dat kunnen bijvoorbeeld de temperatuur, de druk of de
zuurgraad zijn) het voor het eiwit energetisch gunstig is om zich in de opgevouwen toestand
te bevinden. Zo bevinden de hydrofobe bouwstenen zich het liefst aan de binnenkant van de
ruimtelijke structuur, waar ze zo min mogelijk in contact komen met watermoleculen, en
bevinden zich de hydrofiele bouwstenen juist aan de buitenkant.
Tot een aantal jaren geleden werd gedacht dat elk soort eiwit een unieke driedimensionale
structuur bezit, die bovendien zeer sterk gerelateerd is aan de biochemische functie van het
eiwit. Er moet dus een speciale manier zijn om het eiwit op te vouwen, die energetisch veel
gunstiger is dan alle andere manieren. De relatie tussen structuur en functie kan hier het best
worden uitgelegd aan de hand van een voorbeeld. De functie van sommige eiwitten is het
binden en transporteren van een bepaald molecuul. Soms is de ruimtelijke structuur van het
eiwit zodanig dat dit molecuul exact past in een holte in het eiwit. Tot voor kort werden
eiwitten derhalve vooral gezien als statische en niet als dynamische systemen. Met
dynamisch bedoelen we hier niet bewegingen van het eiwitmolecuul als geheel maar
bewegingen van de atomen waaruit het eiwit is opgebouwd ten opzichte van elkaar endie dus gepaard gaan met een verandering van de ruimtelijke structuur.
Er komen steeds meer aanwijzingen, zowel vanuit het experiment als vanuit de theorie,
dat eiwitten wel degelijk van structuur veranderen en zelfs dat structuurveranderingen van
eiwitten een essentiële rol kunnen spelen bij hun functioneren. Structuurveranderingen
kunnen het gevolg zijn van een externe factor, bijvoorbeeld het opvangen van zonlicht of het
binden van een bepaald molecuul, maar kunnen ook “spontaan”, of beter gezegd ten gevolge
van thermische fluctuaties, optreden. Een goed voorbeeld van het belang van spontane
structuurveranderingen voor het functioneren van een eiwit is myoglobine. De functie van
myoglobine is het transporteren van zuurstof in spierweefsel, en de ruimtelijke structuur van
dit eiwit is al bekend sinds de jaren vijftig. Zuurstof bindt zich aan de binnenkant van het
eiwit maar als men de ruimtelijke structuur beschouwt is er geen plaats voor het
zuurstofmolecuul om binnenin het eiwit te komen. Dat betekent dat het eiwit dus “open” en
“dicht” moet gaan om een zuurstofmolecuul te binden en ook om het later weer af te staan.
Kortom, als de structuur van het eiwit volkomen star zou zijn, zou het nooit kunnen
functioneren. Structuurveranderingen van eiwitten kunnen ook ziektes veroorzaken. Zo zijn
de prionen die verantwoordelijk zijn voor het ontstaan van BSE, ook wel gekkekoeienziekte
genoemd, in feite verkeerd opgevouwen versies van anders goed functionerende eiwitten.
Het onderzoek naar het dynamisch gedrag van eiwitten is dus uiterst belangrijk vanuit
een biologisch en biochemisch gezichtspunt. Met dynamisch gedrag bedoelen we dan met
name de aard van structuurveranderingen, bijvoorbeeld de grootte van veranderingen en de
tijdschaal waarop ze plaats vinden, dus of ze snel of langzaam zijn. De structurele
vrijheidsgraden van een eiwit worden bepaald door de gevolgen van een structuurverandering
op de totale energie van het systeem. Wat men graag zou willen weten is de energie
behorende bij elke mogelijke driedimensionale structuur van het eiwit. In iets ingewikkelder
taal betekent dit dat men het multidimensionale potentiaaloppervlak wil bepalen dat wordt
opgespannen door de coordinaten van alle atomen in het eiwit. Dit is een ondoenlijke
opdracht, met name vanwege het grote aantal atomen, dat zelfs al voor een klein eiwit enkele
duizenden bedraagt. Wat men wel kan doen is proberen een vereenvoudige definitie van dit
potentiaaloppervlak te geven om binnen dit kader het dynamisch gedrag van het eiwit te
beschrijven.
Een populaire beschrijving kent een sterke overeenkomst met het begrip “landschap”. De
hoogte binnen dit “energielandschap” beschrijft de potentiële energie van het systeem, terwijl
het horizontale vlak alle mogelijke driedimensionale structuren van het eiwit omvat. Binnen
de oude beschrijving van eiwitten als statische systemen zou dit landschap eruit zien als een
vlakte met daarin één diepe, steile put. Immers binnen de statische beschrijving heeft het
eiwit een zeer scherp bepaalde structuur die overeenkomt met het diepste punt in de put,
omdat deze structuur energetisch veel gunstiger is dan alle andere mogelijke ruimtelijke
structuren.
Binnen een nieuwe beschrijving, waarin we eiwitten beschouwen als systemen die
structurele fluctuaties vertonen rondom een gemiddelde structuur, zal het totale
energielandschap van het eiwit er nog steeds uitzien als een put die echter veel minder stijl
is, omdat in deze beschrijving de structuur veel minder scherp bepaald is.
In het kader van dit proefschrift zijn we vooral geïnteresseerd in de dynamica van het
eiwit in zijn functionele vorm. Dat betekent dat we de structuur van het energielandschap
willen beschrijven in de buurt van het minimum. Aan hand van experimenten en
computersimulaties is gebleken dat in dit gebied het potentiaaloppervlak sterke
overeenkomsten vertoont met een ruw berglandschap met veel pieken en dalen. De dalen
komen overeen met stabiele conformaties van het eiwit die ook wel conformationele
subtoestanden worden genoemd. Binnen iedere subtoestand heeft het eiwit globaal dezelfde
structuur, maar kijkt men nauwkeuriger, dan ziet men kleine verschillen. De verschillende
subtoestanden zijn van elkaar gescheiden door energiebarrières (de pieken). De dynamica van
het eiwit kan beschreven worden in termen van overgangen tussen de conformationele
subtoestanden.
Om zo’n overgang te bewerkstelligen moet het eiwit energie onttrekken aan zijn
omgeving. Dit proces is sterk afhankelijk van de temperatuur. Bij kamertemperatuur kan het
eiwit vrij bewegen tussen alle toestanden in het energielandschap. Als men de temperatuur
verlaagt zullen sommige barrières te hoog zijn om overschreden te worden en is het eiwit als
het ware “ingevroren” in een klein gedeelte van zijn energielandschap. Dus bij lage
temperatuur zullen de structurele veranderingen van het eiwit zowel langzamer als kleiner
worden. Door nu de dynamica van het eiwit bij steeds lagere temperatuur te bestuderen kan
inzicht worden verkregen in de structuur van het energielandschap.
In dit proefschrift wordt de dynamica van myoglobine bestudeerd met behulp van
optische technieken die gebruik maken van het feit dat myoglobine van nature een
kleurstofmolecuul bevat. Een kleurstofmolecuul kan licht absorberen van een bepaalde
golflengte (kleur). De precieze golflengte is echter afhankelijk van zijn omgeving, in dit geval
dus het eiwit. Dit heeft tot gevolg dat structuurveranderingen van het eiwit fluctuaties
teweegbrengen in de golflengte waarbij het eiwit licht absorbeert. Met behulp van
lasertechnieken is het mogelijk te bestuderen hoe de eiwitmoleculen van kleur veranderen en
op die manier informatie te onttrekken omtrent de structurele dynamica van het eiwit.
Een van de aspecten van eiwitdynamica is dat zij over een zeer breed scala van
tijdschalen kan plaatsvinden. In dit proefschrift wordt de dynamica bestudeerd tussen een
miljardste en een tiende seconde. Specifiek meet het experiment de verdelingsfunctie van
kleurverschuivingen die plaats vinden binnen een bepaald tijdsinterval dat steeds groter
wordt gemaakt. Het experiment bezit een zekere overeenkomst met het maken van een foto
van een bewegend object. Als de sluitertijd waarmee de foto wordt genomen veel kleiner is
dan de tijdschaal waarop het object beweegt zal een scherpe foto worden verkregen. Echter
als de sluitertijd van dezelde orde is als de tijdschaal waarop het object beweegt zal de foto
onscherp worden. In het experiment nemen we als het ware een “foto” van het eiwit met een
steeds langer wordende sluitertijd en kijken we hoe deze foto onscherper wordt naar mate de
sluitertijd langer wordt gemaakt. Bij zeer lage temperatuur zien we dat in het begin steeds
een scherpe foto wordt verkregen ook bij toenemende sluitertijd. Op een bepaald moment
zien we de foto echter toch onscherper worden totdat de scherpte van de foto niet meer verandert
Hieruit kunnen we concluderen dat het eiwit beweegt op een zeer scherp bepaalde
tijdschaal. Immers als we een foto nemen van een object dat beweegt op een tijdschaal van
een honderdste seconde zal het wel uitmaken of we een sluitertijd van één of van vijf
honderdste van een seconde gebruiken. Het zal echter niet uitmaken of we een sluitertijd van
één of van tien seconden gebruiken, de foto zal even onscherp zijn. Dit is precies wat we zien
voor het eiwit, en op deze manier kan de snelheid waarmee het eiwit beweegt worden
bepaald. In het totaal werden voor myoglobine tussen 1 en 10 Kelvin (dat is tussen -272 and
• 263 graden Celcius) drie van dit soort eiwitbewegingen gevonden.
Verder werd ontdekt dat de snelheid waarmee het eiwit beweegt sterk afhankelijk is van
de temperatuur. Daaruit kunnen we weer concluderen dat het eiwit constant beweegt tussen
twee conformationele subtoestanden die gescheiden zijn door een energiebarrière. Immers
als de temperatuur wordt verhoogd is het voor het eiwit makkelijker om over deze barrière
heen te komen en zal de beweging steeds sneller gaan. Door exact te meten hoe de snelheid
van de beweging afhangt van de temperatuur kunnen we zelfs de hoogte van de barrières
bepalen.
Door de resultaten van onze metingen te vergelijken met die van anderen bij nog lagere
temperaturen (tot een tiende graad boven het absolute nulpunt) en van weer anderen bij
hogere temperaturen (tussen -263 en 25 graden Celsius) krijgen we een helder inzicht in de
vorm van het energielandschap. Op die manier tonen we aan dat het energielandschap van
myoglobine een hiërarchische structuur bezit. Deze structuur was al eens eerder voorgesteld
maar was nog uiterst speculatief. Bovendien wordt met behulp van onze optische
experimenten een veel gedetailleerder beeld gegeven. De hiërarchische structuur is enigszins
te vergelijken met het “Droste-cacaobus” effect. Op het eerste gezicht lijkt het zo dat het
energielandschap bestaat uit een aantal subtoestanden gescheiden door barrières van
ongeveer dezelfde hoogte. Kijken we echter nauwkeuriger in een van de “dalen” dan zien we
een min of meer identieke structuur, net zoals we steeds weer hetzelfde plaatje zien wanneer
we kijken naar de cacaobus die op het dienblad staat dat de nachtzuster vasthoudt. Net als
in het cacaobuseffect kan dit verschijnsel tot in het oneindige doorgaan. Op basis van onze
analyse blijkt dit minstens vier keer te gebeuren voor het energielandschap van het eiwit. Er
is dus sprake van een hiërarchie met minstens vier niveaus waarbij de structurele
veranderingen gemeten in onze optische experimenten corresponderen met overgangen
tussen subtoestanden binnen het laagste niveau.

Structural studies of microemulsions stabilized by Aerosol-OT
J. Eastoe, B.H. Robinson, D.C. Steytler, D. Thorn Leeson
Adv. Colloid Interface Sci. 36 (1991) 1-31.
On the source of the anomalous fluorescence of 4-(dialkylamino)benzonitrile in aromatic
hydrocarbon solvents: the role of exciplexes
M.C.C. de Lange, D. Thorn Leeson, K.A.B. van Kuijk, A.H. Huizer, C.A.G.O. Varma
Chem. Phys. 174 (1993) 425-440.
On the source of the anomalous fluorescence of ethyl esters of 4-(dialkylamino)benzoic acid
in aromatic hydrocarbon solvents: the role of exciplexes
M.C.C. de Lange, D. Thorn Leeson, K.A.B. van Kuijk, A.H. Huizer, C.A.G.O. Varma
Chem. Phys. 177 (1993) 243-256.
Low-temperature protein dynamics studied by the long-lived stimulated photon echo*
D. Thorn Leeson, O. Berg, D.A. Wiersma
J. Phys. Chem. 98 (1994) 3913-3916.
Real time observation of low-temperature protein motions*
D. Thorn Leeson, D.A. Wiersma
Phys. Rev. Lett. 74 (1995) 2138-2141.
Looking into the energy landscape of myoglobin*
D. Thorn Leeson, D.A. Wiersma
Nature struct. Biol. 2 (1995) 848-851.
The energy landscape of myoglobin: an optical study*
D. Thorn Leeson, D.A. Wiersma, K. Fritsch, J. Friedrich
J. Phys. Chem. 101 (1997) 6331-6340.

**sakurakilla** · 29-10-2008, 15:12

Met andere woorden

Eiwitten vervullen een essentiële rol binnen alle biologische systemen. Zo zijn ze onder
andere betrokken bij het transport van kleine moleculen zoals zuurstof, het transport van
energie en electronen, en bij het versnellen van chemische reacties. Bovendien vormen
eiwitten de structurele basis voor bijvoorbeeld spierweefsel. Alleen al in het menselijk
lichaam komen zo’n 100.000 verschillende soorten eiwitten voor, elk met een eigen
specifieke functie. Eiwitten zijn opgebouwd uit eenentwintig verschillende soorten
aminozuren die in een specifieke volgorde zijn gebonden aan een zogenaamde polypeptide
keten. Elk eiwit kan worden gekarakteriseerd door de volgorde van deze aminozuren binnen
de keten, die ook wel de primaire structuur van een eiwit wordt genoemd.
Een eiwit is dus een langgerekt molecuul. In zijn functionele vorm is het echter altijd
opgevouwen in een speciale ruimtelijke structuur, ook wel de tertiaire structuur genoemd.
Deze tertiaire structuur, die vrijwel hetzelfde is voor elk exemplaar van een bepaald eiwit,
wordt puur bepaald door de aminozuur volgorde.
De bouwstenen waaruit eiwitten zijn opgebouwd, met name de aminozuren, zijn
verschillend in hun fysisch chemische eigenschappen, sommige zijn bijvoorbeeld positief of
negatief geladen, hydrofiel of hydrofoob (dit betekent of ze zich graag in de buurt van
watermoleculen bevinden of juist niet, hetgeen belangrijk is omdat eiwitten vrijwel altijd in
een waterige omgeving functioneren) en ook hun grootte verschilt sterk. Dit betekent dat
verschillende bouwstenen elkaar kunnen afstoten of aantrekken. Het is zo dat als een eiwit
is opgevouwen in zijn tertiaire structuur het aantal positieve (aantrekkende) wisselwerkingen
groter is dan het aantal negatieve (afstotende) wisselwerkingen. Voor de meer ingewijden:
het gaat hier bijvoorbeeld om Van der Waals interacties, waterstofbruggen en
elektrostatische interacties. Dat wil zeggen dat onder de fysiologische omstandigheden
waarin het eiwit functioneert (dat kunnen bijvoorbeeld de temperatuur, de druk of de
zuurgraad zijn) het voor het eiwit energetisch gunstig is om zich in de opgevouwen toestand
te bevinden. Zo bevinden de hydrofobe bouwstenen zich het liefst aan de binnenkant van de
ruimtelijke structuur, waar ze zo min mogelijk in contact komen met watermoleculen, en
bevinden zich de hydrofiele bouwstenen juist aan de buitenkant.
Tot een aantal jaren geleden werd gedacht dat elk soort eiwit een unieke driedimensionale
structuur bezit, die bovendien zeer sterk gerelateerd is aan de biochemische functie van het
eiwit. Er moet dus een speciale manier zijn om het eiwit op te vouwen, die energetisch veel
gunstiger is dan alle andere manieren. De relatie tussen structuur en functie kan hier het best
worden uitgelegd aan de hand van een voorbeeld. De functie van sommige eiwitten is het
binden en transporteren van een bepaald molecuul. Soms is de ruimtelijke structuur van het
eiwit zodanig dat dit molecuul exact past in een holte in het eiwit. Tot voor kort werden
eiwitten derhalve vooral gezien als statische en niet als dynamische systemen. Met
dynamisch bedoelen we hier niet bewegingen van het eiwitmolecuul als geheel maar
bewegingen van de atomen waaruit het eiwit is opgebouwd ten opzichte van elkaar endie dus gepaard gaan met een verandering van de ruimtelijke structuur.

Er komen steeds meer aanwijzingen, zowel vanuit het experiment als vanuit de theorie,
dat eiwitten wel degelijk van structuur veranderen en zelfs dat structuurveranderingen van
eiwitten een essentiële rol kunnen spelen bij hun functioneren. Structuurveranderingen
kunnen het gevolg zijn van een externe factor, bijvoorbeeld het opvangen van zonlicht of het
binden van een bepaald molecuul, maar kunnen ook “spontaan”, of beter gezegd ten gevolge
van thermische fluctuaties, optreden. Een goed voorbeeld van het belang van spontane
structuurveranderingen voor het functioneren van een eiwit is myoglobine. De functie van
myoglobine is het transporteren van zuurstof in spierweefsel, en de ruimtelijke structuur van
dit eiwit is al bekend sinds de jaren vijftig. Zuurstof bindt zich aan de binnenkant van het
eiwit maar als men de ruimtelijke structuur beschouwt is er geen plaats voor het
zuurstofmolecuul om binnenin het eiwit te komen. Dat betekent dat het eiwit dus “open” en
“dicht” moet gaan om een zuurstofmolecuul te binden en ook om het later weer af te staan.
Kortom, als de structuur van het eiwit volkomen star zou zijn, zou het nooit kunnen
functioneren. Structuurveranderingen van eiwitten kunnen ook ziektes veroorzaken. Zo zijn
de prionen die verantwoordelijk zijn voor het ontstaan van BSE, ook wel gekkekoeienziekte
genoemd, in feite verkeerd opgevouwen versies van anders goed functionerende eiwitten.
Het onderzoek naar het dynamisch gedrag van eiwitten is dus uiterst belangrijk vanuit
een biologisch en biochemisch gezichtspunt. Met dynamisch gedrag bedoelen we dan met
name de aard van structuurveranderingen, bijvoorbeeld de grootte van veranderingen en de
tijdschaal waarop ze plaats vinden, dus of ze snel of langzaam zijn. De structurele
vrijheidsgraden van een eiwit worden bepaald door de gevolgen van een structuurverandering
op de totale energie van het systeem. Wat men graag zou willen weten is de energie
behorende bij elke mogelijke driedimensionale structuur van het eiwit. In iets ingewikkelder
taal betekent dit dat men het multidimensionale potentiaaloppervlak wil bepalen dat wordt
opgespannen door de coordinaten van alle atomen in het eiwit. Dit is een ondoenlijke
opdracht, met name vanwege het grote aantal atomen, dat zelfs al voor een klein eiwit enkele
duizenden bedraagt. Wat men wel kan doen is proberen een vereenvoudige definitie van dit
potentiaaloppervlak te geven om binnen dit kader het dynamisch gedrag van het eiwit te
beschrijven.
Een populaire beschrijving kent een sterke overeenkomst met het begrip “landschap”. De
hoogte binnen dit “energielandschap” beschrijft de potentiële energie van het systeem, terwijl
het horizontale vlak alle mogelijke driedimensionale structuren van het eiwit omvat. Binnen
de oude beschrijving van eiwitten als statische systemen zou dit landschap eruit zien als een
vlakte met daarin één diepe, steile put. Immers binnen de statische beschrijving heeft het
eiwit een zeer scherp bepaalde structuur die overeenkomt met het diepste punt in de put,
omdat deze structuur energetisch veel gunstiger is dan alle andere mogelijke ruimtelijke
structuren.
Binnen een nieuwe beschrijving, waarin we eiwitten beschouwen als systemen die
structurele fluctuaties vertonen rondom een gemiddelde structuur, zal het totale
energielandschap van het eiwit er nog steeds uitzien als een put die echter veel minder stijl
is, omdat in deze beschrijving de structuur veel minder scherp bepaald is.

In het kader van dit proefschrift zijn we vooral geïnteresseerd in de dynamica van het
eiwit in zijn functionele vorm. Dat betekent dat we de structuur van het energielandschap
willen beschrijven in de buurt van het minimum. Aan hand van experimenten en
computersimulaties is gebleken dat in dit gebied het potentiaaloppervlak sterke
overeenkomsten vertoont met een ruw berglandschap met veel pieken en dalen. De dalen
komen overeen met stabiele conformaties van het eiwit die ook wel conformationele
subtoestanden worden genoemd. Binnen iedere subtoestand heeft het eiwit globaal dezelfde
structuur, maar kijkt men nauwkeuriger, dan ziet men kleine verschillen. De verschillende
subtoestanden zijn van elkaar gescheiden door energiebarrières (de pieken). De dynamica van
het eiwit kan beschreven worden in termen van overgangen tussen de conformationele
subtoestanden.
Om zo’n overgang te bewerkstelligen moet het eiwit energie onttrekken aan zijn
omgeving. Dit proces is sterk afhankelijk van de temperatuur. Bij kamertemperatuur kan het
eiwit vrij bewegen tussen alle toestanden in het energielandschap. Als men de temperatuur
verlaagt zullen sommige barrières te hoog zijn om overschreden te worden en is het eiwit als
het ware “ingevroren” in een klein gedeelte van zijn energielandschap. Dus bij lage
temperatuur zullen de structurele veranderingen van het eiwit zowel langzamer als kleiner
worden. Door nu de dynamica van het eiwit bij steeds lagere temperatuur te bestuderen kan
inzicht worden verkregen in de structuur van het energielandschap.
In dit proefschrift wordt de dynamica van myoglobine bestudeerd met behulp van
optische technieken die gebruik maken van het feit dat myoglobine van nature een
kleurstofmolecuul bevat. Een kleurstofmolecuul kan licht absorberen van een bepaalde
golflengte (kleur). De precieze golflengte is echter afhankelijk van zijn omgeving, in dit geval
dus het eiwit. Dit heeft tot gevolg dat structuurveranderingen van het eiwit fluctuaties
teweegbrengen in de golflengte waarbij het eiwit licht absorbeert. Met behulp van
lasertechnieken is het mogelijk te bestuderen hoe de eiwitmoleculen van kleur veranderen en
op die manier informatie te onttrekken omtrent de structurele dynamica van het eiwit.
Een van de aspecten van eiwitdynamica is dat zij over een zeer breed scala van
tijdschalen kan plaatsvinden. In dit proefschrift wordt de dynamica bestudeerd tussen een
miljardste en een tiende seconde. Specifiek meet het experiment de verdelingsfunctie van
kleurverschuivingen die plaats vinden binnen een bepaald tijdsinterval dat steeds groter
wordt gemaakt. Het experiment bezit een zekere overeenkomst met het maken van een foto
van een bewegend object. Als de sluitertijd waarmee de foto wordt genomen veel kleiner is
dan de tijdschaal waarop het object beweegt zal een scherpe foto worden verkregen. Echter
als de sluitertijd van dezelde orde is als de tijdschaal waarop het object beweegt zal de foto
onscherp worden. In het experiment nemen we als het ware een “foto” van het eiwit met een
steeds langer wordende sluitertijd en kijken we hoe deze foto onscherper wordt naar mate de
sluitertijd langer wordt gemaakt. Bij zeer lage temperatuur zien we dat in het begin steeds
een scherpe foto wordt verkregen ook bij toenemende sluitertijd. Op een bepaald moment
zien we de foto echter toch onscherper worden totdat de scherpte van de foto niet meer verandert

Hieruit kunnen we concluderen dat het eiwit beweegt op een zeer scherp bepaalde
tijdschaal. Immers als we een foto nemen van een object dat beweegt op een tijdschaal van
een honderdste seconde zal het wel uitmaken of we een sluitertijd van één of van vijf
honderdste van een seconde gebruiken. Het zal echter niet uitmaken of we een sluitertijd van
één of van tien seconden gebruiken, de foto zal even onscherp zijn. Dit is precies wat we zien
voor het eiwit, en op deze manier kan de snelheid waarmee het eiwit beweegt worden
bepaald. In het totaal werden voor myoglobine tussen 1 en 10 Kelvin (dat is tussen -272 and
-263 graden Celcius) drie van dit soort eiwitbewegingen gevonden.
Verder werd ontdekt dat de snelheid waarmee het eiwit beweegt sterk afhankelijk is van
de temperatuur. Daaruit kunnen we weer concluderen dat het eiwit constant beweegt tussen
twee conformationele subtoestanden die gescheiden zijn door een energiebarrière. Immers
als de temperatuur wordt verhoogd is het voor het eiwit makkelijker om over deze barrière
heen te komen en zal de beweging steeds sneller gaan. Door exact te meten hoe de snelheid
van de beweging afhangt van de temperatuur kunnen we zelfs de hoogte van de barrières
bepalen.
Door de resultaten van onze metingen te vergelijken met die van anderen bij nog lagere
temperaturen (tot een tiende graad boven het absolute nulpunt) en van weer anderen bij
hogere temperaturen (tussen -263 en 25 graden Celsius) krijgen we een helder inzicht in de
vorm van het energielandschap. Op die manier tonen we aan dat het energielandschap van
myoglobine een hiërarchische structuur bezit. Deze structuur was al eens eerder voorgesteld
maar was nog uiterst speculatief. Bovendien wordt met behulp van onze optische
experimenten een veel gedetailleerder beeld gegeven. De hiërarchische structuur is enigszins
te vergelijken met het “Droste-cacaobus” effect. Op het eerste gezicht lijkt het zo dat het
energielandschap bestaat uit een aantal subtoestanden gescheiden door barrières van
ongeveer dezelfde hoogte. Kijken we echter nauwkeuriger in een van de “dalen” dan zien we
een min of meer identieke structuur, net zoals we steeds weer hetzelfde plaatje zien wanneer
we kijken naar de cacaobus die op het dienblad staat dat de nachtzuster vasthoudt. Net als
in het cacaobuseffect kan dit verschijnsel tot in het oneindige doorgaan. Op basis van onze
analyse blijkt dit minstens vier keer te gebeuren voor het energielandschap van het eiwit. Er
is dus sprake van een hiërarchie met minstens vier niveaus waarbij de structurele
veranderingen gemeten in onze optische experimenten corresponderen met overgangen
tussen subtoestanden binnen het laagste niveau.

Structural studies of microemulsions stabilized by Aerosol-OT
J. Eastoe, B.H. Robinson, D.C. Steytler, D. Thorn Leeson
Adv. Colloid Interface Sci. 36 (1991) 1-31.
On the source of the anomalous fluorescence of 4-(dialkylamino)benzonitrile in aromatic
hydrocarbon solvents: the role of exciplexes
M.C.C. de Lange, D. Thorn Leeson, K.A.B. van Kuijk, A.H. Huizer, C.A.G.O. Varma
Chem. Phys. 174 (1993) 425-440.
On the source of the anomalous fluorescence of ethyl esters of 4-(dialkylamino)benzoic acid
in aromatic hydrocarbon solvents: the role of exciplexes
M.C.C. de Lange, D. Thorn Leeson, K.A.B. van Kuijk, A.H. Huizer, C.A.G.O. Varma
Chem. Phys. 177 (1993) 243-256.
Low-temperature protein dynamics studied by the long-lived stimulated photon echo*
D. Thorn Leeson, O. Berg, D.A. Wiersma
J. Phys. Chem. 98 (1994) 3913-3916.
Real time observation of low-temperature protein motions*
D. Thorn Leeson, D.A. Wiersma
Phys. Rev. Lett. 74 (1995) 2138-2141.
Looking into the energy landscape of myoglobin*
D. Thorn Leeson, D.A. Wiersma
Nature struct. Biol. 2 (1995) 848-851.
The energy landscape of myoglobin: an optical study*
D. Thorn Leeson, D.A. Wiersma, K. Fritsch, J. Friedrich
J. Phys. Chem. 101 (1997) 6331-6340.

**MasterTuning** · 29-10-2008, 15:55

RapidShare: Easy Filehosting

PDF!

Lid sinds: Apr 2024 · 29-10-2008, 17:53

Originally posted by MasterTuning View Post

ik zal is alles bewaren zowel van jou als van posseltje

en daar is een aantal PDF's van maken.. tenminste.. met jullie goed keuring..?

Grtz MT!!

Geloof dat het onder de naam van ijsblokje moet komen, ik doe geen cios :$

**IJsBlok** · 29-10-2008, 18:00

hoor mij ijs vallen wat is er?

Lid sinds: Apr 2024 · 29-10-2008, 18:02

jij deed toch cios

Informatie over het lichaam (medisch)