Magic bullet
Inleiding
Bij een chemokuur kunnen de bijwerkingen zeer ernstig zijn. Ook gezond weefsel wordt aangetast, met als mogelijke gevolgen bijvoorbeeld haaruitval, misselijkheid, sterk verminderde weerstand en vermoeidheid.
Het zou veel beter zijn als medicijnen specifiek aangrijpen op receptoren die alleen op tumorcellen aanwezig zijn.
Deze module gaat over de vraag hoe medicijnen hun specifieke bestemming kunnen bereiken en daar hun werk kunnen doen zonder schade toe te brengen aan de reguliere processen in het lichaam.
Om deze strategieën te kunnen doorgronden is kennis nodig over biochemische stoffen en processen. De module staat dan ook vol met biochemische kennis.
Wat ga je doen?
Deze module gaat over de vraag hoe medicijnen hun specifieke bestemming kunnen bereiken en daar hun werk kunnen doen zonder schade toe te brengen aan de reguliere processen in het lichaam.
Jullie gaan:
- Engage:leren dat moderne geneesmiddelen stabiel, immunoresistent en selectief moeten zijn.
- Explore:noodzakelijke biochemische basiskennis opdoen. Ook doe je een practicum en een computerpracticum.
- Explain: alle kennis samenbrengen en twee strategiën bekijken om magische kogels te maken.
- Evaluate:je kennis toepassen in examenopgaven.
In de tabel staat hoeveel lessen je hier ongeveer mee bezig bent.
| Activiteit |
|
Max. aantal lessen |
| Engage |
Activiteit 1 |
1 |
| Explore |
Activiteit 2 |
1 |
| |
Activiteit 3 |
1 |
| |
Activiteit 4 |
1 |
| |
Activiteit 5 |
1 |
| Explain |
Activiteit 6 |
1 |
| |
Activiteit 7 |
1 |
| |
Activiteit 8 |
1 |
| Evaluate |
Activiteit 9 |
1 |
| |
Totaal |
9 |
Algemene informatie
Je hoort van je docent of en hoe je samenwerkt, hoe je een planning maakt en hoe je precies beoordeeld wordt.
Wat ga je leren?
Je leert het volgende:
- De rol van scheikunde binnen het onderzoek naar (betere) medicijnen
- De invloed van entropie op het hydrofobe effect
- Functie en opbouw van (cel)membranen
- Fuctie en opbouw van vetten
- Verschil verzadigde en onverzadigde vetten
- Cis-trans isomerie
- Codering van vetzuren
- Opbouw fosfolipiden
- Liposomen
- Functie en opbouw van eiwitten
- Invloed van de ruimtelijke structuur van eiwitten op de werking
Je oefent met de volgende vaardigheden:
- Door het meten aan een macro-structuur uitspraken doen over de onderliggende micro-structuur
- D.m.v. het uitvoeren van een computerpracticum een beeld krijgen van modern computeronderzoek naar eiwitten in medicijnen
Engage
Activiteit 1 - Opdracht 01
Paul Ehrlich (1854-1915) wordt algemeen beschouwd als één van de grondleggers van de moderne farmacie. Ehrlich heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van therapieën met chemicaliën die specifiek werken op ziekteverwekkers, de zogenaamde chemotherapie.
Lees de tekst van activiteit 1 en maak de vragen op deze en de volgende pagina in je (digitale) schrift. Beantwoord de vragen tijdens het lezen van de tekst.
Activiteit 1
01 - individueel
- Teken de structuurformule van aniline.
- Waar was Perkins naar op zoek toen hij bij toeval de kleurstof mauveine ontdekte?
- In de figuur is een grensstructuur getekend van mauveïne. Teken nu zelf twee andere grensstructuren waarbij voldaan is aan de octetregel. Let op: in de figuur zijn de lone pairs niet getekend.
- Om textiel te kunnen verven is het van groot belang dat de kleurstoffen goed hechten aan het te kleuren materiaal. Alizarine (zie de figuur) is wat dat betreft een uitstekend pigment. Leg aan de hand van de moleculaire structuur van de stoffen uit dat alizarine goed bindt aan katoen. Katoen bestaat uit cellulose (Binas!)
Activiteit 1 - Opdracht 03
02 - individueel
Hiernaast is een afbeelding van een incomplete vergelijking gegeven. Dit is de halfreactie die plaatsvindt als zuurstof in waterig milieu reageert met het ongekleurde moleculaire mehtyleenblauw tot de ionaire vorm.
Bij het lezen over de ontdekking van Salvarsan kan je het volgende filmpje ter ondersteuning bekijken.
Ontdekking van Salvarsan
- Leg uit of methyleenblauw zuurstofrijke cellen kleurt of juist zuurstofarme.
- Neem de figuur over en maak er Lewisformules van die voldoen aan de octetregel.
- Maak de halfreactie getekend in onderdeel b kloppend (met hulpstof(fen) en elektronen).
- Geef de halfreactie voor de omzetting van zuurstof in waterigmilieu.
- Leg met behulp van mesomerie dat de moleculaire verbinding ongekleurd is en de ionaire vorm gekleurd.
- Wat wordt bedoeld met sleutel-slot-interactie?
- Wat zijn de overeenkomsten tussen Ehrlichs werk met kleurstoffen en zijn zoektocht naar een middel tegen syfilis?
Activiteit 1 - Opdracht 03
03 - individueel
- Aan welke eisen moeten moderne celdodende middelen voldoen?
- In de tekst staat één mogelijkheid kort uitgewerkt van zo’n modern celdodend middel. Werk zelf een andere mogelijkheid uit die aan de eisen voldoet.
Explore
Inleiding Explore
In activiteit 1 heb je gelezen dat Paul Ehrlich (1854 – 1915) de eerste was die chemicaliën ontwikkelde die heel specifiek werkten op ziekteverwekkers. Ook las je dat moderne celdodende middelen niet te snel moeten worden afgebroken, niet door ons eigen immuunsysteem moeten worden afgebroken, en heel specifiek moeten zijn (door alleen bij de zieke cellen hun werk te doen).
Een manier om dit te bereiken, is door de celdodende stoffen in te pakken in hele kleine pakketjes die door de bloedbaan naar de tumor worden getransporteerd en daar via de haarvaten in het tumorweefsel worden opgenomen. Ter plaatse van de tumor moeten de pakketjes hun lading afgeven.
Deze pakketjes moeten bijzonder klein zijn en kun je niet met de hand of met een machine in elkaar zetten. Het kan wel door gebruik te maken van stoffen die zich spontaan tot een pakketje formeren.
Vervolgens wordt dit ‘pakketje’ voorzien van bepaalde ‘sensoren’ die specifiek werken op tumorcellen. Erg spannend allemaal. In de explore fase, in activiteit 2 t/m 7 ga je de biochemische kennis opdoen die van belang is om te begrijpen hoe dit werkt.
Activiteit 2
Bij de ontwikkeling van medicijnen wordt rekening gehouden met het hydrofoob effect. Het aanhechtingsvermogen van medicijnen op bepaalde substraten is afhankelijk van de mate waarin het medicijn in staat is bij hechting te zorgen voor een vergroting van de entropie.
Dit hydrofoob effect is bepalend voor het gedrag van allerlei stoffen in levende organismen. Het is de drijvende kracht achter de vorming van (cel)membranen en het correct vouwen van eiwitten tot functionele structuren.
Lees de tekst van activiteit 2. Maak daarna pas de vragen.
Activiteit 2
04 - individueel
- Wat is de waarde van de meest waarschijnlijke worp met 8 dobbelstenen?
- Hoe groot is de kans dat ik met twee dobbelstenen 7 gooi? En dat ik 2 gooi?
- Vul in: Des te ........ dobbelstenen er worden gegooid hoe ......... de percentuele afwijking van de waarde van de worp ten opzichte van de ......... waarschijnlijke waarde.
- Olie en water mengen niet. Waarom verwacht je in eerste instantie dat een volledig gemengde situatie een grotere entropie heeft?
- Leg uit of een watermolecuul grenzend aan een hydrofoob oppervlak beweeglijker of juist minder beweeglijk is dan een watermolecuul in de waterbulk.
Activiteit 2 - Opdracht 05
Medicijnen bestaan vaak uit kleine moleculen die binden met een fors substraat zoals een eiwit. De bindingsplekken zijn vaak de actieve plekken van het eiwit.
Bij de aanhechting van medicijnen op specifieke bindingsplekken speelt het hydrofoob effect vaak een cruciale rol. Uiteraard worden er bij aanhechting bindingen verbroken en gevormd met het nodige energie-effect. Toch is dit energie-effect zeker niet altijd doorslaggevend. Bij de ontwikkeling van medicijnen wordt getracht het hydrofobe deel van het medicijn zo goed mogelijk aan te laten sluiten op de bindingsplek.
Onderstaande figuur laat zien hoe de entropie wordt vergroot bij aanhechting van bepaalde medicijnen.
05 - individueel
- Waarom zijn medicijnmoleculen meestal maar voor een heel klein deel hydrofoob?
- Wat zijn de belangrijkste bindingen die bij aanhechting van een medicijn worden verbroken en gevormd?
- Waarom is het bindingsenergie-effect vaak gering?
- Waarom moet het hydrofobe deel van het medicijn exact aansluiten op het hydrofobe deel van de bindingsplek?
Activiteit 3
Celmembranen hebben een hele bijzondere functie. Enerzijds vormen ze de grens tussen leven en dood en moeten processen in de cel worden beschermd tegen allerlei extracellulaire factoren. Anderzijds moeten via het celmembraan allerlei stoffen worden binnengehaald of juist worden uitgescheiden.
Het hoofdbestanddeel van membranen wordt gevormd door fosfolipiden. Dit zijn van vetten afgeleide verbindingen die door hun eigenschappen uitermate geschikt zijn als bouwstenen van membranen.
Bij de ontwikkeling van nieuwe medicijnen wordt gekeken of deze ingepakt kunnen worden in een celmembraan en afgeleverd kunnen worden op de plaats van bestemming.
Lees de tekst van activiteit 3 en maak de vragen bij de verschillende tekstgedeeltes.
Activiteit 3
Activiteit 3 - Opdracht 06
Lees voor opdracht 06 de eerste vier pagina's van de tekst.
06 - individueel
- Welke van de twee vormen van 1,2-dichlooretheen is volgens jou het stabielst. Leg uit.
Ook bij cyclische verbindingen tref je cis-transisomerie aan. Zo bestaan er twee vormen van 1,2 –dimethylcyclopropaan.
- Maak een ruimtelijke tekening van beide vormen.
- Leg uit welke van de twee vormen het stabielst is.
- In de figuur in de tekst vind je hoeken van \(\small{{109}}^{{{o}}}\) en van \(\small{{120}}^{{{o}}}\) bij de lange koolwaterstofketens. Leg uit dat deze hoeken daadwerkelijk verschillend moeten zijn en dat ze de betreffende waarde hebben.
Lees nu verder t/m pagina 6 en maak opdracht
07 op de volgende pagina.
Activiteit 3 - Opdracht 07
07 - individueel
- Geef de reactievergelijking van de hydrolyse van glyceryltrioleaat (de tri-ester van glycerol en oliezuur) in zuur milieu. De vetzuurstaarten mogen worden weergegeven met de formule -CxHy, waar x en y gehele natuurlijke zijn.
- De hydrolyse van glyceryltripalmitaat in kaliloog (= basisch milieu) levert naast glycerol het zout kaliumpalmitaat. Geef de kloppende reactievergelijking van dit proces. Idem met –CxHy weergegeven.
- Geef de vetzuurcode voor de stof 10,13,16-nonadecatrieenzuur. (Binas tabel 66)
- Visolie bevat weliswaar ω-3- en ω-6-vetzuren maar dit zijn zeker niet allemaal essentiële vetzuren, met andere woorden: het lichaam kan deze visvetzuren zelf maken! Leg uit waarom visolie toch een belangrijke bijdrage kan leveren aan een gezond dieet.
- Bij de omzetting van linolzuur (linoleic acid) in gamma-linoleenzuur speelt in het lichaam een enzym uit de familie der desaturases een belangrijke rol. Verklaar de naam van deze familie aan de hand van het gekatalyseerde proces.
Activiteit 3 - Opdracht 08
Lees verder t/m pagina 10. In de tekst staan de volgende links:
Vorming van de dubbellaag
Fosfolipiden
Actief en passief transport
08 - individueel
- Teken de structuurformule van dioleolfosfatidylcholine.
- Verklaar aan de hand van de ruimtelijke structuur van fosfatidylethanolamine waarom dit fosfolipide meestal aan de cytoplasmazijde van het membraan te vinden is.
- Leg uit dat onverzadigde vetzuren van fosfolipiden bijdragen aan een vergroting van de flexibiliteit van het celmembraan.
Cholesterol is een amfifatisch molecuul dat naast fosfolipiden onderdeel uitmaakt van het celmembraan. Cholesterol kan de viscositeit van het membraan wijzigen. Vloeibare membranen worden rigider (stugger), terwijl membranen met veel verzadigde koolwaterstofstaarten juist vloeibaarder worden. Cholesterol wordt vaak aangetroffen rondom membraaneiwitten.
- Geef de structuurformule van cholesterol en maak duidelijk dat cholesterol amfifatisch is.
- Leg uit dat cholesterol het vloeibare membraan rigider (stugger) maakt.
- Waarom zal je cholesterol juist rondom membraaneiwitten in het celmembraan aantreffen?
Fosfatidylserine (PS) is een fosfolipide met uiteenlopende functies. Zo speelt het een rol bij de botvorming. Bij botvorming worden fosfaationen en calciumionen bij elkaar gebracht en slaat calciumfosfaat neer.
- Geef de kloppende reactievergelijking van deze neerslagreactie.
- Verklaar waarom juist PS een rol speelt bij de accumulatie van calcium-ionen.
Activiteit 3 - Opdracht 09
09 - individueel
In celmembranen van schimmels komt naast fosfolipiden ergosterol voor, de schimmelvariant van het humane cholesterol. Het medicijn Amphotericine B kan binden aan ergosterol en cholesterol en kanalen vormen in het membraan. De kanalen gevormd met ergosterol zijn stabieler en ruimer dan die gevormd met cholesterol en kunnen door ongehinderd transport van ionen leiden tot de dood van de schimmel.
- Leg aan de hand van de structuurformule van Amphotericine B uit de popup uit dat dit molecuul;
- een kanaal kan vormen in het membraan;
- waar doorheen ionen zich kunnen verplaatsen.
- Verklaar waarom het medicijn in hoge dosis toch giftig is voor mensen.
Activiteit 3 - Opdracht 010
010 - individueel
De lipidensamenstelling van membranen kan worden bepaald met behulp van HPLC (high performance liquid chromatografie). Indien een polaire kolom (stationaire fase) wordt gebruikt met een apolaire mobiele fase dan kunnen fosfolipiden van elkaar worden gescheiden Amphotericine-B-kanalen met ergosterol zijn ruimer dan die met cholesterol. 
- Noem twee factoren die in het geval van fosfolipiden van invloed zijn op de retentietijd (de tijd die de stof in de kolom verblijft).
- Hoe zou je uit deze grafiek de lipidensamenstelling van het monster in kwantitatieve zin kunnen bepalen?
Activiteit 4
Moderne medicijnen moeten niet te snel worden afgebroken, niet door ons eigen immuunsysteem worden afgebroken, en heel specifiek zijn.
Een mogelijkheid die wordt onderzocht is om de werkzame stof van het medicijn ‘in te pakken’ in een celmembraan en deze af te leveren bij de plek waar het medicijn zijn werk moet doen.
Het hoofdbestanddeel van membranen wordt gevormd door fosfolipiden. In activiteit 3 heb je gelezen dat Gorter en Grendel correct gokten dat deze fosfolipiden een dubellaag vormden. Zo werd dus duidelijk hoe zo’n membraan eruit ziet.
Je gaat een practicum uitvoeren.
In het practicum ga je theoretisch en praktisch te werk. Door te meten aan een macro-strucuur ga je bepalen hoe de micro-structuur eruit ziet. Zo toon je aan dat een lipidenlaag op een wateroppervlak mono-moleculair is d.w.z. uit één laag moleculen bestaat.
Download de tekst van activiteit 4, beantwoord vraag 011 op de volgende pagina en voer het practicum uit.
Activiteit 4
Activiteit 4 - Opdracht 011
011 - individueel
- Laat met een berekening zien dat voor Dog A(1) geldt dat het totaaloppervlak van de bloedcellen in het gebruikte monster 31,4 \(\small{{m}}^{{{2}}}\) is. (Komma’s zijn in het Engels punten en vice versa.)
- Bereken de diameter van een bloedcel van Man (18).
- Hoe blijkt nu uit deze gegevens dat membranen van bloedcellen bestaan uit bi-moleculaire lagen?
Activiteit 4 - Aan de slag 1
Aan de slag 1: Lipidenlaag - teamopdracht
Allereerst gaan jullie zorgvuldig bekijken wat een druppel wasbenzine doet als deze heel voorzichtig op water wordt gelegd. Daarna nemen jullie een druppel wasbenzine waarin een heel klein beetje palmitinezuur is opgelost.
Benodigdheden
- Wasbenzine (hexaan) vluchtige brandbare stof.
- Palmitinezuur, vetzuur, officiële naam hexadecaanzuur
- Deze proef lukt alleen als alle glaswerk schoon en vetvrij is en ook geen vet van vingers in de wasbenzine kan oplossen.
- Vooraf: Maak een grote glazen schaal goed schoon en vetvrij.
- Maak palmitinezuur- en/of stearinezuuroplossing, 50 mg per 100mL wasbenzine.
- Leg een schone pasteurpipet met ballonnetje klaar.
Werkwijze
- Vul de schaal tot halve hoogte met heet water. Vanaf nu doorwerken zodat de temperatuur niet teveel zakt.
Breng een beetje fijn krijtstof/talkpoeder uit een schoolbordborstel op het water aan. Net genoeg dat je het poeder ziet. Teveel poeder maakt de meting onnauwkeurig.
- Laat voorzichtig een druppel wasbenzine uit de pipet op het water vallen, hou de pipet zo dicht mogelijk bij het water maar niet erin! Laat de druppel in het midden van de schaal vallen! Hou de pipet bijna horizontaal met de punt van de pipet dus vlak boven MAAR NIET ÍN het water. Er mag maar één druppel vallen! Oefen vooraf even met de pipet zodat je gevoel krijgt voor de handeling. Kijk goed wat er gebeurt en beschrijf wat je ziet. Overleg met elkaar en schrijf het op. Desnoods doe je de proef opnieuw.
- Zorg dat het hele wateroppervlak bedekt is met een zeer dunne laag krijt/talk. Laat nu een druppel van de palmitine- of stearinezuuroplossing op het water (met krijtpoeder) vallen.
- Heel voorzichtig, IN HET MIDDEN.
- Beschrijf zorgvuldig wat je ziet gebeuren.
- Bepaal het oppervlak van de vlek door een liniaal boven de vlek te houden en de diameter te meten.
- Doe dat in minstens vier richtingen en bereken hiermee de gemiddelde diameter en daarmee het oppervlak van de vlek.
- Herhaal stap 3 minstens één keer (met een ontvette schoongemaakte schaal.)
- Bedenk hoe je het volume van een druppel palmitinezuur-/stearinezuuroplossing uit de pasteurpipet kunt vinden. Schrijf het plan op, laat het controleren en voer je plan uit.
Beantwoord de volgende vragen op een apart blad en lever deze in bij jullie docent.
Vragen
- De vlek wordt niet veroorzaakt door de benzine maar door het palmitinezuur. Leg dit uit.
Als je uit kunt vinden hoe groot het volume van een druppel palmitinezuur -oplossing is, kun je uitrekenen hoeveel gram palmitinezuur op het water terecht is gekomen en de vlek gevormd heeft.
- Uit hoeveel gram bestaat jouw vlek palmitinezuur?
- Hoeveel mL zuiver palmitinezuur is dat? (dichtheid = 0,85 \(\small{k}{g{\cdot}}{d}{{m}}^{{-{3}}}\))
- Hoeveel mol is dat?
- Voor het volume van de palmitinezuurvlek geldt : Volume = hoogte x oppervlak = (\(\small{h}\cdotπ{{r}}^{{{2}}}\)). Bereken de hoogte/dikte van de vlek in nanometer
(\(\small{{10}}^{{-{9}}}\) meter, een miljardste meter, een miljoenste mm).
In de tijd van Langmuir was het getal van Avogadro bekend (\(\small{6},{0}\cdot{{10}}^{{{23}}}\) deeltjes per mol)
- Bereken met behulp van dit getal en het antwoord op vraag d, het gemiddelde oppervlak dat één molecuul palmitinezuur inneemt in de vetvlek op het water. Ga er daarbij vanuit dat de laag mono-moleculair is.
- Bereken nu hieruit de gemiddelde diameter van een palmitinezuur molecuul.
- Bepaal de verhouding tussen berekende hoogte (vraag e) en berekende diameter (vraag g) en vergelijk deze met diezelfde verhouding die je uit onderstaand plaatje kunt halen.
- Leg uit of nu het bewijs is geleverd dat we te maken hebben met een mono-moleculaire laag?
- Op welke wijze zijn de moleculen geordend/georiënteerd in de mono-laag?
Activiteit 5
In activiteit 3 heb je geleerd wat het belang is van membranen. Het hoofdbestanddeel van membranen wordt gevormd door fosfolipiden. Fosfolipiden organiseren zich in waterig milieu spontaan in dubbellagen.
Dubbellagen in de vorm van afgesloten compartimenten noemen we liposomen. Liposomen vormen, net als in een echte cel, een barrière voor allerlei stoffen. Liposomen lijken wat dat betreft prima structuren om te gebruiken bij gericht medicijntransport.
Lees tekst van activiteit 5 en maak de vragen op de volgende pagina's.
Activiteit 5
Activiteit 5 - Opdrachten
012 - individueel
- Geef de reactievergelijking van de polymerisatie van 1,2-ethaandiol tot PEG weer in structuurformules.
- Geef de halfreactie van de reactie waarbij PEG wordt omgezet tot een carbonzuur.
- Hoe noemen we het type reactie tussen het geoxideerde PEG en fosfatidylethanolamine? Wek type binding ontstaat?
013 - individueel
Doxorubicine is de werkzame stof in DOXIL, een geneesmiddel dat door Johnson and Johnson op de markt is gebracht. Lees de bijsluitertekst in de tekst zorgvuldig door. Met name de vetgedrukte stukken zijn van groot belang.
- Er staat dat het werkzame medicijn doxorubicine is verpakt in een liposomale Stealth-capsule. Wat wordt hiermee bedoeld?
- DOXIL wordt intraveneus toegediend (rechtsstreeks in bloedbaan gebracht door injectie/infuus). Leg uit waarom het geen zin heeft en zelfs schadelijk is om Doxil oraal toe te dienen. Let op: de liposomen komen ongeschonden door de zure maag!
- Teken schematisch een DOXIL-liposoom. Geef daarbij de verschillende onderdelen zo weer dat de functies van de verschillende onderdelen goed kunnen worden uitgelegd. Geef ook de namen van de verschillende onderdelen.
- Waarop berust de werking van doxorubicine?
- Wat valt er te lezen over de functie van pegylering?
- Leg aan de hand van de tekst uit waarom DOXIL juist werkzaam is in tumorweefsel en ander weefsel ongemoeid laat.
- Myocet is eenzelfde soort medicijn alleen dan met een gewone liposomale formulering. Leg uit wat je verwacht van de halfwaardetijd van dit medicijn t.o.v. die van doxil.
- Zoek uit op internet of je verwachting correct is.
Explain
Activiteit 6
In activiteit 5 las je dat liposomen geschikte structuren lijken te zijn om de werkzame stof van medicijnen mee in te pakken.
Hoe wordt de werkzame stof dan echter specifiek vrijgegeven op de plaats waar het nodig is?
Om gevulde liposomen gericht hun lading af te laten geven aan tumorcellen, zijn en worden talloze strategieën ontwikkeld.
- Zo zijn er liposomen die aan de buitenzijde anti-lichamen bevatten die aangrijpen op receptoren die veelvuldig op tumorcellen te vinden zijn.
- Een andere strategie is om liposomen aan de buitenzijde te voorzien van virale eiwitten die ervoor zorgen dat de liposoominhoud door de cel wordt opgenomen.
- Ook kun je liposomen zodanig pH of temperatuurgevoelig maken dat ze in het tumorweefsel desintegreren.
Voordat enkele voorbeelden van deze strategieën zullen worden uitgewerkt, zal eerst aandacht worden besteed aan de bouw werking van eiwitten. Eiwitten spelen namelijk een belangrijke rol bij de targeting van tumorweefsel.
Lees de tekst van activiteit 6 en maak de vragen die op de volgende pagina's staan.
Activiteit 6
Er wordt verwezen naar de volgende links:
Vesicle transport door eiwitten en Geschiedenis van röntgenanalyse
Activiteit 6 - Opdrachten
Lees voor deze vraag t/m bladzijde 5.
014 - individueel
- Geef in structuurformules de reactievergelijking van de hydrolyse van de tripeptide Ala-Pro-Arg. Gebruik de dipolaire notatie.
- Teken het peptide met de verkorte code TEK. Gebruik de dipolaire notatie.
- Een deel van de aminozuren is essentieel. Wat wordt bedoeld met essentiële aminozuren?
- Geef de afkortingen van de essentiële aminozuren (Binas).
- Geef de code voor de volgende tripeptide:
- De zijgroep van het aminozuur glutaminezuur komt in eiwitten bij fysiologische pH (=7,2) vooral in geladen vorm voor. Geef de reactievergelijking van de ionisatie van de zijgroep van glutaminezuur in waterig milieu.
- Toon met een berekening aan dat de zijgroep vooral in geladen vorm voorkomt. De pKz-waarde is 4,07.
Lees voor deze vraag de rest van de tekst.
015 - individueel
- Maak met een bouwdoos een aminozuur en vergelijk met je buren. Wat valt op?
- Melkzuur (2-hydroxypropaanzuur) heeft één chiraal centrum. Er zijn dus twee stereoisomeren van. Teken beide vormen en geef daarbij het chirale centrum aan.
- Verklaar met het tetraëdermodel van Van ’t Hoff dat er twee stoffen bestaan met de naam 1-chloorethanol.
- Teken cis-dichloor-cyclopropaan en haar spiegelbeeld. Kun je asymmetrische koolstofatomen onderscheiden? Is er sprake van spiegelbeeldisomerie?
- Teken nu trans-dichloorcyclopropaan en haar spiegelbeeld. Is hier sprake van spiegelbeeldisomerie?
Luliberine is een hormoon dat een belangrijke rol speelt tijdens de eisprong. Het is een decapeptide (deca = 10) en bevat dus 10 aminozuren waarvan twee glycines (zijgroep= H).
- Hoeveel asymmetrische koolstofatomen bevat de ruggengraat van dit polypeptide?
- Stel dat in het lichaam zowel L- als D-aminozuren aanwezig zouden zijn. Hoeveel procent van het gesynthetiseerd luliberine zou dan vermoedelijk niet functioneel zijn?
Activiteit 7
Computers spelen een steeds belangrijkere rol in het onderzoek naar eiwitten en medicijnen. Zo kan er met een computer bijvoorbeeld gekeken worden of een eiwit mogelijk ‘past’ op een substraat.
Maak met het programma Deepview zelf kennis met de mogelijkheiden van de computer bij het onderzoek naar eiwitten.
Download het programma Deepview
Het is een zip-bestand. Pak deze uit.
Installeer het programma door op het bestand spdbv te klikken.
Lees de tekst van activiteit 7 en voer het computerpracticum uit.
Activiteit 7
Activiteit 8
In de Explore fase heb je in activiteit 2 t/m 7 veel biochemische kennis opgedaan.
Al deze kennis komt nu samen.
Moderne medicijnen moeten niet te snel worden afgebroken, niet door ons eigen immuunsysteem worden afgebroken, en heel specifiek zijn.
Dit kan door de werkzame stof van het medicijn ‘in te pakken’ in een liposoom. Door deze te voorzien van bepaalde eiwitten kan deze heel selectief worden afgeleverd.
Nu maak je kennis met een tweetal strategieën die zijn ontwikkeld om met behulp van eiwitten en liposomen, medicijnen op een specifieke plek af te leveren.
Lees de tekst van activiteit 8 maak de vragen. Lees eerst pagina 1 en maak opdracht 016.
Voor meer informatie over eiwitten kan je deze link gebruiken.
Activiteit 8
Activiteit 8 - Opdracht 016
016 - individueel
In de link tref je een artikel aan over mechanosensitive channel proteins. Lees het artikel zorgvuldig door en beantwoord de volgende vragen.
- Leg uit wat bacteriën doen om te voorkomen dat ze onder osmotische druk bezwijken:
- in zout water;
- in zuiver water.
- Wat zou er gebeuren wanneer ook grote moleculen als eiwitten en ribosomen door de poriën uit de bacterie zouden lekken?
- Leg het verschil uit in functie van MscS en MscL.
In de tekst tref je twee afbeeldingen aan waarin de gesloten en de geopende structuur van MscS is weergegeven. De gesloten vorm heeft echter nog steeds een opening.
- Leg aan de hand van interacties op microniveau uit dat water en ionen niet via deze opening het celmembraan kunnen passeren.
- Welke twee factoren zorgen er voor dat ionen en en water nu wél het celmembraan kunnen passeren?
- Bedenk hoe deze eiwitten een bijdrage kunnen leveren aan de afgifte van medicijnen uit liposomen aan tumorweefsel.
Activiteit 8 - Opdracht 017
017 - individueel
- Foliumzuur hecht aan de receptor via waterstofbruggen. Geef minstens 7 groepen aan in foliumzuur die waterstofbruggen kunnen vormen/ontvangen.
In onderstaande figuur tref je twee bouwstenen aan die worden gebruikt voor het maken van liposomen voor foliumzuur-receptortargeting.
- Benoem de drie onderdelen waaruit elk van deze twee bouwstenen is opgebouwd.
- Via welk type binding is het PEG-deel aan het foliumzuur-deel gekoppeld?
- Leg uit dat deze bouwstenen in combinatie met losse fosfolipiden het gewenste liposoom opleveren.
- Hoe komt het dat juist tumorcellen door deze liposomen worden aangepakt?
