ZSO2: Enzymkinetiek
Reacties in levende cel onmogelijk zonder specifieke biologische katalysatoren, enzymen of
fermenten.
Stoffen waarvan de omzetting door enzymen w gekatalyseerd = substraten binden in een speciale
holte of nis (actief centrum) van een enzym en vormt een intermediair enzym-substraat complex (ES)
Denaturerend invloeden zoals verwarmen of extreme pH-waarden en organische solventen doen
katalytische werking van een enzym te niet door vernietiging van conformatie van eiwitmolecule
Driedimensionele structuur van actief centrum w gewijzigd en katalytische werking van
enzym w verstoord
Aan AZ-sequentie of primaire structuur veranderd niks
1. Enzymspecificiteit
Zijn zeer specifieke katalysatoren
- Katalyseren één specifieke reactie
- Herkennen vaak één substraat tussen alle verbindingen aanwezig in cytoplasma
Voor sommige enzymen is substraatspecificiteit absoluut hebben fysiologisch substraat (bv.
Glucokinase)
Andere enzymen vertonnen ook werkingsspecificiteit van alle reacties die een substraat kan
ondergaan, katalyseert een enzym er slechts één van. Voor elke andere omzetting is een ander
enzym nodig
Sleutel-en-slot model
Volgens dit model zijn vorm, afmetingen en chemische structuur van het actief centrum in het
enzym complementair aan die van het substraat.
- Substraat past in actief centrum zoals sleutel en slot~absolute specificiteit
- Actief centrum is klein deel van enzym-molecule, beat polair en apolaire AZ-zijketens die
betrokken zijn bij substraatbinding en bij katalytische werking
Induced fit model
Substraat past niet van tevoren exact in actief centrum, maar dat het contact met een
substraatmolecule een conformatieverandering induceert
2. Invloed van enzymen op de activeringsenergie van een reactie
Enzymen zorgen ervoor dat alleen een gekatalyseerde reactie sneller haar evenwichtstoestand
bereikt verlagen de Ea + geen verandering in evenwicht
, Verklaring: voor elke chemische omzetting loopt een biochemische reactie via reeks intermediairen
waarvan de E-inhoud hoger is dan die van de reagerende stoffen en van de reactieproducten lager is
dan die van de niet-katalytische reactie
Intermediair met hoogste E-inhoud = transitietoestand
- Substraatmolecule kan TT alleen bereiken als ze voldoende E-rijk is
E nodig om transitietoestand te bereiken = E a
Om reactiesnelheid te vergroten kan men ofwel de E van reagerende stoffen verhogen ofwel de E a
verlagen
Enzymen zorgen voor katalytische werking door verlaging van Ea van reactie op 4 manieren:
- Distorsie vervorming van substraat spanningen in het substraat verzwakking
bepaalde bindingen substraat beter toegankelijk
- Samenbrengen van 2 reagentia grotere kans op reactie dan in oplossing
- Zuur-base-katalyse activering van bepaalde functionele groepen
o AZ-rest in actief centrum functioneert als donor (zuur) of als acceptor (base)
o Bv: pancreas ribonuclease katalyseert hydrolyse van RNAs tot mengsel van 3’-en
5’-nucleoside-monofosfaten. Bij katalytische gebeuren zijn 2 histidineresten
betrokken in actief centrum die als base en zuur fungeren
- Covalente katalyse het substraat w tijdelijk gebonden aan het eiwit of aan een co-enzym
Om te kunnen reageren moeten 2 moleculen:
1. Met elkaar in botsing treden
2. Een voldoende hoge E-inhoud hebben
3. Zich in een reactie gunstige oriëntatie bevinden
Botsing op gunstige manier in oplossing is zelden.
Bij enzymatische reacties w reagerende moleculen meteen in optimale oriëntatie gebracht in
actief centrum (+p37)
3. Kinetiek van enzymatische reacties
3.1 De Michaëlis-Menten vergelijking
In meeste gevallen is voor een gegeven enzymconcentratie de initiele reactiesnelheid een
orthogonaal hyperbolische functie van [S] De reactie is dan van 1ste orde met betrekking tot [S]
Bij hogere [S] neemt v niet in zelfde mate toe en reactie w van gemengde 1ste en 0de orde
vmax w bereikt = snelheid verander niet meer bij [S] verhoging reactie is nu voor 0de orde
Bij vmax zijn alle enzymmoleculen in hun actief centrum gebonden met een substraatmolecule
en er dus geen vrije enzymmoleculen meer zijn in mengsel
= enzymsaturatie
Reacties in levende cel onmogelijk zonder specifieke biologische katalysatoren, enzymen of
fermenten.
Stoffen waarvan de omzetting door enzymen w gekatalyseerd = substraten binden in een speciale
holte of nis (actief centrum) van een enzym en vormt een intermediair enzym-substraat complex (ES)
Denaturerend invloeden zoals verwarmen of extreme pH-waarden en organische solventen doen
katalytische werking van een enzym te niet door vernietiging van conformatie van eiwitmolecule
Driedimensionele structuur van actief centrum w gewijzigd en katalytische werking van
enzym w verstoord
Aan AZ-sequentie of primaire structuur veranderd niks
1. Enzymspecificiteit
Zijn zeer specifieke katalysatoren
- Katalyseren één specifieke reactie
- Herkennen vaak één substraat tussen alle verbindingen aanwezig in cytoplasma
Voor sommige enzymen is substraatspecificiteit absoluut hebben fysiologisch substraat (bv.
Glucokinase)
Andere enzymen vertonnen ook werkingsspecificiteit van alle reacties die een substraat kan
ondergaan, katalyseert een enzym er slechts één van. Voor elke andere omzetting is een ander
enzym nodig
Sleutel-en-slot model
Volgens dit model zijn vorm, afmetingen en chemische structuur van het actief centrum in het
enzym complementair aan die van het substraat.
- Substraat past in actief centrum zoals sleutel en slot~absolute specificiteit
- Actief centrum is klein deel van enzym-molecule, beat polair en apolaire AZ-zijketens die
betrokken zijn bij substraatbinding en bij katalytische werking
Induced fit model
Substraat past niet van tevoren exact in actief centrum, maar dat het contact met een
substraatmolecule een conformatieverandering induceert
2. Invloed van enzymen op de activeringsenergie van een reactie
Enzymen zorgen ervoor dat alleen een gekatalyseerde reactie sneller haar evenwichtstoestand
bereikt verlagen de Ea + geen verandering in evenwicht
, Verklaring: voor elke chemische omzetting loopt een biochemische reactie via reeks intermediairen
waarvan de E-inhoud hoger is dan die van de reagerende stoffen en van de reactieproducten lager is
dan die van de niet-katalytische reactie
Intermediair met hoogste E-inhoud = transitietoestand
- Substraatmolecule kan TT alleen bereiken als ze voldoende E-rijk is
E nodig om transitietoestand te bereiken = E a
Om reactiesnelheid te vergroten kan men ofwel de E van reagerende stoffen verhogen ofwel de E a
verlagen
Enzymen zorgen voor katalytische werking door verlaging van Ea van reactie op 4 manieren:
- Distorsie vervorming van substraat spanningen in het substraat verzwakking
bepaalde bindingen substraat beter toegankelijk
- Samenbrengen van 2 reagentia grotere kans op reactie dan in oplossing
- Zuur-base-katalyse activering van bepaalde functionele groepen
o AZ-rest in actief centrum functioneert als donor (zuur) of als acceptor (base)
o Bv: pancreas ribonuclease katalyseert hydrolyse van RNAs tot mengsel van 3’-en
5’-nucleoside-monofosfaten. Bij katalytische gebeuren zijn 2 histidineresten
betrokken in actief centrum die als base en zuur fungeren
- Covalente katalyse het substraat w tijdelijk gebonden aan het eiwit of aan een co-enzym
Om te kunnen reageren moeten 2 moleculen:
1. Met elkaar in botsing treden
2. Een voldoende hoge E-inhoud hebben
3. Zich in een reactie gunstige oriëntatie bevinden
Botsing op gunstige manier in oplossing is zelden.
Bij enzymatische reacties w reagerende moleculen meteen in optimale oriëntatie gebracht in
actief centrum (+p37)
3. Kinetiek van enzymatische reacties
3.1 De Michaëlis-Menten vergelijking
In meeste gevallen is voor een gegeven enzymconcentratie de initiele reactiesnelheid een
orthogonaal hyperbolische functie van [S] De reactie is dan van 1ste orde met betrekking tot [S]
Bij hogere [S] neemt v niet in zelfde mate toe en reactie w van gemengde 1ste en 0de orde
vmax w bereikt = snelheid verander niet meer bij [S] verhoging reactie is nu voor 0de orde
Bij vmax zijn alle enzymmoleculen in hun actief centrum gebonden met een substraatmolecule
en er dus geen vrije enzymmoleculen meer zijn in mengsel
= enzymsaturatie
