H5 Regeling van het metabolisme
Fluxbepalende enzymen = sleutelenzymen snelheid metabolisme regelen
Regelen activiteit door
o Compartimentalisatie
o Beschikbaarheid van enzym en substraat
o Allostere controle
o Fosforylering/ defosforylering
o Proteolyse
o Multi- enzymcomplexen
Enkele belangrijke manieren om metabole wegen te reguleren staan hieronder
Compertimentalisatie
Bepaalde enzymen komen enkel voor in een organel van de cel en zijn dus gecompartimentaliseerd
Vb. De enzymen voor de vetzuursynthese komen in het cytoplasma voor en deze voor vetzuurafbraak
in de mitochondriën
Indien dit niet zo was zou er een nutteloze cyclus ontstaan het is dus een manier van de
cel om economisch te werken
Compartimentalisatie in cellen en weefsels
Compartimentalisatie kan ook tijdelijk zijn bv. glucokinase
Zie tabel p. 57
Beschikbaarheid van substraat en enzym
Om substraat X te kunnen maken moet er voldoende substraat X aanwezig zijn
Hoe groter het aantal parallel werkende enzymen in een cel, hoe groter het aantal
substraatmoleculen dat per tijdseenheid kan verwerkt worden, en dus hoe groter de “flux”
doorheen de betreffende stofwisselingsroute
Het totaal aantal enzymmoleculen dat op een bepaald tijdstip in cel aanwezig is, hangt af van balans
tussen aanmaak van nieuwe enzymen en afbraak van al bestaande enzymmoleculen
Vaak regelen hormonen de transcriptie van bepaalde genen voor sleutelenzymen, door de
transcriptie te remmen (enzymrepressie) of deze net te bevorderen (enzyminductie)
Hormonen zorgen er dus voor dat er minder of meer enzym aanwezig is
Hoe meer substraat, hoe meer enzymactiviteit, hoe snellere flux, hoe sneller reactiesnelheid
!! hoeveelheid enzym = vaak beperkende factor
Allostere controle
Allosterische effectoren kunnen binden op enzymen, op andere plaatsen dan het actief centrum
Ze veranderen de structuur van het enzym, inclusief zijn actief centrum gestegen
(allosterische activator) of gedaalde (allosterische inhibitor) enzymactiviteit
, Binding van de effector op het enzym = reversibel proces = allosterische controle
Effectors binden op enzym op plaats verschillend van actief centrum
Ze wijzigen structuur van enzym zodanig dat ook de katalystische activiteit wijzigt
o Binding van substraat op actief centrum verbetert of verslecht waardoor de reactie
versnelt of vertraagt
Zie p. 59 schema
Veel allosterische inhibitoren zijn eindproducten van een metabole route
Wanneer er al voldoende eindproduct gevormd is, inhiberen ze een sleutelenzym ergens in
het begin van de stofwisselingsroute = Feedbackinhibitie
Zie voorbeeld p. 60
Ook ADP, ATP of AMP vaak betrokken bij allosterische interacties met sleutelenzymen
Ratio ADP/ATP stijgt katabole routes gestimuleerd meer ADP omgezet in ATP zodat
ADP/ATP ratio daalt
Overvloed aan ATP anabole routes gestimuleerd ATP verbruiken voor synthesereacties
Zie schema p. 60
Fosforylering / defosforylering
Via covalente modificatie van enzymen, kunnen deze geactiveerd of geïnactiveerd worden.
Vaak wordt dit in gang gezet door specifieke hormonen
Afhankelijk van soort enzym
- Actieve vorm = gefosforyleerde vorm
- Actieve vorm = gedefosforyleerde vorm
Voorbeeld glucagon zie p. 61
Algemeen mechanisme
Verschillende sleutelenzymen kunnen in zowel gefosforyleerde als gedefosforyleerde
toestand voorkomen
Wanneer een fosfaatgroep aan een enzym gehangen wordt, krijgt dit eiwit een andere vorm
en voor enzymen betekent dit ook vaak wijziging in werkzaamheid
1. Een enzym dat een fosfaatgroep bijbrengt bij een substraat = kinase
Bv. proteïnkinase A (PKA) = een cAMP-afhankelijk kinase dat geactiveerd wordt door
glucagon en adrenaline
2. Een enzym dat een fosfaatgroep afsplitst van een substraat = fosfatase of fosforylase
genoemd
Bv. proteïn- fosfatase- 1 (PP-1) dat geactiveerd wordt door insuline
Zie belangrijke tekening 1
Fluxbepalende enzymen = sleutelenzymen snelheid metabolisme regelen
Regelen activiteit door
o Compartimentalisatie
o Beschikbaarheid van enzym en substraat
o Allostere controle
o Fosforylering/ defosforylering
o Proteolyse
o Multi- enzymcomplexen
Enkele belangrijke manieren om metabole wegen te reguleren staan hieronder
Compertimentalisatie
Bepaalde enzymen komen enkel voor in een organel van de cel en zijn dus gecompartimentaliseerd
Vb. De enzymen voor de vetzuursynthese komen in het cytoplasma voor en deze voor vetzuurafbraak
in de mitochondriën
Indien dit niet zo was zou er een nutteloze cyclus ontstaan het is dus een manier van de
cel om economisch te werken
Compartimentalisatie in cellen en weefsels
Compartimentalisatie kan ook tijdelijk zijn bv. glucokinase
Zie tabel p. 57
Beschikbaarheid van substraat en enzym
Om substraat X te kunnen maken moet er voldoende substraat X aanwezig zijn
Hoe groter het aantal parallel werkende enzymen in een cel, hoe groter het aantal
substraatmoleculen dat per tijdseenheid kan verwerkt worden, en dus hoe groter de “flux”
doorheen de betreffende stofwisselingsroute
Het totaal aantal enzymmoleculen dat op een bepaald tijdstip in cel aanwezig is, hangt af van balans
tussen aanmaak van nieuwe enzymen en afbraak van al bestaande enzymmoleculen
Vaak regelen hormonen de transcriptie van bepaalde genen voor sleutelenzymen, door de
transcriptie te remmen (enzymrepressie) of deze net te bevorderen (enzyminductie)
Hormonen zorgen er dus voor dat er minder of meer enzym aanwezig is
Hoe meer substraat, hoe meer enzymactiviteit, hoe snellere flux, hoe sneller reactiesnelheid
!! hoeveelheid enzym = vaak beperkende factor
Allostere controle
Allosterische effectoren kunnen binden op enzymen, op andere plaatsen dan het actief centrum
Ze veranderen de structuur van het enzym, inclusief zijn actief centrum gestegen
(allosterische activator) of gedaalde (allosterische inhibitor) enzymactiviteit
, Binding van de effector op het enzym = reversibel proces = allosterische controle
Effectors binden op enzym op plaats verschillend van actief centrum
Ze wijzigen structuur van enzym zodanig dat ook de katalystische activiteit wijzigt
o Binding van substraat op actief centrum verbetert of verslecht waardoor de reactie
versnelt of vertraagt
Zie p. 59 schema
Veel allosterische inhibitoren zijn eindproducten van een metabole route
Wanneer er al voldoende eindproduct gevormd is, inhiberen ze een sleutelenzym ergens in
het begin van de stofwisselingsroute = Feedbackinhibitie
Zie voorbeeld p. 60
Ook ADP, ATP of AMP vaak betrokken bij allosterische interacties met sleutelenzymen
Ratio ADP/ATP stijgt katabole routes gestimuleerd meer ADP omgezet in ATP zodat
ADP/ATP ratio daalt
Overvloed aan ATP anabole routes gestimuleerd ATP verbruiken voor synthesereacties
Zie schema p. 60
Fosforylering / defosforylering
Via covalente modificatie van enzymen, kunnen deze geactiveerd of geïnactiveerd worden.
Vaak wordt dit in gang gezet door specifieke hormonen
Afhankelijk van soort enzym
- Actieve vorm = gefosforyleerde vorm
- Actieve vorm = gedefosforyleerde vorm
Voorbeeld glucagon zie p. 61
Algemeen mechanisme
Verschillende sleutelenzymen kunnen in zowel gefosforyleerde als gedefosforyleerde
toestand voorkomen
Wanneer een fosfaatgroep aan een enzym gehangen wordt, krijgt dit eiwit een andere vorm
en voor enzymen betekent dit ook vaak wijziging in werkzaamheid
1. Een enzym dat een fosfaatgroep bijbrengt bij een substraat = kinase
Bv. proteïnkinase A (PKA) = een cAMP-afhankelijk kinase dat geactiveerd wordt door
glucagon en adrenaline
2. Een enzym dat een fosfaatgroep afsplitst van een substraat = fosfatase of fosforylase
genoemd
Bv. proteïn- fosfatase- 1 (PP-1) dat geactiveerd wordt door insuline
Zie belangrijke tekening 1
