Samenvatting Biochemie: Functie van eiwitten - Enzymen als biokatalysatoren (hoofdstuk 3)

Hoofdstuk 5: Functie van eiwitten
– Enzymen als biokatalisatoren
1. SNELHEID VAN CHEMISCHE REACTIES VERSUS
GEKATALYSEERDE REACTIES
 tabel:
o voorbeelden van halfwaardetijden van chemische reacties bij 25°C en in
afwezigheid van katalysator
o voorwaartse reactiesnelheidsconstante (k)
o ter vergelijking: omzettingsgetal van een door een enzym gekatalyseerde
analoge reactie

k (s­1) k (s­1) halfwaardetijd reactie
enzymatisch chemisch
20 1,5 x 10­20 1,1 x 1012 jaar fosfomonoester dianion hydrolyse
1,1 x 109 jaar glycinedecarboxylering
8 x 107 jaar orotidinemonofosfaatdecarboxylering
1,1 x 106 jaar α ­O­glycosidehydrolyse
8 x 102 2,3 x 10­14 7 x 105 jaar Fumaraathydratatie
1,4 x 105 jaar fosfodiesterhydrolyse (C­O)
9,8 x 104 jaar mandelateracemicatie
6000 jaar aminozuurracemizatie
450 jaar peptidehydrolyse
73 jaar cytidine deaminatie
4,3 x 103 2,9 x 10­6 2 dagen triosefosfaatisomerisatie
7 uur chorismaatmutase
23 seconden peptide cis­transisomerisatie
6 x 105 0,1 5 seconden CO2­hydratatie


 chemische reacties: spontaan wanneer Gibbs vrije energie vermindert ( ∆ G < 0)
o dikwijls een of meerdere intermediairen  reactie gaat zeer traag
o deze transitietoestanden: vaak hoge vrije energie­inhoud
o vrije energie nodig om reactant in transitietoestand te brengen = activeringsenergie

 activeringsenergie
o omgekeerd evenredig met reactiesnelheid
o vaak te hoog om te overbruggen met gemiddelde kinetische energie van moleculen
o  enzymen nodig




67

,  enzymen
o katalytisch vermogen bepaald door:
 tijdelijke binding van substraten  verlagen energie­inhoud van
transitietoestand
 brengen groepen die zullen reageren in optimale oriëntatie

o geen invloed op verschil in vrije energie tussen substraat en product
 geen invloed op evenwicht
 evenwicht wordt enkel sneller bereikt

o bij enzymatische reactie: zelden zijproducten


Figuur 5.1.
Energieverloop van een reactie. De activeringsenergie is
lager voor de reactie met enzym (volle lijn) dan voor de
niet­gekatalyseerde reactie (stippellijn). Het verschil in vrije
energie: ∆ G (met ∆ G = ∆ G0 + RT ln K)
tussen het substraat en het product bepaalt het
reactie­evenwicht. Het verschil tussen de energie­
inhoud van het substraat en de transitietoestand is
de activeringsenergie. Deze laatste bepaalt de
reactiesnelheid.


2. ENZYMEN WORDEN
GECLASSIFICEERD VOLGENS DE REACTIES DIE ZE
UITVOEREN




68

, 3.
FUNCTIE
VAN AMINOZUREN IN DE DRIEDIMENSIONALE
STRUCTUUR VAN ENZYMEN

3.1. KATALYTISCHE HOLTE MET KATALYTISCHE AMINOZUREN

 enzymen: vaak grote eiwitten, maar slechts enkele AZ betrokken bij enzymatische
reactie
o = katalytische aminozuren
o zitten in actief centrum of katalytische holte

 functies katalytische holte
o substraten op correcte manier georiënteerd
o laat gemakkelijkere uitsluiting van water toe




INTERMEZZO: De katalytische holte van Chymotrypsine

 chymotrypsine bestaat uit: twee domeinen met daartussen katalytische holte

 katalytische aminozuren:
o uit eerste domein: H57, D102
o uit tweede domein: S195

 oxanionholte
o functie: stabiliseren van transitietoestand

69