Biochemie II
Hoofdstuk 1: Inleiding tot metabolisme
1. Inleiding
1.1. Metabolisme
Variaties metabolisme = verschillende vrije E bronnen
Metabolisme = som alle chemische trasformaties in cel/organisme, multi-enzymsystemen
samenwerken om
- E verkrijgen -> opvangen zonne E of afbreken nutrienten
- Nutrienten omzetten
- Monomeren polymerizeren tot macromoleculen
- Biomoleculen synthetiseren/afbreken
Metabolisme = katabolisme + anabolisme
- Katabolisme = degradatie
• Nutrienten -> eenvoudige eindproducten
• E vrijstellen
- Anabolisme = biosynthese
• Eenvoudige precursoren -> complexe moleculen
• E vereisen
1.2. Metabolische pathways
Metabolische pathway = reeks door enzym gekatalyseerde reacties
- Precursor -> intermediair -> product
= metabolieten
3 types pathways
- Lineaire pathway -> reactant omzetten eindproduct
- Vertakte “
• Divergent -> precursor omzetten versch eindproducten (meestal anabool)
• Convergent -> versch precursoren omzetten eindproduct (meestal katabool)
- Cyclische “ -> eindproduct w opnieuw reactant die precursor omzet in eindproduct
Koppelen katabolisme en anabolisme
- Katabolisme -> E leveren -> synthese ATP of NADPH = bronnen E -> koppelen aan anabole
reacties
- Redox
• Reductie = biosynthese
è Precursoren reduceren = e toevoegen -> extra bindingen maken -> complexe moleculen
è Ebron oxideren
• Oxidatie = degradatie
è Complexe moleculen oxideren -> e vrijkomen
è Ebron reduceren
Oxideren = e verliezen, meer +
Reduceren = e krijgen, minder +
Enzymen = katalyseren pathways
- Vrije E transitietoestand verlagen
- !!! niks veranderen aan spontaniteit reactie
1
,- Endergone en exergone reactie koppelen
Compartimentalisatie
- Versch pathways doorgaan in versch organellen
- Functies
• Aanmaak/afbraak scheiden
• Verschillen in pH afbakenen
• Snellere reactie door hogere conc aan stoffen
Isozymen = enzymen zelfde reactie katalyseren, gevormd door andere genen
2. Thermodynamische beschouwingen
2.1. Thermodynamica, evenwichtscte, Gibbs vrije E
Koppelen anabole/katabole reacties -> vrije E katabole transferen naar anabole ongunstige reactie
Evenwichtsconstante:
-> eind/begin
Spontaniteit reactie
- G < 0 = spontaan (exergoon)
G > 0 = niet spontaan (endergoon)
- Standaard vrije energieverandering (G°)
• Alle componenten in standaard conc
• Voorwaarden
è pH 7 en 1 atm
è 25°C
è G = G° -> wnr conc 1M is
- Werkelijke vrije energieverandering (G)
• Q = niet evenwichts conc
2.2. Gekoppelde reacties
Koppelen exergoon/endergoon -> via gemeenschappelijk intermediair
- G optellen
2.3. Thermodynamica en flux doorheen metabolische pathways
Dicht eq
- Reversibel (G = 0)
- Enzymen snel werken
- Invloed obv substraatconc
Ver eq
- Irreversibel (G <<< 0)
- Enzymen traag werken -> evenwicht nooit bereiken
2
,- Substraatconc geen invloed, enkele verandering activiteit enzym invloed
- Reacties op strategische plaatsen in pathway -> controle pathway
Flux = snelheid van metabolieten doorheen pathway
Reacties dicht bij equilibrium -> wijzigende substraatconc
Door bestaan niet-eq pathways zijn
- Pathways = irriversibel
• Sterk exergone reactie = irriversibel -> deel van pathway -> pathway irreversibel
- 1e cruciale stap pathway
• Irreversibele stap begin pathway
- Onafh pathways = voor onderlinge omzetting metabolieten -> toelaten dat 2 processen onafh w
gecontroleerd
2.4. Controle vd metabolische flux
Steady state = flux van intermediairen doorheen pathway is constant
- Snelheid synthese en afbraak van intermediair -> conc intermediair constant houden
Steady state ver van eq = thermodynamisch efficient
- G = 0 -> dood
Flux van metabolieten (J) = snelheid voorwaartse reactie (vf) – snelheid omgekeerde reactie (vr)
- Evenwicht (G=0) -> J = 0
Flux hele pathway = obv niet-eq reacties (SBS)
- Traagste stap = eerste cruciale stap
- SBS = ver van eq + grote Everandering
Flux controlepunten -> reacties die grote Everandering hebben
Flux SBS controleren
- Allosterische controle
• Effector -> binden op allosterische site -> conformationele verandering enzym -> enzym
beter/slechter werken
• Negatieve feedback regulatie = eindproduct inhibeert vorige reactie pathway
(productinhibitie)
- Covalente modififactie
• Fosforylatie/defosforylatie -> activiteit enzym veranderen
- Substraat cycli
• Vf en vr -> onafh van elkaar reguleren (door versch enzymes gekatalyseerd)
3
, • Flux verhogen
è Voorwaartse reactie versnellen
è Omgekeerde reactie vertragen
- Genetische controle
• Eiwitsynthese aanpassen -> enzymatische activiteit veranderen
• Hormonale controle
Snelle respons op stimuli -> allostere controle + cov modificatie + substraat cycli
Trage respons “ -> genetische controle
3. Energierijke verbindingen
Katabloisme -> E vrijkomen -> opslaan in Erijke verbindingen
Energijrijke intermediairen = E bewaren -> exergone afbraak = endergone processen laten doorgaan
Erijke verbindingen
- ATP (gefosforyleerde verbindingen)
- Verbindingen die thioesters bevatten
- Gereduceerde coenzymes: NADPH en FADH2
3.1. Gefosforyleerde verbindingen
ATP
- Bouw
• Adenosine + 3 fosforyl groepen -> fosfoester binding + 2 fosfoanhydride bindingen
- Splitsing fosfoanhydride -> vrije E
• Fosforylgroep transfereren -> ADP overblijven
• AMP transfereren -> pyrofosfaat (PP) overblijven
- Fosforyl groep-transfer potentieel = neiging waarmee gefosforyleerde binding zijn fosforylgroep
naar water transfereert
4
Hoofdstuk 1: Inleiding tot metabolisme
1. Inleiding
1.1. Metabolisme
Variaties metabolisme = verschillende vrije E bronnen
Metabolisme = som alle chemische trasformaties in cel/organisme, multi-enzymsystemen
samenwerken om
- E verkrijgen -> opvangen zonne E of afbreken nutrienten
- Nutrienten omzetten
- Monomeren polymerizeren tot macromoleculen
- Biomoleculen synthetiseren/afbreken
Metabolisme = katabolisme + anabolisme
- Katabolisme = degradatie
• Nutrienten -> eenvoudige eindproducten
• E vrijstellen
- Anabolisme = biosynthese
• Eenvoudige precursoren -> complexe moleculen
• E vereisen
1.2. Metabolische pathways
Metabolische pathway = reeks door enzym gekatalyseerde reacties
- Precursor -> intermediair -> product
= metabolieten
3 types pathways
- Lineaire pathway -> reactant omzetten eindproduct
- Vertakte “
• Divergent -> precursor omzetten versch eindproducten (meestal anabool)
• Convergent -> versch precursoren omzetten eindproduct (meestal katabool)
- Cyclische “ -> eindproduct w opnieuw reactant die precursor omzet in eindproduct
Koppelen katabolisme en anabolisme
- Katabolisme -> E leveren -> synthese ATP of NADPH = bronnen E -> koppelen aan anabole
reacties
- Redox
• Reductie = biosynthese
è Precursoren reduceren = e toevoegen -> extra bindingen maken -> complexe moleculen
è Ebron oxideren
• Oxidatie = degradatie
è Complexe moleculen oxideren -> e vrijkomen
è Ebron reduceren
Oxideren = e verliezen, meer +
Reduceren = e krijgen, minder +
Enzymen = katalyseren pathways
- Vrije E transitietoestand verlagen
- !!! niks veranderen aan spontaniteit reactie
1
,- Endergone en exergone reactie koppelen
Compartimentalisatie
- Versch pathways doorgaan in versch organellen
- Functies
• Aanmaak/afbraak scheiden
• Verschillen in pH afbakenen
• Snellere reactie door hogere conc aan stoffen
Isozymen = enzymen zelfde reactie katalyseren, gevormd door andere genen
2. Thermodynamische beschouwingen
2.1. Thermodynamica, evenwichtscte, Gibbs vrije E
Koppelen anabole/katabole reacties -> vrije E katabole transferen naar anabole ongunstige reactie
Evenwichtsconstante:
-> eind/begin
Spontaniteit reactie
- G < 0 = spontaan (exergoon)
G > 0 = niet spontaan (endergoon)
- Standaard vrije energieverandering (G°)
• Alle componenten in standaard conc
• Voorwaarden
è pH 7 en 1 atm
è 25°C
è G = G° -> wnr conc 1M is
- Werkelijke vrije energieverandering (G)
• Q = niet evenwichts conc
2.2. Gekoppelde reacties
Koppelen exergoon/endergoon -> via gemeenschappelijk intermediair
- G optellen
2.3. Thermodynamica en flux doorheen metabolische pathways
Dicht eq
- Reversibel (G = 0)
- Enzymen snel werken
- Invloed obv substraatconc
Ver eq
- Irreversibel (G <<< 0)
- Enzymen traag werken -> evenwicht nooit bereiken
2
,- Substraatconc geen invloed, enkele verandering activiteit enzym invloed
- Reacties op strategische plaatsen in pathway -> controle pathway
Flux = snelheid van metabolieten doorheen pathway
Reacties dicht bij equilibrium -> wijzigende substraatconc
Door bestaan niet-eq pathways zijn
- Pathways = irriversibel
• Sterk exergone reactie = irriversibel -> deel van pathway -> pathway irreversibel
- 1e cruciale stap pathway
• Irreversibele stap begin pathway
- Onafh pathways = voor onderlinge omzetting metabolieten -> toelaten dat 2 processen onafh w
gecontroleerd
2.4. Controle vd metabolische flux
Steady state = flux van intermediairen doorheen pathway is constant
- Snelheid synthese en afbraak van intermediair -> conc intermediair constant houden
Steady state ver van eq = thermodynamisch efficient
- G = 0 -> dood
Flux van metabolieten (J) = snelheid voorwaartse reactie (vf) – snelheid omgekeerde reactie (vr)
- Evenwicht (G=0) -> J = 0
Flux hele pathway = obv niet-eq reacties (SBS)
- Traagste stap = eerste cruciale stap
- SBS = ver van eq + grote Everandering
Flux controlepunten -> reacties die grote Everandering hebben
Flux SBS controleren
- Allosterische controle
• Effector -> binden op allosterische site -> conformationele verandering enzym -> enzym
beter/slechter werken
• Negatieve feedback regulatie = eindproduct inhibeert vorige reactie pathway
(productinhibitie)
- Covalente modififactie
• Fosforylatie/defosforylatie -> activiteit enzym veranderen
- Substraat cycli
• Vf en vr -> onafh van elkaar reguleren (door versch enzymes gekatalyseerd)
3
, • Flux verhogen
è Voorwaartse reactie versnellen
è Omgekeerde reactie vertragen
- Genetische controle
• Eiwitsynthese aanpassen -> enzymatische activiteit veranderen
• Hormonale controle
Snelle respons op stimuli -> allostere controle + cov modificatie + substraat cycli
Trage respons “ -> genetische controle
3. Energierijke verbindingen
Katabloisme -> E vrijkomen -> opslaan in Erijke verbindingen
Energijrijke intermediairen = E bewaren -> exergone afbraak = endergone processen laten doorgaan
Erijke verbindingen
- ATP (gefosforyleerde verbindingen)
- Verbindingen die thioesters bevatten
- Gereduceerde coenzymes: NADPH en FADH2
3.1. Gefosforyleerde verbindingen
ATP
- Bouw
• Adenosine + 3 fosforyl groepen -> fosfoester binding + 2 fosfoanhydride bindingen
- Splitsing fosfoanhydride -> vrije E
• Fosforylgroep transfereren -> ADP overblijven
• AMP transfereren -> pyrofosfaat (PP) overblijven
- Fosforyl groep-transfer potentieel = neiging waarmee gefosforyleerde binding zijn fosforylgroep
naar water transfereert
4
