BIOCHEMIE
1 Heem metabolisme
1.1 Ijzer
=> zorgt voor de vorming van Heem = O2 bindt aan heem in hemoglobine via Fe
Bindt aspecifiek aan veel EW
Ijzerconcentratie met goed geregeld wordt => vrij ijzer gevaarlijk!
Wordt niet actief geëxcreteerd
Verschillende oxidatietoestanden: Fe2+ en Fe3+ vnl. (ook Fe4+ en Fe6+ )
Katalytisch in verschillende oxidatie reacties
1.2 Fe-bindende eiwitten
=> minimale hoeveelheid Fe vrij => zeer reactief = schadelijk Fenton reactie
=> meeste Fe gebonden aan specifieke EW
Ijzer gebonden via:
Protoporphyrine IX-ring (= heem) ~ incorporatie
o Zuurstoftransport: hemoglobine
4 ketens => elk een heem groep
“switch” => fetaal (HbF) wordt adult (HbA) = door andere zuurstofspanning (~
repressie en activatie van transcriptie v verschillende genen)
o Zuurstofopslag: myoglobine
o Signalisatie: NO => sGC
o Redox katalyse (electron transport): cytochroom enzyme
Andere liganden (= non-heem)
o Fe transport: transferrine, lactoferrine
o Transferrine = Fe transport in serum (extracellulair)
2 niet-coöperatieve bindingsplaatsen voor Fe
Hoogste affiniteit voor Fe3+ in het lichaam (waar transferrine is geen vrij Fe3+)
Niet verzadigd transferrine beschermt tegen infecties
o Lactoferrine = vnl.in melk => antimicrobiële functie (bindt Fe in melk)
Antivirale werken (pasgeborene)
Glycoproteïne (homoloog aan transferrine)
Twee bindingsplaatsen
Beschermt pasgeborene tegen gastrointestinale infecties
Micro-organismen hebben ijzer nodig voor hun metabolisme; onverzadigd
lactoferrine zal vrij Fe snel binden en microbiële groei verhinderen
Antivirale werking vs. SARS-CoV-1, mogelijks ook SARS-CoV-2
o Ferritine = Fe opslag (intracellulair hepatocyten, spiercellen)
Capaciteit: 4500 Fe atomen per complex
Amorfe afzeting bij overmaat Fe (hemosiderine)
Complex molecule
o Fe-S clusters: vnl. In mitochondriën (elektron transport, Krebs cyclus, …)
1 CANU - BIOCHEMIE
,Fe-bindende moleculen
Sidoferonen
Complexe heterocyclische verbindingen gesecreteerd
door pathogene micro-organismen bacteriën, fungi en
protozoa
Hogere affiniteit Fe3+ dan transferrine!
Complexe Fe-chelerende structuren
(heterocyclische verbindingen)
Deze complexen worden door pathogeen opnieuw
opgenomen en organisme kan ijzer gebruiken voor
metabolisme, als antwoord hierop wordt door ‘innate’ immuunsysteem lipocaline 2 (siderocaline)
geproduceerd dat kan binden aan sideroforen en op die manier verhindert dat die door bacteriën
opgenomen worden. In de strijd om ijze kunnen bepaalde bacteriën ‘stealth’ sideroforen produceren
die niet door lipocaline 2 gebonden worden.
1.3 Fe distributie
1.4 Heem
= geproduceerd in bijna alle weesfels => vnl. beenmerg + lever
(= incorporatie in hemoglobine en cytochromen)
Conformatieverandering na binding:
o Zuurstof in hemoglobine
o NO / CO in sGC (~ signaalfunctie)
Planaire molecule
Sterk geconjugeerde structuur (= rode kleur)
Fe2+ + tetrapyrroolring (= protoporfyrine IX)
Fe2+ in heem 5 of 6 ligandbindingen vormen
o 4 met pyrrol N atomen
o 5 + 6 anderen loodrecht op dat vlak
Porfyrinen
o 4 pyrrool ringen
o veel mogelijke substituenten op posities 1-8 (in natuur komen enkel beperkt aantal
voor)
o porfyrinogenen gereduceerde voorgangers (onstabiel + niet geconjugeerd)
o intermediairen in heem syntheses
o opstapeling van deze intermediairen door (genetische) defecten in synthese enzyme
porfyrie
o Grieks ‘porphyrus’ = paars patiënten met porfyrie kunnen paars tot diep rood
gekleurde urine vertonen
2 CANU - BIOCHEMIE
, 1.5 Heem synthese
1e en laatste 3 stappen => mitochondriën (rest cytosol)
Organische component heem is afgeleid van 8 gycline en succinyl CoA
Reacties die plaats grijpen op zijgroep tetrapyrrool gebeuren op intermediairen:
porfyrinogenen => oxidatie tot porfyrine (resonantie tussen pyrrool groepen)
Een tatrapyrrool ring is gevormd, volgorde van ‘R’-groepen op tetrapyrrool ring bepaald welke
uro- of coproporfyrinogeen wordt gevormd
Hebben verschillende subtituenten, één voor elke pyrrolgroep, in de natuur wordt enkel type
IX gesynthetiseerd
Afwijkingen in porfyrine => porfyrieën
1.6 Enzymen in heem biosynthese
Reactie 1:
= snelheidsbepalende stap => in mitochondriën
Vorming van delta-aminolevulinezuur uit glycine en succinyl-CoA (= intermediair uit Krebcyclus)
Gecontroleerd door ALA synthase ~ δ- amino-levulinezuur synthase
o voorradigheid van succinyl-CoA en glycine zal bepalen hvl heem er wordt gevormd
o heem en hemine inhiberen ALA synthase enzymatisch, genexpressie
o hemine blokkeert transport ALA synthase van cytosol naar mitochondria
o honderdtal verbindingen bekend die ALA synthase in lever induceren: barbituraten,
sommige steroïden, galzuren,..
o [Fe] reguleert ALAS expressie en translatie in ontwikkelende erythrocyten
o ziekte: X-gelinkte protoporfyrie (zeer zeldzaam)
3 CANU - BIOCHEMIE
1 Heem metabolisme
1.1 Ijzer
=> zorgt voor de vorming van Heem = O2 bindt aan heem in hemoglobine via Fe
Bindt aspecifiek aan veel EW
Ijzerconcentratie met goed geregeld wordt => vrij ijzer gevaarlijk!
Wordt niet actief geëxcreteerd
Verschillende oxidatietoestanden: Fe2+ en Fe3+ vnl. (ook Fe4+ en Fe6+ )
Katalytisch in verschillende oxidatie reacties
1.2 Fe-bindende eiwitten
=> minimale hoeveelheid Fe vrij => zeer reactief = schadelijk Fenton reactie
=> meeste Fe gebonden aan specifieke EW
Ijzer gebonden via:
Protoporphyrine IX-ring (= heem) ~ incorporatie
o Zuurstoftransport: hemoglobine
4 ketens => elk een heem groep
“switch” => fetaal (HbF) wordt adult (HbA) = door andere zuurstofspanning (~
repressie en activatie van transcriptie v verschillende genen)
o Zuurstofopslag: myoglobine
o Signalisatie: NO => sGC
o Redox katalyse (electron transport): cytochroom enzyme
Andere liganden (= non-heem)
o Fe transport: transferrine, lactoferrine
o Transferrine = Fe transport in serum (extracellulair)
2 niet-coöperatieve bindingsplaatsen voor Fe
Hoogste affiniteit voor Fe3+ in het lichaam (waar transferrine is geen vrij Fe3+)
Niet verzadigd transferrine beschermt tegen infecties
o Lactoferrine = vnl.in melk => antimicrobiële functie (bindt Fe in melk)
Antivirale werken (pasgeborene)
Glycoproteïne (homoloog aan transferrine)
Twee bindingsplaatsen
Beschermt pasgeborene tegen gastrointestinale infecties
Micro-organismen hebben ijzer nodig voor hun metabolisme; onverzadigd
lactoferrine zal vrij Fe snel binden en microbiële groei verhinderen
Antivirale werking vs. SARS-CoV-1, mogelijks ook SARS-CoV-2
o Ferritine = Fe opslag (intracellulair hepatocyten, spiercellen)
Capaciteit: 4500 Fe atomen per complex
Amorfe afzeting bij overmaat Fe (hemosiderine)
Complex molecule
o Fe-S clusters: vnl. In mitochondriën (elektron transport, Krebs cyclus, …)
1 CANU - BIOCHEMIE
,Fe-bindende moleculen
Sidoferonen
Complexe heterocyclische verbindingen gesecreteerd
door pathogene micro-organismen bacteriën, fungi en
protozoa
Hogere affiniteit Fe3+ dan transferrine!
Complexe Fe-chelerende structuren
(heterocyclische verbindingen)
Deze complexen worden door pathogeen opnieuw
opgenomen en organisme kan ijzer gebruiken voor
metabolisme, als antwoord hierop wordt door ‘innate’ immuunsysteem lipocaline 2 (siderocaline)
geproduceerd dat kan binden aan sideroforen en op die manier verhindert dat die door bacteriën
opgenomen worden. In de strijd om ijze kunnen bepaalde bacteriën ‘stealth’ sideroforen produceren
die niet door lipocaline 2 gebonden worden.
1.3 Fe distributie
1.4 Heem
= geproduceerd in bijna alle weesfels => vnl. beenmerg + lever
(= incorporatie in hemoglobine en cytochromen)
Conformatieverandering na binding:
o Zuurstof in hemoglobine
o NO / CO in sGC (~ signaalfunctie)
Planaire molecule
Sterk geconjugeerde structuur (= rode kleur)
Fe2+ + tetrapyrroolring (= protoporfyrine IX)
Fe2+ in heem 5 of 6 ligandbindingen vormen
o 4 met pyrrol N atomen
o 5 + 6 anderen loodrecht op dat vlak
Porfyrinen
o 4 pyrrool ringen
o veel mogelijke substituenten op posities 1-8 (in natuur komen enkel beperkt aantal
voor)
o porfyrinogenen gereduceerde voorgangers (onstabiel + niet geconjugeerd)
o intermediairen in heem syntheses
o opstapeling van deze intermediairen door (genetische) defecten in synthese enzyme
porfyrie
o Grieks ‘porphyrus’ = paars patiënten met porfyrie kunnen paars tot diep rood
gekleurde urine vertonen
2 CANU - BIOCHEMIE
, 1.5 Heem synthese
1e en laatste 3 stappen => mitochondriën (rest cytosol)
Organische component heem is afgeleid van 8 gycline en succinyl CoA
Reacties die plaats grijpen op zijgroep tetrapyrrool gebeuren op intermediairen:
porfyrinogenen => oxidatie tot porfyrine (resonantie tussen pyrrool groepen)
Een tatrapyrrool ring is gevormd, volgorde van ‘R’-groepen op tetrapyrrool ring bepaald welke
uro- of coproporfyrinogeen wordt gevormd
Hebben verschillende subtituenten, één voor elke pyrrolgroep, in de natuur wordt enkel type
IX gesynthetiseerd
Afwijkingen in porfyrine => porfyrieën
1.6 Enzymen in heem biosynthese
Reactie 1:
= snelheidsbepalende stap => in mitochondriën
Vorming van delta-aminolevulinezuur uit glycine en succinyl-CoA (= intermediair uit Krebcyclus)
Gecontroleerd door ALA synthase ~ δ- amino-levulinezuur synthase
o voorradigheid van succinyl-CoA en glycine zal bepalen hvl heem er wordt gevormd
o heem en hemine inhiberen ALA synthase enzymatisch, genexpressie
o hemine blokkeert transport ALA synthase van cytosol naar mitochondria
o honderdtal verbindingen bekend die ALA synthase in lever induceren: barbituraten,
sommige steroïden, galzuren,..
o [Fe] reguleert ALAS expressie en translatie in ontwikkelende erythrocyten
o ziekte: X-gelinkte protoporfyrie (zeer zeldzaam)
3 CANU - BIOCHEMIE
