Eiwitten & Enzymen
HC 1 – 2
Een eiwit bestaat uit een primaire structuur (aminozuurvolgorde), secundaire structuur
(zijketens die interacties met elkaar aan gaan tot H- of S-bruggen, α-helix of β-sheet), tertiaire
structuur (de structuur van een hele peptideketen), quaternaire structuur (de structuur van een
eiwit uit meerdere peptideketens).
Myoglobine bestaat uit 1 subunit en heeft als functie de opslag van zuurstof in weefsels. Het
bevat een prosthetische groep (groep wat geen eiwit is), namelijk heem (met Fe 2+). De
heemgroep bindt in de hydrofobe groef van
myoglobine. De Fe2+ van de heemgroep kan 6
bindingen aangaan. De eerste 4 worden gebruikt om
aan de protoporfyrine te binden, de 5e bindt aan een
proximale histidine uit myoglobine (en wordt uit het
vlak getrokken) en de 6e wordt gebruikt om zuurstof
aan te laten binden (zuurstof vormt ook een binding
met de distale histidine en trekt het Fe2+ weer terug in
het vlak, dit is enegetisch gunstiger).
Hemoglobine moet een coöperatieve O2 binding
hebben (sigmoïdale verzadigingsgrafiek). De affiniteit
Hb voor zuurstof is afhankelijk van de
zuurstofspanning. Doordat Hb een lagere affiniteit
voor zuurstof heeft dan myoglobine kunnen de twee
eiwitten die op elkaar lijken toch verschillende functies uitoefenen. Hb heeft zes zoutbruggen,
deze worden verbroken naarmate er zuurstof bindt (en hierdoor bindt er makkelijk meer
zuurstof). Wanneer zuurstof bindt verhoog je de kans dat het eiwit in de relaxed ‘R’ state zit,
wanneer zuurstof loslaat verhoog je de kans dat het eiwit in de tense ‘T’ state zit. De subunits
gaan ten opzichte van elkaar draaien om tussen de R en T staat te wisselen. Er is een
concerted en sequential model. Bij concerted gaan de subunites wanneer ze zuurstof binden
één voor één naar de R state. Bij sequential klapt het hele molecuul ineens om naar de R state.
Beide zijn niet waar, het is een mengsel hiertussen, dit kun je zien aan de sigmoïdale grafiek.
De T state moet dus kunnen worden gemaakt (anders zou zuurstof niet kunnen worden
afgegeven). Een foetus maakt een ander Hb eiwit, er zijn twee aminozuren anders (Histidine
positief is vervangen door Sererine neutraal). Hierdoor bindt BPG minder makkelijk en gaat
hij makkelijker naar de R state. Er bindt eerder zuurstof aan het Hb van de foetus die dus
voorrang krijgt. Hemoglobine is een allosterisch eiwit, het wordt gereguleerd door de binding
van moleculen maar niet op de active site (2,3-BPG bijvoorbeeld).
Dit kan op 2 manieren:
2,3-BisPhosphoGlyceraat stabiliseert de T state: BPG bindt in centrum van de
tetrameer, BPG bindt aan T-vorm en niet aan R-vorm en BPG verlaagt zo dus de
affiniteit van Hb voor zuurstof, wat zorgt voor netto zuurstof afgifte in weefsels.
door energie-verbruik in weefsels is er meer CO2 en een lagere pH: beiden stabiliseren
de T state. Het Bohr effect: CO2 en H+ verlagen de affiniteit van Hb voor zuurstof. Bij
een lagere pH is His146 vaker positief en kan een zoutbrug vormen met Asp94. Door
deze zoutbrug komt de COO- terminus van His146 dicht genoeg bij Lys40 en vormt
nog een zoutbrug. CO2 kan de N-termini van α-ketens gaan carbamyleren, hierdoor
kunnen weer zoutburggen worden gevormd.
Bij sikkelcelanemie is er een mutatie van glutamine naar valine aan de buitenkant van β-
keten. De apolaire valines gaan met elkaar binden en er ontstaat een niet functionele sliert van
hemoglobines.
, HC 3 – 4
De wet van behoud van Energie is de eerste hoofdwet van thermodynamica. De zon levert
uiteindelijk alle energie voor alle biologische processen op Aarde. Tweede hoofdwet:
processen kunnen alleen verlopen als de mate van chaos (Entropie: maat voor diffusie van
energie) toeneemt. Als de energie op meerdere manieren te verdelen is, is de entropie
toegenomen. Veel vergiften en medicijnen zijn remmers van enzymen. Een enzym zorgt dat
het evenwicht veel sneller wordt bereikt, het doet niks aan het evenwicht. ∆G = ∆H – T × ∆S,
oftewel de verandering van Gibbs vrije energie = verandering van Enthalpie (hitte inhoud) –
absolute temperatuur × verandering in Entropie (mate van chaos). Als ∆G negatief is: reactie
verloopt spontaan, ∆G nul: reactie is in evenwicht, ∆G positief: reactie verloopt niet (de ratio
beginstof product moet zorgen voor een negatieve ∆G, je kunt hem ook combineren aan een
andere reactie die een hele grote negatieve ∆G hebt bijv. ATP hydrolyse).
Voor de reactie A + B C + D krijgt je de formule:
[ C ] [D] [ C ] [ D]
∆ G=∆ G0 + R ×T × ln 0
of ∆ G=∆ G + R ×T × 2,3 log
[ A ][ B ] [ A ][ B ]
R: gasconstante 8,314 J/K/mol
Een ongunstige reactie kan aflopend worden gemaakt
als de reactieproducten worden weggevangen. Een
enzym zorgt van het bij elkaar brengen van de
reactanten, de landing van het reactant verandert, of de
conformatie verandert. Enzymen hebben bijna altijd een
cofactor, deze verandert t.g.v. de reactie. Vaak zijn
vitaminen cofactoren. Enzymen verlagen de
activeringsenergie. De binding van het enzym aan het
substraat is via veel zwakke interacties, dit verlaagd de
energie van het enzym. Deze bindingsenergie wordt
gebruikt om ∆G te verlagen. Dus: specifiekere
substraten hebben sterkere binding en maken dus meer
bindingsenergie vrij. Doordat het enzym bindt aan het
substraat wordt de energie die in het enzym zit
overgebracht naar het substraat en wordt de
overgangsenergie van de reactie verlaagd.
HC 1 – 2
Een eiwit bestaat uit een primaire structuur (aminozuurvolgorde), secundaire structuur
(zijketens die interacties met elkaar aan gaan tot H- of S-bruggen, α-helix of β-sheet), tertiaire
structuur (de structuur van een hele peptideketen), quaternaire structuur (de structuur van een
eiwit uit meerdere peptideketens).
Myoglobine bestaat uit 1 subunit en heeft als functie de opslag van zuurstof in weefsels. Het
bevat een prosthetische groep (groep wat geen eiwit is), namelijk heem (met Fe 2+). De
heemgroep bindt in de hydrofobe groef van
myoglobine. De Fe2+ van de heemgroep kan 6
bindingen aangaan. De eerste 4 worden gebruikt om
aan de protoporfyrine te binden, de 5e bindt aan een
proximale histidine uit myoglobine (en wordt uit het
vlak getrokken) en de 6e wordt gebruikt om zuurstof
aan te laten binden (zuurstof vormt ook een binding
met de distale histidine en trekt het Fe2+ weer terug in
het vlak, dit is enegetisch gunstiger).
Hemoglobine moet een coöperatieve O2 binding
hebben (sigmoïdale verzadigingsgrafiek). De affiniteit
Hb voor zuurstof is afhankelijk van de
zuurstofspanning. Doordat Hb een lagere affiniteit
voor zuurstof heeft dan myoglobine kunnen de twee
eiwitten die op elkaar lijken toch verschillende functies uitoefenen. Hb heeft zes zoutbruggen,
deze worden verbroken naarmate er zuurstof bindt (en hierdoor bindt er makkelijk meer
zuurstof). Wanneer zuurstof bindt verhoog je de kans dat het eiwit in de relaxed ‘R’ state zit,
wanneer zuurstof loslaat verhoog je de kans dat het eiwit in de tense ‘T’ state zit. De subunits
gaan ten opzichte van elkaar draaien om tussen de R en T staat te wisselen. Er is een
concerted en sequential model. Bij concerted gaan de subunites wanneer ze zuurstof binden
één voor één naar de R state. Bij sequential klapt het hele molecuul ineens om naar de R state.
Beide zijn niet waar, het is een mengsel hiertussen, dit kun je zien aan de sigmoïdale grafiek.
De T state moet dus kunnen worden gemaakt (anders zou zuurstof niet kunnen worden
afgegeven). Een foetus maakt een ander Hb eiwit, er zijn twee aminozuren anders (Histidine
positief is vervangen door Sererine neutraal). Hierdoor bindt BPG minder makkelijk en gaat
hij makkelijker naar de R state. Er bindt eerder zuurstof aan het Hb van de foetus die dus
voorrang krijgt. Hemoglobine is een allosterisch eiwit, het wordt gereguleerd door de binding
van moleculen maar niet op de active site (2,3-BPG bijvoorbeeld).
Dit kan op 2 manieren:
2,3-BisPhosphoGlyceraat stabiliseert de T state: BPG bindt in centrum van de
tetrameer, BPG bindt aan T-vorm en niet aan R-vorm en BPG verlaagt zo dus de
affiniteit van Hb voor zuurstof, wat zorgt voor netto zuurstof afgifte in weefsels.
door energie-verbruik in weefsels is er meer CO2 en een lagere pH: beiden stabiliseren
de T state. Het Bohr effect: CO2 en H+ verlagen de affiniteit van Hb voor zuurstof. Bij
een lagere pH is His146 vaker positief en kan een zoutbrug vormen met Asp94. Door
deze zoutbrug komt de COO- terminus van His146 dicht genoeg bij Lys40 en vormt
nog een zoutbrug. CO2 kan de N-termini van α-ketens gaan carbamyleren, hierdoor
kunnen weer zoutburggen worden gevormd.
Bij sikkelcelanemie is er een mutatie van glutamine naar valine aan de buitenkant van β-
keten. De apolaire valines gaan met elkaar binden en er ontstaat een niet functionele sliert van
hemoglobines.
, HC 3 – 4
De wet van behoud van Energie is de eerste hoofdwet van thermodynamica. De zon levert
uiteindelijk alle energie voor alle biologische processen op Aarde. Tweede hoofdwet:
processen kunnen alleen verlopen als de mate van chaos (Entropie: maat voor diffusie van
energie) toeneemt. Als de energie op meerdere manieren te verdelen is, is de entropie
toegenomen. Veel vergiften en medicijnen zijn remmers van enzymen. Een enzym zorgt dat
het evenwicht veel sneller wordt bereikt, het doet niks aan het evenwicht. ∆G = ∆H – T × ∆S,
oftewel de verandering van Gibbs vrije energie = verandering van Enthalpie (hitte inhoud) –
absolute temperatuur × verandering in Entropie (mate van chaos). Als ∆G negatief is: reactie
verloopt spontaan, ∆G nul: reactie is in evenwicht, ∆G positief: reactie verloopt niet (de ratio
beginstof product moet zorgen voor een negatieve ∆G, je kunt hem ook combineren aan een
andere reactie die een hele grote negatieve ∆G hebt bijv. ATP hydrolyse).
Voor de reactie A + B C + D krijgt je de formule:
[ C ] [D] [ C ] [ D]
∆ G=∆ G0 + R ×T × ln 0
of ∆ G=∆ G + R ×T × 2,3 log
[ A ][ B ] [ A ][ B ]
R: gasconstante 8,314 J/K/mol
Een ongunstige reactie kan aflopend worden gemaakt
als de reactieproducten worden weggevangen. Een
enzym zorgt van het bij elkaar brengen van de
reactanten, de landing van het reactant verandert, of de
conformatie verandert. Enzymen hebben bijna altijd een
cofactor, deze verandert t.g.v. de reactie. Vaak zijn
vitaminen cofactoren. Enzymen verlagen de
activeringsenergie. De binding van het enzym aan het
substraat is via veel zwakke interacties, dit verlaagd de
energie van het enzym. Deze bindingsenergie wordt
gebruikt om ∆G te verlagen. Dus: specifiekere
substraten hebben sterkere binding en maken dus meer
bindingsenergie vrij. Doordat het enzym bindt aan het
substraat wordt de energie die in het enzym zit
overgebracht naar het substraat en wordt de
overgangsenergie van de reactie verlaagd.
