BLT10 - Biochemie samenvatting

Hoofdstuk 1 – Enzymkinetiek en
pathways
1. Enzymkinetiek
1.a) Interactiemechanismen
Enzymactiviteit: veel activiteit in de cel (mitochondriën en cytoplasma), weinig
in serum. De activiteit in het serum wordt bepaald door de enzymen die uit de
cellen komen of door natuurlijke afbraak van cellen.
1.b) Beïnvloedende factoren
Temperatuur: denatureert eiwitten waardoor hun functie verloren gaat.
Zuurtegraad: verandert ladingen van ioniseerbare groepen en verandert
ruimtelijke structuren van enzymen. Denaturatie kan voorkomen.
Substraatconcentratie: heeft snel geen invloed meer op de reactiesnelheid.
Enzymconcentratie: /
Inhibitoren: vermindert aanmaak van product. Er zijn drie soorten inhibitoren,
namelijk competitief, niet-competitief en anti-competitieve inhibitoren.
1.c) Vergelijking van Michaëlis Menten
THEORETISCH




Dit is een
nulde orde
kinetiek.
De
maximale




snelheid (vmax) kan nooit bereikt worden en de concentratie aan substraat ([S])
heeft een tijdelijke invloed op de snelheid.
[ S]
Bij deze reactie heb je: v=v max . Met KM als maat voor de stabiliteit van
K M +[S ]
het enzymsubstraat complex (ES). Hoe lager deze constante, hoe
gemakkelijker de associatie van het enzym en het substraat. Waardoor de
k−1
reactie makkelijker zal verlopen. (KM = ).
k1




1

,Als [S] = KM, dan is de v = vmax / 2. Dit komt doordat de concentratie aan
substraat genoeg is om de helft van de actieve plaatsen van enzymen in
te nemen.
De molaire activiteit van een enzym wordt bepaald aan de k2 van de
V max
reactie, met als reactie:k 2= . Hierbij is ET de turnover nummer van de
[ ET ]
enzymen.
EXPERIMENTEEL




Je kan KM en vmax experimenteel bepalen aan de hand van een standaardreeks.
De verkregen vergelijking heeft de vorm van y = ax + b.

Competitieve inhibitor Niet-competitieve inhibitor


Grafiek
vergelijk
en met
Michaëlis
Menten




vmax Constant Daalt waardoor 1/vmax stijgt

KM Stijgt dus de reactie is minder Is constant
efficiënt

Snijpunt Verschuift dichter naar nulpunt Blijft hetzelfde
met x-as waardoor KM stijgt.

INHIBITOREN
2

,De anti-competitieve inhibitor is een inhibitor die bindt met een
enzymsubstraatcomplex. Deze binding is definitief. Ook kan inhibitie (in het
algemeen) niet vermindert worden door een verhoogde concentratie aan
substraat.

2. Biochemische processen
2.a) Anabool en katabool

Anabool Katabool


Doel Maken van bouwstenen Aanmaak van energie (ATP)

Soort proces Reducerend (door NADPH) Oxidatief

Omgaan met Gebruikt energie Maakt energie
energie

Start- Simpele structuren/moleculen Complexe
materiaal structuren/moleculen

Eindproduct Complexe moleculen en Simpele structuren en
structuren moleculen

Typische co- ATP  ADP of AMP ADP  ATP
enzymes of
NADPH  NADP+ NAD+  NADH
cofactoren

Anabole en katabole processen kunnen tezamen voorkomen.



2.b) Reguleringen
METABOLISCHE PROCESSEN
Vorm 1 – hoeveelheid enzym reguleren
 Door regulering van synthese/aanmaak van enzym en de afbraak
Vorm 2 – enzymactiviteit reguleren
 Dit kan op drie manieren (zie hieronder)
Vorm 3 – toegankelijkheid tot enzym reguleren
 In metabole pathways: door diffusieafstand te beïnvloeden, hoe dichter
enzym 1 en enzym 2 bij elkaar zitten, hoe efficiënter de metabole weg
 Multifunctionele enzymen: een enzym kan meerdere actieve centra
hebben. Deze centra kunnen elk een stap zijn in de metabole pathway.
Vorm 4 – compartimentering
 Hierbij heeft elke orgaan of celorganel een eigen biochemische
specialisatie
o Mitochondriën: aerobe verbranding van suikers
o Endoplasmatisch reticulum: vetzuursynthese

3

, o Cytoplasma: glycolyse en gluconeogenese
o Lever: beheren glucosevoorraad en afbraak en synthese van
aminozuren
o Vetweefsel: opslaan van triglyceriden
ENZYMATISCH ACTIVITEIT
Algemeen
 Meestal regulering ter hoogte van het snelheidsbepalend enzym. Dit is het
enzym dat maar in één richting werkt, dus hij kan van een product niet terug
naar het substraat.
 Het belang van dit proces is zodat er geen nutteloze producten worden
opgestapeld. Dit kan ziektes veroorzaken (zie verder).
Vorm 1 – substraatniveau
 Door koppeling endergone en exergone processen. Dit is thermodynamisch
gunstig.
Vorm 2 – allosterische regulatie
 Wat: verandering van niet-covalente interacties op een enzym waardoor de
structuur zal veranderen van het enzym en/of het actief centrum. Hierdoor
kan substraat niet meer binden.
o Homo-allosterie: de inhibitor bindt aan het actief centrum.
o Hetero-allosterie: de inhibitor bindt aan het allosterisch centrum. Dit is
niet het actief centrum. Het actief centrum zal vormverandering
ondergaan.
 Voorbeeld – regulatie van fosfofructokinase 1
o Waar: derde stap van de glycolyse
o Wat: enzym heeft als inhibitor ATP en activator ADP. Het enzym bestaat
uit vier subunits met twee actief centra in totaal.
Vorm 3 - covalente modificatie
 Wat: aanpassen van de zijketens van de residu’s.
 Voorbeeld: de fosforylatie of defosforylatie.
Vorm 4 – proteolytische activatie van pro-enzymen
 Zymogeen: inactief door te lange polypeptideketen die actief centrum
blokkeert.
 Actief maken: overbodige deel van het polypeptideketen eraf knippen
o Hoe: hydrolyse.
Belangrijk voorbeeld – regulatie van glycogeen fosforylase
 Glycogeen wordt gebruikt als glucosevoorraad in spieren en lever en wordt
afgebroken door het proces genaamd glycogenolyse. Er zijn twee manieren
van regulatie voor dit enzym
 (Hetero-)allosterische regulering waarbij ATP de inhibitor is en AMP de
activator. Ook is glucose-6-P een inhibitor, dit is het product van de
glycogenolyse.
 Covalente modificatie waarbij het enzym gefosforyleerd wordt om actief te
worden. Bij de fosforylatie is er een herschikking van het actief centrum
waardoor er een grote affiniteit voor glycogeen ontstaat.


4