METABOLISME EN REGULATIE
HOOFDSTUK 1: BASISCONCEPTEN BIOCHEMISCHE ENERGIE
1.1. Biochemische Energie
→ Anabolisme = synthese reacties
→ Katabolisme = afbraak reacties
In elk organisme treden voortdurend energie verbruikende processen op:
• Anabolisme vereist energie, maar ook katabolisme vereist energie maar levert ook
energie voor het anabolisme
• Hogere organismen vereisen altijd energie, ook in rusttoestand (hartslag en
ademhaling gaan onverbroken door)
• Celdeling vereist energie
• Actief transport van stoffen en opwekken van signalen vereist energie
• Homeotherme (warmbloedige) organismen regelen hun temperatuur door
warmteproductie
Autotrofe organismen
• Maken organische verbindingen uit anorganische verbindingen
• Afhankelijk van de energiebron wordt er onderscheid gemaakt:
o Foto-autotroof (planten, algen, bacteriën)
§ Doen aan fotosynthese
§ Zetten energie van de zon om in chemische energie
§ 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
§ Endergone reactie: vereist energie
o Chemo-autotroof (bacteriën)
§ Doen aan chemosynthese
§ Oxidatie van anorganische stoffen zonder zonne-energie
Heterotrofe organismen
• Afhankelijk van andere organismen
• Doen aan ademhaling => oxido-reductie reacties
• C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
• Exergone reactie: Zet energie vrij
• ATP is de belangrijkste energierijke verbinding, de
resterende energie komt vrij als warmte
1
,1.2. Gibbs Vrije Energie
= energie die bij een reversibele reactie op de omgeving wordt overgedragen onder een
andere vorm
Enkel de verandering van de vrije energie bij reacties kan detecteert worden (A → B)
DG = G2 – G1
1.3. Exergone En Endergone Reacties: Betekenis Van G
DG<0
• G2 < G1
• Reagentia bezit hogere vrije energie dan reactieproducten
• Systeem verliest energie aan de omgeving
• Reactie verloopt spontaan
• Exergonisch
DG>0
• G2 > G1
• Eindproducten hebben hogere vrije energie dan reagentia
• Reactie kan niet spontaan verlopen
• Endergonisch
DG=0
• Systeem is in evenwicht
• Vrije energie is minimaal
• Systeem is uitgeput en verricht geen arbeid meer
Bij negatieve waarde van DG kan een reactie spontaan opgaan. Dit betekent echter niet
dat ze spontaan zal opgaan. DG geeft ons geen informatie over de snelheid van de reactie.
1.4. Controle Op Vrijzetten Energie In Lichaam
→ Vrijzetten gebeurt in kleine stappen zodat niet alles in warmte wordt omgezet en een
enorme temperatuurstijging in de cel veroorzaken
→ Enzymen zorgen ervoor dat reacties sneller verlopen
HOOFDSTUK 2: ENZYMEN EN BIOKATALYSE
2.1. De Niet Enzymatische Hydrolyse Van Sucrose
H+
Sucrose + H2O → glucose + fructose
→ Lage reactiviteit => stijgt met stijging van temperatuur en daling van pH
2
,2.2. Enzymatische Afbraak Van Sucrose
invertase
Sucrose + H2O → glucose + fructose
2.3. Chemische Natuur En Functie Van Enzymen
2.4. Nomenclatuur En Classificatie Van Enzymen
Naam:
• Naam substraat, eventueel gevolgd door naam co-enzym
• Soort reactie die gekatalyseerd wordt, eindigend op -ase
Elk enzym kan ook voorgesteld worden door een enzym code (EC X.X.X.X)
• Enzyme commision number
• EC - klasse – subklasse - sub-subklasse - serienummer van specifiek enzym
2.4.1. De Hoofdklassen
EC1: Oxidoreductasen
• Enzymen die de redoxreacties bevorderen
• Substraat is H of e- donor
• Product is H of e- acceptor
→ Dehydrogenasen (P = NAD+, NADP+, FAD of cytochromen)
ð Ademhaling/fermentatie-enzymen (bv: alcoholdehydrogenase EC 1.1.1.1)
→ Oxygenasen (P = O2)
ð Onderverdeeld in mono- en dioxygenasen
3
, EC2: Transferasen
• Transferreactie waarbij functionele groep van ene naar het andere molecule wordt
overgeragen
• Subgroepen per aard van de functionele groep
ð Metyltransferasen, kinasen, DNA en RNA polymerasen, fosforylasen
EC3: Hydrolasen
• Enzymen veroorzaken hydrolyse reactie (verteringsenzymen)
• S–S’ + HOH ⇋ S–OH + S’–H
• Proteasen / peptidasen (breekt peptidebinding)
• Lipasen (hydrolyseert esterbinding in vetten)
• Sacharidasen (verbreekt glycosidebinding)
• Nucleasen (splitsing fosfaatesters in nucleïnezuren)
EC4: Lyasen
• Enzymen werken in op C–C, C–N, C–O bindingen en herrangschikken elektronen
• Er kunnen hierdoor 2 dingen gebeuren
o Eliminatie van groepen waardoor dubbele bindingen ontstaan
o Additie van groepen waardoor dubbele bindingen verdwijnen
→ VB: Decarboxylasen, aldolasen, synthasen
EC5: Isomerasen
• Enzymen katalyseren isomerisatie reacties, veranderingen in configuratie,
conformatie of plaats zonder dat brutoformule verandert.
→ VB: racemasen, epimerasen, mutasen, cis-trans-isomerasen
EC6: Ligasen
• Ook wel synthetasen genoemd
• Doen het omgekeerde van hydrolasen
• Katalyseren een binding tussen twee moleculen waarbij water vrijkomt
• Gekoppeld aan hydrolyse van ATP-molecule
• S + S’ ⇋ S–S’ + H2O waarbij ATP ⇋ ADP + Pi
→ VB: aminoacyl-tRNA-synthetasen, axyl-CoA-synthetasen, carboxylasen
EC7: Translocasen
• Nieuw
• Katalyseren het transport van moleculen of ionen doorheen membraan
2.4.2. Verdere Opdeling
VB: Oxidoreductasen
→ Subklasse steunt op stof die optreedt als elektronendonor
→ Sub-subklasse steunt op stof die optreedt als elektronenacceptor
→ Met het 4de nummer of het serienummer wordt het enzym volledig gespecificeerd
4
HOOFDSTUK 1: BASISCONCEPTEN BIOCHEMISCHE ENERGIE
1.1. Biochemische Energie
→ Anabolisme = synthese reacties
→ Katabolisme = afbraak reacties
In elk organisme treden voortdurend energie verbruikende processen op:
• Anabolisme vereist energie, maar ook katabolisme vereist energie maar levert ook
energie voor het anabolisme
• Hogere organismen vereisen altijd energie, ook in rusttoestand (hartslag en
ademhaling gaan onverbroken door)
• Celdeling vereist energie
• Actief transport van stoffen en opwekken van signalen vereist energie
• Homeotherme (warmbloedige) organismen regelen hun temperatuur door
warmteproductie
Autotrofe organismen
• Maken organische verbindingen uit anorganische verbindingen
• Afhankelijk van de energiebron wordt er onderscheid gemaakt:
o Foto-autotroof (planten, algen, bacteriën)
§ Doen aan fotosynthese
§ Zetten energie van de zon om in chemische energie
§ 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
§ Endergone reactie: vereist energie
o Chemo-autotroof (bacteriën)
§ Doen aan chemosynthese
§ Oxidatie van anorganische stoffen zonder zonne-energie
Heterotrofe organismen
• Afhankelijk van andere organismen
• Doen aan ademhaling => oxido-reductie reacties
• C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
• Exergone reactie: Zet energie vrij
• ATP is de belangrijkste energierijke verbinding, de
resterende energie komt vrij als warmte
1
,1.2. Gibbs Vrije Energie
= energie die bij een reversibele reactie op de omgeving wordt overgedragen onder een
andere vorm
Enkel de verandering van de vrije energie bij reacties kan detecteert worden (A → B)
DG = G2 – G1
1.3. Exergone En Endergone Reacties: Betekenis Van G
DG<0
• G2 < G1
• Reagentia bezit hogere vrije energie dan reactieproducten
• Systeem verliest energie aan de omgeving
• Reactie verloopt spontaan
• Exergonisch
DG>0
• G2 > G1
• Eindproducten hebben hogere vrije energie dan reagentia
• Reactie kan niet spontaan verlopen
• Endergonisch
DG=0
• Systeem is in evenwicht
• Vrije energie is minimaal
• Systeem is uitgeput en verricht geen arbeid meer
Bij negatieve waarde van DG kan een reactie spontaan opgaan. Dit betekent echter niet
dat ze spontaan zal opgaan. DG geeft ons geen informatie over de snelheid van de reactie.
1.4. Controle Op Vrijzetten Energie In Lichaam
→ Vrijzetten gebeurt in kleine stappen zodat niet alles in warmte wordt omgezet en een
enorme temperatuurstijging in de cel veroorzaken
→ Enzymen zorgen ervoor dat reacties sneller verlopen
HOOFDSTUK 2: ENZYMEN EN BIOKATALYSE
2.1. De Niet Enzymatische Hydrolyse Van Sucrose
H+
Sucrose + H2O → glucose + fructose
→ Lage reactiviteit => stijgt met stijging van temperatuur en daling van pH
2
,2.2. Enzymatische Afbraak Van Sucrose
invertase
Sucrose + H2O → glucose + fructose
2.3. Chemische Natuur En Functie Van Enzymen
2.4. Nomenclatuur En Classificatie Van Enzymen
Naam:
• Naam substraat, eventueel gevolgd door naam co-enzym
• Soort reactie die gekatalyseerd wordt, eindigend op -ase
Elk enzym kan ook voorgesteld worden door een enzym code (EC X.X.X.X)
• Enzyme commision number
• EC - klasse – subklasse - sub-subklasse - serienummer van specifiek enzym
2.4.1. De Hoofdklassen
EC1: Oxidoreductasen
• Enzymen die de redoxreacties bevorderen
• Substraat is H of e- donor
• Product is H of e- acceptor
→ Dehydrogenasen (P = NAD+, NADP+, FAD of cytochromen)
ð Ademhaling/fermentatie-enzymen (bv: alcoholdehydrogenase EC 1.1.1.1)
→ Oxygenasen (P = O2)
ð Onderverdeeld in mono- en dioxygenasen
3
, EC2: Transferasen
• Transferreactie waarbij functionele groep van ene naar het andere molecule wordt
overgeragen
• Subgroepen per aard van de functionele groep
ð Metyltransferasen, kinasen, DNA en RNA polymerasen, fosforylasen
EC3: Hydrolasen
• Enzymen veroorzaken hydrolyse reactie (verteringsenzymen)
• S–S’ + HOH ⇋ S–OH + S’–H
• Proteasen / peptidasen (breekt peptidebinding)
• Lipasen (hydrolyseert esterbinding in vetten)
• Sacharidasen (verbreekt glycosidebinding)
• Nucleasen (splitsing fosfaatesters in nucleïnezuren)
EC4: Lyasen
• Enzymen werken in op C–C, C–N, C–O bindingen en herrangschikken elektronen
• Er kunnen hierdoor 2 dingen gebeuren
o Eliminatie van groepen waardoor dubbele bindingen ontstaan
o Additie van groepen waardoor dubbele bindingen verdwijnen
→ VB: Decarboxylasen, aldolasen, synthasen
EC5: Isomerasen
• Enzymen katalyseren isomerisatie reacties, veranderingen in configuratie,
conformatie of plaats zonder dat brutoformule verandert.
→ VB: racemasen, epimerasen, mutasen, cis-trans-isomerasen
EC6: Ligasen
• Ook wel synthetasen genoemd
• Doen het omgekeerde van hydrolasen
• Katalyseren een binding tussen twee moleculen waarbij water vrijkomt
• Gekoppeld aan hydrolyse van ATP-molecule
• S + S’ ⇋ S–S’ + H2O waarbij ATP ⇋ ADP + Pi
→ VB: aminoacyl-tRNA-synthetasen, axyl-CoA-synthetasen, carboxylasen
EC7: Translocasen
• Nieuw
• Katalyseren het transport van moleculen of ionen doorheen membraan
2.4.2. Verdere Opdeling
VB: Oxidoreductasen
→ Subklasse steunt op stof die optreedt als elektronendonor
→ Sub-subklasse steunt op stof die optreedt als elektronenacceptor
→ Met het 4de nummer of het serienummer wordt het enzym volledig gespecificeerd
4
