2022 Biochemie
Biochemie
Deel 1: Inleiding
Metabolisme kunnen we indelen in:
- Anabool → lichaam maakt iets aan => lichaam is in toestand van energie-overschot
- Katabool → lichaam breekt iets af ter voorziening van energie => lichaam is in toestand van
energietekort
→ Duidelijk onderscheidt want deze reacties tegelijk uitvoeren ≠ efficiënt
Metabole flux zegt iets over de activiteit van het metabolisme → wordt beïnvloed door:
- Compartimentalisatie → pathways worden van elkaar gescheiden in de cel → zo kunnen we
ze simultaan laten verlopen zonder rechtstreeks contact
- Enzymen
- Cofactoren → metabole pathways op elkaar afstemmen door cofactoren te delen
- Proteïne-synthese
Deel 2: Enzymologie
Enzymen hebben een actieve site voor substraatbinding → na binding vormt er zich een enzyme-
substraatcomplex met conformationele verandering tot gevolg → na de reactie hebben de enzymen
terug hun oorspronkelijke vorm
Er zijn 2 types reacties:
- Energie gunstig = exergoon → gebeurt spontaan
- Energie ongunstig = endergoon → energie voor nodig
→ ∆G = Gibbs vrije energie → negatief bij exergone en positief bij endergone reacties
1
,2022 Biochemie
∆G zegt iets over richting van de reactie maar niet over de snelheid (vb. een sterk exergone reactie
kan heel traag verlopen) → snelheid afhankelijk van substraat en product maar ook van
transitietoestand → transitietoestand is energie ongunstig (=> instabiel) en daardoor een
snelheidsbeperkende stap (energetische barrière)
Enzymen → verlagen de energie nodig voor de transitietoestand => versnellen reactie → hierdoor
heeft bijna elke reactie de nodige enzymen → hebben buiten het beïnvloeden van de snelheid nog
voordelen:
- Verhoogde specificiteit → gaan enkel bepaalde substraten omvormen → voorkomt chaos in
metabolisme
- Controle → moeten meestal geactiveerd worden door bv. feedback mechanismen
- Milde condities → enzymen zorgen ervoor dat bepaalde reacties in de milde
lichaamscondities kunnen doorgaan
Bij het vormen van een ES-complex wordt er gezorgd voor een zo ideaal mogelijke configuratie → er
is een bepaalde conformationele gelijkenis waardoor enzyme substraat herkend maar bij binding
gaat enzyme van vorm veranderen + enzyme is een eiwit => bestaat uit AZ → de functionele
groepen op actieve site kunnen zich naar substraat richten en zo de reactie beïnvloeden
→ Induced fit model → affiniteit verhoogt op moment van binding
=> Principes van specificiteit:
- Geometrische compatibiliteit → substraat gaat passen MAAR niet 100% => lock and key-
model te simplistisch
- Fysisch → ladingen, mogelijkheid door waterstofbruggen, … door AZ verhogen
compatibiliteit
Enzymen verhogen de snelheid door:
- Katalyse door nabijheid → enzymen zorgen ervoor dat producten die elkaar nodig hebben
voor een reactie in elkaars nabijheid gebracht worden (t.h.v. de actieve site)
- Chemische katalyse → 2 soorten:
• Zuur-base katalyse → bepaalde chemische reacties faciliteren door enzyme en
substraat te laten reageren als zuur en base
Vb. zuur (A)
2
,2022 Biochemie
Vb. base (B)
• Covalente katalyse → i.p.v. tijdelijke bindingen zoals bij zuur-base katalyse gaat het
enzyme hier een covalente binding aan tot hij uiteindelijk weer naar de originele
toestand teruggebracht wordt
Vb.
- Katalyse door configuratie → enzyme gaat configuratiewijziging ondergaan bij
substraatbinding → gevormd complex is gepredisponeerd om product(en) te vormen
Vb.
→ Enzyme gaat de transitietoestand stabiliseren om de activatie-energie te verlagen
Coenzymen/cofactoren → maken de enzymen tot een volledig functioneel geheel → zonder hebben
we enkel een apoenzyme = inactief → nooit aminozuren (of dus proteïnen)
- Cofactoren
• Anorganisch
• Katalyse
• Metaalionen
- Co-enzymen
• Organisch
• Katalyse
• Vitamines
• Tijdelijk gebonden (cosubstraat; vb. NAD) of steeds gebonden (prosthetische groep;
vb. FAD)
3
, 2022 Biochemie
Kinetiek → studie van snelheid van enzyme-gekatalyseerde chemische reacties en welke factoren
deze beïnvloeden
Verschillende factoren beïnvloeden de enzymewerking:
- Substraatconcentratie
- Productconcentratie
- Temperatuur
- pH
→ Beïnvloeden allemaal de reactieconstante K (of bij evenwicht Keq)
Factoren die snelheid beïnvloeden:
- Substraatconcentratie → afhankelijk van kinetiek die enzyme heeft:
• Michaelis-Menten kinetiek
• Allosterische kinetiek → hebben hogere substraatconcentratie nodig voor ze
overgaan tot hoge reactiesnelheid → worden ook wel sleutelenzymen genoemd
omdat zij alle andere reacties hierdoor kunnen beïnvloeden → wanneer deze actief
worden volgt al de rest doordat andere enzymen meestal wel MM-kinetiek volgen
- Temperatuur → menselijke enzymen meestal optimaal actief tussen 35 en 40°C → boven
deze temperatuur zullen ze denatureren en onder deze temperatuur zullen ze inactiever zijn
- pH → menselijke enzymen zullen gemiddeld optimaal werken bij een pH van ±7 maar dit is
afhankelijk per enzyme (vb. enzymen in maag zullen bij zeer lage pH optimaal actief zijn)
Michaelis-Menten kinetiek:
→ KM = Michaelis-Menten constante → geeft het punt aan waarop de snelheid halverwege de
maximale snelheid ligt → op dit punt zullen de concentraties substraat en enzyme aan elkaar gelijk
zijn → hiervoor is de substraatconcentratie lager en hierna is die hoger dan de enzymconcentratie
4
Biochemie
Deel 1: Inleiding
Metabolisme kunnen we indelen in:
- Anabool → lichaam maakt iets aan => lichaam is in toestand van energie-overschot
- Katabool → lichaam breekt iets af ter voorziening van energie => lichaam is in toestand van
energietekort
→ Duidelijk onderscheidt want deze reacties tegelijk uitvoeren ≠ efficiënt
Metabole flux zegt iets over de activiteit van het metabolisme → wordt beïnvloed door:
- Compartimentalisatie → pathways worden van elkaar gescheiden in de cel → zo kunnen we
ze simultaan laten verlopen zonder rechtstreeks contact
- Enzymen
- Cofactoren → metabole pathways op elkaar afstemmen door cofactoren te delen
- Proteïne-synthese
Deel 2: Enzymologie
Enzymen hebben een actieve site voor substraatbinding → na binding vormt er zich een enzyme-
substraatcomplex met conformationele verandering tot gevolg → na de reactie hebben de enzymen
terug hun oorspronkelijke vorm
Er zijn 2 types reacties:
- Energie gunstig = exergoon → gebeurt spontaan
- Energie ongunstig = endergoon → energie voor nodig
→ ∆G = Gibbs vrije energie → negatief bij exergone en positief bij endergone reacties
1
,2022 Biochemie
∆G zegt iets over richting van de reactie maar niet over de snelheid (vb. een sterk exergone reactie
kan heel traag verlopen) → snelheid afhankelijk van substraat en product maar ook van
transitietoestand → transitietoestand is energie ongunstig (=> instabiel) en daardoor een
snelheidsbeperkende stap (energetische barrière)
Enzymen → verlagen de energie nodig voor de transitietoestand => versnellen reactie → hierdoor
heeft bijna elke reactie de nodige enzymen → hebben buiten het beïnvloeden van de snelheid nog
voordelen:
- Verhoogde specificiteit → gaan enkel bepaalde substraten omvormen → voorkomt chaos in
metabolisme
- Controle → moeten meestal geactiveerd worden door bv. feedback mechanismen
- Milde condities → enzymen zorgen ervoor dat bepaalde reacties in de milde
lichaamscondities kunnen doorgaan
Bij het vormen van een ES-complex wordt er gezorgd voor een zo ideaal mogelijke configuratie → er
is een bepaalde conformationele gelijkenis waardoor enzyme substraat herkend maar bij binding
gaat enzyme van vorm veranderen + enzyme is een eiwit => bestaat uit AZ → de functionele
groepen op actieve site kunnen zich naar substraat richten en zo de reactie beïnvloeden
→ Induced fit model → affiniteit verhoogt op moment van binding
=> Principes van specificiteit:
- Geometrische compatibiliteit → substraat gaat passen MAAR niet 100% => lock and key-
model te simplistisch
- Fysisch → ladingen, mogelijkheid door waterstofbruggen, … door AZ verhogen
compatibiliteit
Enzymen verhogen de snelheid door:
- Katalyse door nabijheid → enzymen zorgen ervoor dat producten die elkaar nodig hebben
voor een reactie in elkaars nabijheid gebracht worden (t.h.v. de actieve site)
- Chemische katalyse → 2 soorten:
• Zuur-base katalyse → bepaalde chemische reacties faciliteren door enzyme en
substraat te laten reageren als zuur en base
Vb. zuur (A)
2
,2022 Biochemie
Vb. base (B)
• Covalente katalyse → i.p.v. tijdelijke bindingen zoals bij zuur-base katalyse gaat het
enzyme hier een covalente binding aan tot hij uiteindelijk weer naar de originele
toestand teruggebracht wordt
Vb.
- Katalyse door configuratie → enzyme gaat configuratiewijziging ondergaan bij
substraatbinding → gevormd complex is gepredisponeerd om product(en) te vormen
Vb.
→ Enzyme gaat de transitietoestand stabiliseren om de activatie-energie te verlagen
Coenzymen/cofactoren → maken de enzymen tot een volledig functioneel geheel → zonder hebben
we enkel een apoenzyme = inactief → nooit aminozuren (of dus proteïnen)
- Cofactoren
• Anorganisch
• Katalyse
• Metaalionen
- Co-enzymen
• Organisch
• Katalyse
• Vitamines
• Tijdelijk gebonden (cosubstraat; vb. NAD) of steeds gebonden (prosthetische groep;
vb. FAD)
3
, 2022 Biochemie
Kinetiek → studie van snelheid van enzyme-gekatalyseerde chemische reacties en welke factoren
deze beïnvloeden
Verschillende factoren beïnvloeden de enzymewerking:
- Substraatconcentratie
- Productconcentratie
- Temperatuur
- pH
→ Beïnvloeden allemaal de reactieconstante K (of bij evenwicht Keq)
Factoren die snelheid beïnvloeden:
- Substraatconcentratie → afhankelijk van kinetiek die enzyme heeft:
• Michaelis-Menten kinetiek
• Allosterische kinetiek → hebben hogere substraatconcentratie nodig voor ze
overgaan tot hoge reactiesnelheid → worden ook wel sleutelenzymen genoemd
omdat zij alle andere reacties hierdoor kunnen beïnvloeden → wanneer deze actief
worden volgt al de rest doordat andere enzymen meestal wel MM-kinetiek volgen
- Temperatuur → menselijke enzymen meestal optimaal actief tussen 35 en 40°C → boven
deze temperatuur zullen ze denatureren en onder deze temperatuur zullen ze inactiever zijn
- pH → menselijke enzymen zullen gemiddeld optimaal werken bij een pH van ±7 maar dit is
afhankelijk per enzyme (vb. enzymen in maag zullen bij zeer lage pH optimaal actief zijn)
Michaelis-Menten kinetiek:
→ KM = Michaelis-Menten constante → geeft het punt aan waarop de snelheid halverwege de
maximale snelheid ligt → op dit punt zullen de concentraties substraat en enzyme aan elkaar gelijk
zijn → hiervoor is de substraatconcentratie lager en hierna is die hoger dan de enzymconcentratie
4
