Bespreek de coöperatieve binding van hemoglobine.
Coöperatieve binding = moleculair fenomeen waarbij de binding van 1 molecule
(ligand) aan een macromolecule (zoals een eiwit) de affiniteit voor de binding van
verdere liganden aan de resterende bindingsplaatsen van dat macromolecuul
beïnvloedt.
Hemoglobine (4 polypeptideketens α₂ β₂): vervoert O₂ naar weefsel en CO₂- en
H+-ionen naar de longen.
Myoglobine (1 polypeptideketen): opslag O₂ in spieren.
Identieke structuur maar hemoglobine bindt efficiënter (90% vs 7%)
- Complex heterocyclish proces. Beide binden O₂ op Fe-kern van de
heemgroep die door organische componenten (protoporfyrine) omgeven is
(4 pyroolringen).
- Waarom Fe? Het bindt met O₂ op reversibele wijze. Alles wordt gebouwd
rond Fe.
- Fe-kern bevat 6 bindingsplaatsen:
4-N-atomen van de pyroolringen cheleren/binden het Fe-atoom
1 proxymaal Histidineresidu
Soms 1 O₂ (oxymyoglobine of vrij desoxymoglobine).
Na binding O₂ herschikken de e- in Fe2+ zodanig dat ion kleiner wordt en
in porfyrine vak kan liggen. O₂ bindt op Fe en neemt een 6 de coördinatie
in. 5 van de 6 andere coördinaten zijn ingenomen door het proteïne
histidine. O₂ bindt loodrecht op histidine.
Fe is slecht oplosbaar in H₂O, omdat het oxideert naar Fe²⁺ of Fe³⁺.
Bij blootstelling aan O₂ wordt Fe onstabiel en kan het superoxide-
ionen (O₂⁻) vormen, die giftig zijn. Alles met O₂ heeft de neiging te
oxideren, wat risico’s met zich meebrengt, ook al is O₂ nodig voor
voedselvertering en -verwerking. In oxidatietoestand +2 (Fe²⁺) is ijzer
reactiever en beter oplosbaar dan Fe³⁺, maar ook gevoeliger voor
verdere oxidatie en potentieel giftig doordat het vrije radicalen kan
vormen. Deze reactiviteit maakt Fe²⁺ belangrijk in biologische
processen, maar vereist ook zorgvuldige regulatie om schade te
voorkomen.
, Fe3+ +
O₂-
Let op! Het is een evenwichtsreactie. Het is dus een dynamisch
proces. De bindingen worden dus telkens gebroken en gevormd.
Wel
Geen O₂
O₂
Binding met O₂ heeft invloed op quaternaire structuur.
Er is een groot verschil tussen O₂-gebonden hemoglobines en niet-O₂-
gebonden hemoglobines. Dit niet op monomeerniveau, maar wel op
quaternair niveau: monomeerpositie.
De 4 subunits roteren De 4 subunits roteren
moeilijk tegenover makkelijk tegenover
elkaar. elkaar.
Herschikkingen aan de a-b-dimeergrensvlakken bieden een pad voor
communicatie tussen de subunits. Er is sprake van een structurele
hefboom. De helices bewegen, waardoor het complex naar een meer
symmetrische toestand evolueert. Afhankelijk van de richting van de
beweging verandert de bindingsaffiniteit, waarbij O₂-binding het Fe-
atoom in het heemvlak verplaatst en zo allosterische signalering tussen
de subunits veroorzaakt.
Coöperatieve binding = moleculair fenomeen waarbij de binding van 1 molecule
(ligand) aan een macromolecule (zoals een eiwit) de affiniteit voor de binding van
verdere liganden aan de resterende bindingsplaatsen van dat macromolecuul
beïnvloedt.
Hemoglobine (4 polypeptideketens α₂ β₂): vervoert O₂ naar weefsel en CO₂- en
H+-ionen naar de longen.
Myoglobine (1 polypeptideketen): opslag O₂ in spieren.
Identieke structuur maar hemoglobine bindt efficiënter (90% vs 7%)
- Complex heterocyclish proces. Beide binden O₂ op Fe-kern van de
heemgroep die door organische componenten (protoporfyrine) omgeven is
(4 pyroolringen).
- Waarom Fe? Het bindt met O₂ op reversibele wijze. Alles wordt gebouwd
rond Fe.
- Fe-kern bevat 6 bindingsplaatsen:
4-N-atomen van de pyroolringen cheleren/binden het Fe-atoom
1 proxymaal Histidineresidu
Soms 1 O₂ (oxymyoglobine of vrij desoxymoglobine).
Na binding O₂ herschikken de e- in Fe2+ zodanig dat ion kleiner wordt en
in porfyrine vak kan liggen. O₂ bindt op Fe en neemt een 6 de coördinatie
in. 5 van de 6 andere coördinaten zijn ingenomen door het proteïne
histidine. O₂ bindt loodrecht op histidine.
Fe is slecht oplosbaar in H₂O, omdat het oxideert naar Fe²⁺ of Fe³⁺.
Bij blootstelling aan O₂ wordt Fe onstabiel en kan het superoxide-
ionen (O₂⁻) vormen, die giftig zijn. Alles met O₂ heeft de neiging te
oxideren, wat risico’s met zich meebrengt, ook al is O₂ nodig voor
voedselvertering en -verwerking. In oxidatietoestand +2 (Fe²⁺) is ijzer
reactiever en beter oplosbaar dan Fe³⁺, maar ook gevoeliger voor
verdere oxidatie en potentieel giftig doordat het vrije radicalen kan
vormen. Deze reactiviteit maakt Fe²⁺ belangrijk in biologische
processen, maar vereist ook zorgvuldige regulatie om schade te
voorkomen.
, Fe3+ +
O₂-
Let op! Het is een evenwichtsreactie. Het is dus een dynamisch
proces. De bindingen worden dus telkens gebroken en gevormd.
Wel
Geen O₂
O₂
Binding met O₂ heeft invloed op quaternaire structuur.
Er is een groot verschil tussen O₂-gebonden hemoglobines en niet-O₂-
gebonden hemoglobines. Dit niet op monomeerniveau, maar wel op
quaternair niveau: monomeerpositie.
De 4 subunits roteren De 4 subunits roteren
moeilijk tegenover makkelijk tegenover
elkaar. elkaar.
Herschikkingen aan de a-b-dimeergrensvlakken bieden een pad voor
communicatie tussen de subunits. Er is sprake van een structurele
hefboom. De helices bewegen, waardoor het complex naar een meer
symmetrische toestand evolueert. Afhankelijk van de richting van de
beweging verandert de bindingsaffiniteit, waarbij O₂-binding het Fe-
atoom in het heemvlak verplaatst en zo allosterische signalering tussen
de subunits veroorzaakt.
