Biochemie:
(voor schema’s zie PP)
1) Inleiding
• Wat = biochemie?
o Som van alle chemische reacties die in ons lichaam (cellen)
plaatsvinden.
• Metabolisme
o Anabool
§ Lichaam = iets aanmaken bij E-overschot
§ Grote moleculen maken van kleine moleculen
• AZ, vetzuren, koolhydraten, nucleobases
§ E nodig hebben (dus enkel in energetisch gunstige toestand)
o Katabool
§ Grotere moleculen afbreken
• Proteïnen, fosfolipiden, polysacchariden, DNA/RNA
§ E vrijkomen
à NOOIT door elkaar (≠ energetisch efficiënt)
• Metabolische flux
o Extracellulaire signalen
§ Transcriptie + translatie
§ Compartimentalisatie
§ Cofactoren
§ Regulatie van enzymen
o = hoe actief bepaalde metabole wegen binnen metabolisme
2) Enzymologie
A. Werkingsmechanisme
• Enzym
o = eiwitten met actieve site à substraat binden op deze site à
vorming van enzymsubstraatcomplex à substraat omvormen à
enzym = terug naar oorspronkelijke vorm
• Energie
o 2 types reacties
§ Energetisch gunstig
• = exergoon
• = spontaan
• DG<0 (Esubstraat A > Eproduct B)
§ Energetisch ongunstig
1
, • = endergoon
• = E nodig om reactie tot stand te brengen
• DG>0 (Esubstraat A < Eproduct B)
• Meeste reacties in ons lichaam
o DG (= Gibbs vrije E) à richting (≠ snelheid)
§ Als DG = 0 à evenwicht tussen substraat + product
• Reactiesnelheid
o Substraat (A)
o Product (B)
o Transitietoestand (A-B)
§ Niet A want nog niet alle bindingen = verbroken
§ Niet B want nog niet alle bindingen = gemaakt
§ = energetisch ongunstig (‘energetische barrière)
§ = snelheidsbeperkende stap
• Enzymen
o = katalysatoren
§ Snellere overgang van A naar B (Energetische barrière naar
beneden)
• BV. carboxy anhydrase in speeksel voor H2CO3 sneller om
te zetten naar CO2 + H2O
o Eigenschappen
§ Reactiesnelheid doen toenemen
§ Bepaalde enzymen = specifieke substraten omvormen naar
product
§ Gecontroleerde werking (wat = werken + wat niet volgens
energetische toestand)
§ Milde condities (lichaamsT, pH van lichaam)
o Inborn error = enzymdefficiëntie
o Actieve site
§ Specifieke substraten = binden
• Enzym + substraat = in elkaar passen (conformationele
gelijkenissen) à enzym van vorm veranderen
§ Enzym = aaneenschakeling van AZ è zijketens positioneren om
binding te faciliteren (= een zo ideaal mogelijke configuratie)
2
,o Specificiteit
§ Lock and key: minder efficient
§ Geometrisch à bij elkaar passen
§ Fysisch à interacties in substraat + enzyme
è induced fit: na binding = conformatie veranderen
è affiniteit verhogen voor substraat
§ Reactie met meerdere substraten à enzyme = beide
substraten positioneren voor effectieve reactie
o Reactiesnelheid
§ = transitietoestad verlagen (Eactivering = dalen) door:
• Katalyse door nabijheid
o Zorgen dat substraten + cofactoren = dicht bij
elkaar (bij actieve site)
• Chemische katalyse
o Zuur-base katalyse
§ Enzym = voor + na reactie identiek
• Zuur: protonen afgeven
• Base: protonen opnemen
§ Tijdelijke binding
o Covalente katalyse
§ Niet direct nieuwe binding ç e- =
verplaatsen
§ In intermediaire toestand = enzym covalent
gebonden aan substraat
• Katalyse door configuratie
o Bindingen breken + aangaan
o Substraat al omvormen naar iets gelijkend op
product
§ 3 mogelijke situaties
• Geen enzym à heel energetisch ongunstig
• Volledige complimentariteit à lock and key: stabilisatie
van vorm van substraat (≠ efficiënt)
• Zekere complementariteit à energetisch gunstiger
o Co-enzymen/cofactoren
§ = zorgen voor functioneel enzyme
• Apoenzyme = enkel enzyme zelf (zelden functioneel)
• Holoenzyme = enzyme met binding co-enzyme/cofactor
3
, § Cofactor
• ≠ proteïne
• Inorganisch
• Katalyse
• Metaalionen (bv. zink)
§ Co-enzyme
• ≠ proteïne
• Organisch (C + H)
• Katalyse
• Vitamines
o Tijdelijk gebonden
§ = cosubstraat (bv. NAD+)
o Steeds gebonden
§ = prosthetische groep (bv. FAD)
B. Kinetiek
• = studie van snelheid van enzyme-gekatalyseerde chemische reacties
• Factoren die snelheid beïnvloeden:
o Substraatconcentratie (hoe meer substraat aangeboden à hoe
sneller)
o Temperatuur
o pH
o productconcentratie (veel product è negatieve feedback à enzyme
temperen)
• Substraatconcentratie
o enzymes met Michaelis-Menten kinetiek
§ Hyperbolische grafiek
§ Als substraatconcentratie = stijgen è lichte snelheidstoename
• Op moment van verzadiging van enzymen = plateau
§ Michaelis-Menten kinetiek
• Michaelis-Menten constante = helft van
maximumsnelheid
o Maximumsnelheid = bij verzadiging van enzymen
"!"# [$]
• Effect van substraatconcentratie: 𝑣! =
&! [$]
• Km = substraatconcentratie
o Lage Km = hoge affiniteit voor substraat (= ook als
weinig substraat = aanwezig à omvormen)
• Verschillende grafieken zie PP
4
(voor schema’s zie PP)
1) Inleiding
• Wat = biochemie?
o Som van alle chemische reacties die in ons lichaam (cellen)
plaatsvinden.
• Metabolisme
o Anabool
§ Lichaam = iets aanmaken bij E-overschot
§ Grote moleculen maken van kleine moleculen
• AZ, vetzuren, koolhydraten, nucleobases
§ E nodig hebben (dus enkel in energetisch gunstige toestand)
o Katabool
§ Grotere moleculen afbreken
• Proteïnen, fosfolipiden, polysacchariden, DNA/RNA
§ E vrijkomen
à NOOIT door elkaar (≠ energetisch efficiënt)
• Metabolische flux
o Extracellulaire signalen
§ Transcriptie + translatie
§ Compartimentalisatie
§ Cofactoren
§ Regulatie van enzymen
o = hoe actief bepaalde metabole wegen binnen metabolisme
2) Enzymologie
A. Werkingsmechanisme
• Enzym
o = eiwitten met actieve site à substraat binden op deze site à
vorming van enzymsubstraatcomplex à substraat omvormen à
enzym = terug naar oorspronkelijke vorm
• Energie
o 2 types reacties
§ Energetisch gunstig
• = exergoon
• = spontaan
• DG<0 (Esubstraat A > Eproduct B)
§ Energetisch ongunstig
1
, • = endergoon
• = E nodig om reactie tot stand te brengen
• DG>0 (Esubstraat A < Eproduct B)
• Meeste reacties in ons lichaam
o DG (= Gibbs vrije E) à richting (≠ snelheid)
§ Als DG = 0 à evenwicht tussen substraat + product
• Reactiesnelheid
o Substraat (A)
o Product (B)
o Transitietoestand (A-B)
§ Niet A want nog niet alle bindingen = verbroken
§ Niet B want nog niet alle bindingen = gemaakt
§ = energetisch ongunstig (‘energetische barrière)
§ = snelheidsbeperkende stap
• Enzymen
o = katalysatoren
§ Snellere overgang van A naar B (Energetische barrière naar
beneden)
• BV. carboxy anhydrase in speeksel voor H2CO3 sneller om
te zetten naar CO2 + H2O
o Eigenschappen
§ Reactiesnelheid doen toenemen
§ Bepaalde enzymen = specifieke substraten omvormen naar
product
§ Gecontroleerde werking (wat = werken + wat niet volgens
energetische toestand)
§ Milde condities (lichaamsT, pH van lichaam)
o Inborn error = enzymdefficiëntie
o Actieve site
§ Specifieke substraten = binden
• Enzym + substraat = in elkaar passen (conformationele
gelijkenissen) à enzym van vorm veranderen
§ Enzym = aaneenschakeling van AZ è zijketens positioneren om
binding te faciliteren (= een zo ideaal mogelijke configuratie)
2
,o Specificiteit
§ Lock and key: minder efficient
§ Geometrisch à bij elkaar passen
§ Fysisch à interacties in substraat + enzyme
è induced fit: na binding = conformatie veranderen
è affiniteit verhogen voor substraat
§ Reactie met meerdere substraten à enzyme = beide
substraten positioneren voor effectieve reactie
o Reactiesnelheid
§ = transitietoestad verlagen (Eactivering = dalen) door:
• Katalyse door nabijheid
o Zorgen dat substraten + cofactoren = dicht bij
elkaar (bij actieve site)
• Chemische katalyse
o Zuur-base katalyse
§ Enzym = voor + na reactie identiek
• Zuur: protonen afgeven
• Base: protonen opnemen
§ Tijdelijke binding
o Covalente katalyse
§ Niet direct nieuwe binding ç e- =
verplaatsen
§ In intermediaire toestand = enzym covalent
gebonden aan substraat
• Katalyse door configuratie
o Bindingen breken + aangaan
o Substraat al omvormen naar iets gelijkend op
product
§ 3 mogelijke situaties
• Geen enzym à heel energetisch ongunstig
• Volledige complimentariteit à lock and key: stabilisatie
van vorm van substraat (≠ efficiënt)
• Zekere complementariteit à energetisch gunstiger
o Co-enzymen/cofactoren
§ = zorgen voor functioneel enzyme
• Apoenzyme = enkel enzyme zelf (zelden functioneel)
• Holoenzyme = enzyme met binding co-enzyme/cofactor
3
, § Cofactor
• ≠ proteïne
• Inorganisch
• Katalyse
• Metaalionen (bv. zink)
§ Co-enzyme
• ≠ proteïne
• Organisch (C + H)
• Katalyse
• Vitamines
o Tijdelijk gebonden
§ = cosubstraat (bv. NAD+)
o Steeds gebonden
§ = prosthetische groep (bv. FAD)
B. Kinetiek
• = studie van snelheid van enzyme-gekatalyseerde chemische reacties
• Factoren die snelheid beïnvloeden:
o Substraatconcentratie (hoe meer substraat aangeboden à hoe
sneller)
o Temperatuur
o pH
o productconcentratie (veel product è negatieve feedback à enzyme
temperen)
• Substraatconcentratie
o enzymes met Michaelis-Menten kinetiek
§ Hyperbolische grafiek
§ Als substraatconcentratie = stijgen è lichte snelheidstoename
• Op moment van verzadiging van enzymen = plateau
§ Michaelis-Menten kinetiek
• Michaelis-Menten constante = helft van
maximumsnelheid
o Maximumsnelheid = bij verzadiging van enzymen
"!"# [$]
• Effect van substraatconcentratie: 𝑣! =
&! [$]
• Km = substraatconcentratie
o Lage Km = hoge affiniteit voor substraat (= ook als
weinig substraat = aanwezig à omvormen)
• Verschillende grafieken zie PP
4
