Biochemie II Inleiding
• Algemene metabolische principes hetzelfde in alle organismen dankzij:
– gemeenschappelijke evolutionaire oorsprong
– beperkingen opgelegd door wetten van de thermodynamica
• Variaties tussen organismen vnl. te wijten aan verschillen in de bronnen van energie,
levenswijzen
Vanwaar komt de energie om alle reacties aan te drijven?
Licht -> Fototrofen (= fotosynthese)
(An)organische verbindingen -> Chemotrofen
Vanwaar komen de nodige elektronen voor het maken van covalente bindingen?
Anorg. verbind. (H2O, NH3, H2S, Fe2+, ... ) -> Lithotrofen
Organische verbind. -> Organotrofen
Vanwaar komt de koolstof om een organisme op te bouwen?
CO2 (of zelden: CH4) -> Autotrofen (= kunnen cellulaire componenten
zelf synthetiseren)
Organische verbindingen -> Heterotrofen (= energie uit oxidatie organische
componenten => afhankelijk van autotrofen die deze ter beschikking stellen)
Aeroob: gebruiken enkel O2
Anaeroob: gebruiken sulfaat of nitraat
Facultatief anaeroob: kunnen zowel in aanwezigheid als afwezigheid van O2 groeien
Niet oxygene fotosynthese: den aan fotosynthese maar er ontstaat geen zuurstof
Chemosynthese: chemische energie gebruiken voor koolstoffixatie vb bij hydrothermale events
waar geen zonlicht is
• METABOLISME:
1) Het verkrijgen van energie, koolstof en elektronen (afbraak nutriënten, zonne-energie, ...)
2) Het verbruiken van energie, koolstof en elektronen voor het uitvoeren van cellulaire functies
(vb. synthese van moleculen eigen aan de cel)
, • Onderverdeling in:
1) Katabolisme = afbraak (= omgezet in kleinere eenvoudige eindproducten) => stellen energie
vrij
2) Anabolisme = biosynthese (= kleine, eenvoudige precursoren worden omgezet tot meer
complexe moleculen) => vereist energie
ANABOLISME EN KATABOLISME ZIJN GEKOPPELD
• NADH,NADPH,FADH2 => elektronendragers
Vb NADH heeft 2 elektronen meer dan NAD+
• Energie en elektronen worden dan afgegeven aan
anabolisme om zaken op te bouwen
• Precursor moleculen worden gebruikt om
macromoleculen te maken
• Nitrogene basen zijn de basen van nucleïnezuren
(A,T,C,G,U)
Met elkaar verbonden door gemeenschappelijke
intermediaren => ATP,NAD(P)H die geproduceerd
worden in de ene en verbruikt worden in de andere
ATP en NADPH zijn belangrijkste bronnen van vrije
energie voor anabole reacties
Acetyl-CoA: bestaat uit de 2-koolstof acetyl
eenheid verbonden met coenzyme A
Energie die wordt vrijgesteld bij de afbraak wordt
bewaard via synthese van ATP uit ADP + Pi of door
reductie van NAD(P)+ tot NAD(P)H
Pathway= reeks van opeenvolgende reacties gekatalyseerd door enzymen
Metabolieten: precursoren + intermediaren + producten (= verzamelnaam voor alle kleien
chemische verbindingen die bewerkt worden in de pathways)
Lineair: zet een enkel reactant om tot een eindproduct
Vertakt: vanuit vershcillende startpunten naar een centraal punt of omgekeerd
– Convergent: - verschillende precursoren worden omgezet tot hetzelfde product
– Divergent: - verschillende eindproducten worden gevormd uit dezelfde precursor molecule
Cyclisch: hetgeen dat je erin stopt als pathway helemaal doorlopen hebt je terug hetzelfde hebt
, Verschillende pathways gaan door in verschillende organellen -> vanwege
compartimentalisatie
Mitochondriën: energiefabriek (kreb cyclus,…)
Cytosol: fotosynthetisch organel
• Verschillen tussen organen en weefsels: bvb. de synthese van glucose gebeurt vnl. in de
lever bij de mens
• Isozymen zijn het gevolg van deze specialisatie:
– ze katalyseren dezelfde reactie
– ze worden gecodeerd door verschillende genen
– ze hebben verschillende kinetische en regulatorische eigenschappen
Prokaryoten : geen celorganellen, maar de metabolische processen kunnen wel gelokaliseerd
zijn in specifieke regio’s binnen het cytosol
Reacties worden uitgevoerd door enzymen
• Enzymen katalyseren nagenoeg alle reacties uit de katabole en anabole pathways.
• Verlagen de vrije energie van de transitietoestand: zonder enzymen zouden reacties té
traag doorgaan
• Veranderen NIET de vrije energieverandering van de reactie
• Kunnen wel een endergone reactie koppelen aan een exergone reactie, zodat deze eerste
toch kan doorgaan
• Reageren met specifieke substraten en vermijden zo de vorming van ongewenste en/of
toxische bijproducten => gaan alleen de gewenste rectie versnellen
Snelheid van de reactie => hoogte van transitietoestand
Spontaniteit => verschil in Gibbs rij energie
Grafiek: als G<0 => spontaan dus eind product lager
dan begin product
Met enzym: transitietoestand word lager=> begin- en
eindproduct blijft zelfde dus G blijft zelfde
Er kan eerst een endergone reactie zijn en dan een exergone reactie, de winst bij exergone
reactie kan gebruikt worden voor de endergone reactie => als totaal van de 2 reacties samen
kleiner is dan 0, dan kan totaal reactie doorgaan
Synthases: gebruiken geen ATP
Synthetasen; gebruiken wel ATP
• Algemene metabolische principes hetzelfde in alle organismen dankzij:
– gemeenschappelijke evolutionaire oorsprong
– beperkingen opgelegd door wetten van de thermodynamica
• Variaties tussen organismen vnl. te wijten aan verschillen in de bronnen van energie,
levenswijzen
Vanwaar komt de energie om alle reacties aan te drijven?
Licht -> Fototrofen (= fotosynthese)
(An)organische verbindingen -> Chemotrofen
Vanwaar komen de nodige elektronen voor het maken van covalente bindingen?
Anorg. verbind. (H2O, NH3, H2S, Fe2+, ... ) -> Lithotrofen
Organische verbind. -> Organotrofen
Vanwaar komt de koolstof om een organisme op te bouwen?
CO2 (of zelden: CH4) -> Autotrofen (= kunnen cellulaire componenten
zelf synthetiseren)
Organische verbindingen -> Heterotrofen (= energie uit oxidatie organische
componenten => afhankelijk van autotrofen die deze ter beschikking stellen)
Aeroob: gebruiken enkel O2
Anaeroob: gebruiken sulfaat of nitraat
Facultatief anaeroob: kunnen zowel in aanwezigheid als afwezigheid van O2 groeien
Niet oxygene fotosynthese: den aan fotosynthese maar er ontstaat geen zuurstof
Chemosynthese: chemische energie gebruiken voor koolstoffixatie vb bij hydrothermale events
waar geen zonlicht is
• METABOLISME:
1) Het verkrijgen van energie, koolstof en elektronen (afbraak nutriënten, zonne-energie, ...)
2) Het verbruiken van energie, koolstof en elektronen voor het uitvoeren van cellulaire functies
(vb. synthese van moleculen eigen aan de cel)
, • Onderverdeling in:
1) Katabolisme = afbraak (= omgezet in kleinere eenvoudige eindproducten) => stellen energie
vrij
2) Anabolisme = biosynthese (= kleine, eenvoudige precursoren worden omgezet tot meer
complexe moleculen) => vereist energie
ANABOLISME EN KATABOLISME ZIJN GEKOPPELD
• NADH,NADPH,FADH2 => elektronendragers
Vb NADH heeft 2 elektronen meer dan NAD+
• Energie en elektronen worden dan afgegeven aan
anabolisme om zaken op te bouwen
• Precursor moleculen worden gebruikt om
macromoleculen te maken
• Nitrogene basen zijn de basen van nucleïnezuren
(A,T,C,G,U)
Met elkaar verbonden door gemeenschappelijke
intermediaren => ATP,NAD(P)H die geproduceerd
worden in de ene en verbruikt worden in de andere
ATP en NADPH zijn belangrijkste bronnen van vrije
energie voor anabole reacties
Acetyl-CoA: bestaat uit de 2-koolstof acetyl
eenheid verbonden met coenzyme A
Energie die wordt vrijgesteld bij de afbraak wordt
bewaard via synthese van ATP uit ADP + Pi of door
reductie van NAD(P)+ tot NAD(P)H
Pathway= reeks van opeenvolgende reacties gekatalyseerd door enzymen
Metabolieten: precursoren + intermediaren + producten (= verzamelnaam voor alle kleien
chemische verbindingen die bewerkt worden in de pathways)
Lineair: zet een enkel reactant om tot een eindproduct
Vertakt: vanuit vershcillende startpunten naar een centraal punt of omgekeerd
– Convergent: - verschillende precursoren worden omgezet tot hetzelfde product
– Divergent: - verschillende eindproducten worden gevormd uit dezelfde precursor molecule
Cyclisch: hetgeen dat je erin stopt als pathway helemaal doorlopen hebt je terug hetzelfde hebt
, Verschillende pathways gaan door in verschillende organellen -> vanwege
compartimentalisatie
Mitochondriën: energiefabriek (kreb cyclus,…)
Cytosol: fotosynthetisch organel
• Verschillen tussen organen en weefsels: bvb. de synthese van glucose gebeurt vnl. in de
lever bij de mens
• Isozymen zijn het gevolg van deze specialisatie:
– ze katalyseren dezelfde reactie
– ze worden gecodeerd door verschillende genen
– ze hebben verschillende kinetische en regulatorische eigenschappen
Prokaryoten : geen celorganellen, maar de metabolische processen kunnen wel gelokaliseerd
zijn in specifieke regio’s binnen het cytosol
Reacties worden uitgevoerd door enzymen
• Enzymen katalyseren nagenoeg alle reacties uit de katabole en anabole pathways.
• Verlagen de vrije energie van de transitietoestand: zonder enzymen zouden reacties té
traag doorgaan
• Veranderen NIET de vrije energieverandering van de reactie
• Kunnen wel een endergone reactie koppelen aan een exergone reactie, zodat deze eerste
toch kan doorgaan
• Reageren met specifieke substraten en vermijden zo de vorming van ongewenste en/of
toxische bijproducten => gaan alleen de gewenste rectie versnellen
Snelheid van de reactie => hoogte van transitietoestand
Spontaniteit => verschil in Gibbs rij energie
Grafiek: als G<0 => spontaan dus eind product lager
dan begin product
Met enzym: transitietoestand word lager=> begin- en
eindproduct blijft zelfde dus G blijft zelfde
Er kan eerst een endergone reactie zijn en dan een exergone reactie, de winst bij exergone
reactie kan gebruikt worden voor de endergone reactie => als totaal van de 2 reacties samen
kleiner is dan 0, dan kan totaal reactie doorgaan
Synthases: gebruiken geen ATP
Synthetasen; gebruiken wel ATP
