Samenvatting Kinetiek – Biochemie
2022-2023
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Hoorcollege 1
Herhaling eerste jaar:
Gemeenschappelijke eigenschappen:
- Elk enzym is een eiwit en een eiwit is opgebouwd uit aminozuren.
- Een enzym is ook een katalysator want het versnelt of vertraagt reacties.
- Enzymen zijn globulair wateroplosbaar. (= Globulaire eiwitten zijn goed wateroplosbaar en
hebben een hydrofoob effect: dit is de drijfveer voor het spontaan oprollen van globulaire
eiwitten in waterige omgeving. De tertiaire structuur wordt gestabiliseerd door ionbinding,
disulfidebruggen & H-bruggen.
- Enzymen versnellen de reactie met 109 tot 1014 maal (in theorie) in praktijk is dit
onmogelijk
- Ze katalyseren elke chemische reactie in een organisme
- Enzymen worden niet verbruikt, ze nemen geen deel aan de reactie waardoor ze na reactie
opnieuw bruikbaar zijn voor een volgende reactie te versnellen of te vertragen.
- Enzymen komen voor in lage concentratie (10-11M) een kleine hoeveelheid is al voldoende
op alle reacties te laten verlopen
- Enzymen worden na verloop van tijd vervangen (verliezen hun kracht van werking in de
oplossing)
- Enzymen zijn op lage temperatuur en hebben een neutrale pH elk enzym heeft zijn eigen
optimale temperatuur (rond de 36 graden) dus er is geen ideale temperatuur voor alle
enzymen
- Enzymen denatureren (= eiwit verliest zijn structuur, aminozuren hangen sterk aan elkaar,
maar de zijketens gaan heel makkelijk beginnen breken)
Werking van enzymen:
- Katalytische werking:
De activatie-energie zorgt ervoor dat er een reactie
optreedt door botsingen.
Enzymatische katalyse is het proces waarbij
een chemische reactie in de cellen van
levende organismen wordt versneld of op gang wordt
gebracht door daarvoor gespecificeerde enzymen.
Enzymatische katalyse vindt plaats in het actieve centrum van een enzymmolecuul: de plaats
waar het substraat bindt. Het enzym kan deel uitmaken van een groot eiwitcomplex, en is
soms verbonden met een cofactor (zoals NAD). De katalyse van biochemische reacties in
cellen is essentieel voor de overleving van een organisme: ongekatalyseerde reacties bij
lichaamstemperatuur en normale druk hebben een veel te lage reactiesnelheid.
Het mechanisme van enzymatische katalyse is in principe hetzelfde als iedere andere vorm
van chemische katalyse. Enzymen zorgen ervoor dat de activeringsenergie van een reactie
wordt verlaagd, door een of meerdere overgangscomplexen te vormen. Net als bij andere
Pagina 1 van 44
, katalysatoren worden enzymen niet verbruikt tijdens de reactie, zodat het enzym blijvend
kan functioneren.
Een katalytische werking is sterk afhankelijk van de structuur van het eiwit:
De functionaliteit van een eiwit is in de eerste plaats afhankelijk van de structuur, dit geldt
ook bij een enzym. Enkel met de juiste structuur zullen de vereiste aminozuren bijeen komen
om de actieve site te vormen.
- Actief centrum:
Het actief centrum werkt volgens het sleutel-slot principe.
Enkel het substraat die past op het bijhorende enzym zal
als een sleutel passen op het slot.
Als het substraat niet past op het enzym, dan zal er geen
enzym-substraat complex worden gevormd.
Pas wanneer het juiste substraat is kunnen binden op het
overeenkomstige enzym, zal het enzym flexibeler zijn. = induced fit
- Specificiteit:
o Enzymen gaan slecht één specifieke reactie laten plaatsvinden (GEVOLG: heel veel
enzymen)
o Een substraat past niet op meerdere enzymen, maar zijn specifiek per enzym apart
o Zwakke specificiteit/ groepsspecificiteit
o Absolute specificiteit
Wanneer wij een vrije energie-diagram tekenen voor de simpele reactie A ---> B,
waarbij de vrije energie van A hoger is dan van B (negatieve ΔG) zal de omzetting
van A naar B gunstig zijn. Voor deze reactie geldt echter dat de reactie door een
energiebarrière moet : de transitie- of activatiestaat. De rol van het enzym is om
de vrije energie van de activatie te verlagen zodat de reactie gemakkelijker
verloopt.
De omgekeerde reactie B ---> A verloopt ook via een activatiestaat die door een enzym
verlaagd kan worden, maar omdat de ΔG positief is kan de reactie alleen verlopen als er
energie in het systeem wordt gestopt. Dit gebeurt door een reactie met positieve ΔG te
koppelen aan een reactie met zeer sterk negatieve ΔG zodat het netto ΔG weer negatief is.
Pagina 2 van 44
,- Controlemechanismen op enzymactiviteit:
Controlemechanismen: hoe kan de cel de activiteit van het enzym controleren?
o Controle via synthese
o Controle via wijzigingen in de covalente structuur
Eenmaal een covalente binding is gevormd kan je niet meer terug. Dan is het die
binding.
Eenmaal een enzym is gevormd, heb je dat enzym.
o Allosterische controle
Allosterische regulatie is de regulatie van een enzym of een
ander proteïne door binding aan een effectormolecuul bij de
allosterische zijde van het proteïne, hetgeen een andere zijde is
dan de actieve zijde van het proteïne. Een effector is een
molecuul dat zich aan een proteïne bindt en daarbij de activiteit
van het proteïne beïnvloedt. Effectoren die de activiteit van het
proteïne verhogen worden allosterische
activatoren (allosterische agonisten) genoemd, terwijl degenen
die deze verminderen allosterische onderdrukkers (allosterische
antagonisten) heten.
Allosterie omvat de verandering van de ruimtelijke structuur, waardoor de werking
van het actieve centrum beïnvloed wordt.
Pagina 3 van 44
, Bij het gebruik van een inhibitor valt de regulatie stil.
Beïnvloeden van enzymwerking:
- Temperatuur
Heel koude temperatuur zorgt ervoor dat de enzymen
niet meer werken. Ze hebben niet genoeg kinetische
energie waardoor de enzymen stil vallen. Koude
temperaturen zijn wel ideaal om enzymen te gaan
bewaren.
Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de reactie
verloopt want de kinetische energie neemt telkens toe tot
een bepaalde grens.
Vanaf die grens neemt de temperatuur weer heel snel af dit omdat de grote hoeveelheid van
kinetische energie ervoor zorgt dat het eiwit gaat denatureren. Eenmaal de structuur
verloren is, komt ze niet meer terug en dus is die kapot.
- pH
Heel lage en hoge pH zorgt ervoor dat de enzymen niet meer
werken. Ze hebben niet genoeg kinetische energie waardoor
de enzymen stil vallen.
Hoe hoger de pH, hoe sneller de reactie verloopt want de
kinetische energie neemt telkens toe tot een bepaalde grens.
Vanaf die grens neemt de pH heel snel af omdat de grote
hoeveelheid van kinetische energie ervoor zorgt dat het eiwit
gaat denatureren. Eenmaal de structuur verloren is, komt ze niet meer terug dus is die kapot.
In het labo moet je altijd in tabellen opzoek gaan naar de ideale pH van een molecule en daar
de juiste bijhorende buffer bij gebruiken.
- enzymconcentratie
Pagina 4 van 44
2022-2023
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Hoorcollege 1
Herhaling eerste jaar:
Gemeenschappelijke eigenschappen:
- Elk enzym is een eiwit en een eiwit is opgebouwd uit aminozuren.
- Een enzym is ook een katalysator want het versnelt of vertraagt reacties.
- Enzymen zijn globulair wateroplosbaar. (= Globulaire eiwitten zijn goed wateroplosbaar en
hebben een hydrofoob effect: dit is de drijfveer voor het spontaan oprollen van globulaire
eiwitten in waterige omgeving. De tertiaire structuur wordt gestabiliseerd door ionbinding,
disulfidebruggen & H-bruggen.
- Enzymen versnellen de reactie met 109 tot 1014 maal (in theorie) in praktijk is dit
onmogelijk
- Ze katalyseren elke chemische reactie in een organisme
- Enzymen worden niet verbruikt, ze nemen geen deel aan de reactie waardoor ze na reactie
opnieuw bruikbaar zijn voor een volgende reactie te versnellen of te vertragen.
- Enzymen komen voor in lage concentratie (10-11M) een kleine hoeveelheid is al voldoende
op alle reacties te laten verlopen
- Enzymen worden na verloop van tijd vervangen (verliezen hun kracht van werking in de
oplossing)
- Enzymen zijn op lage temperatuur en hebben een neutrale pH elk enzym heeft zijn eigen
optimale temperatuur (rond de 36 graden) dus er is geen ideale temperatuur voor alle
enzymen
- Enzymen denatureren (= eiwit verliest zijn structuur, aminozuren hangen sterk aan elkaar,
maar de zijketens gaan heel makkelijk beginnen breken)
Werking van enzymen:
- Katalytische werking:
De activatie-energie zorgt ervoor dat er een reactie
optreedt door botsingen.
Enzymatische katalyse is het proces waarbij
een chemische reactie in de cellen van
levende organismen wordt versneld of op gang wordt
gebracht door daarvoor gespecificeerde enzymen.
Enzymatische katalyse vindt plaats in het actieve centrum van een enzymmolecuul: de plaats
waar het substraat bindt. Het enzym kan deel uitmaken van een groot eiwitcomplex, en is
soms verbonden met een cofactor (zoals NAD). De katalyse van biochemische reacties in
cellen is essentieel voor de overleving van een organisme: ongekatalyseerde reacties bij
lichaamstemperatuur en normale druk hebben een veel te lage reactiesnelheid.
Het mechanisme van enzymatische katalyse is in principe hetzelfde als iedere andere vorm
van chemische katalyse. Enzymen zorgen ervoor dat de activeringsenergie van een reactie
wordt verlaagd, door een of meerdere overgangscomplexen te vormen. Net als bij andere
Pagina 1 van 44
, katalysatoren worden enzymen niet verbruikt tijdens de reactie, zodat het enzym blijvend
kan functioneren.
Een katalytische werking is sterk afhankelijk van de structuur van het eiwit:
De functionaliteit van een eiwit is in de eerste plaats afhankelijk van de structuur, dit geldt
ook bij een enzym. Enkel met de juiste structuur zullen de vereiste aminozuren bijeen komen
om de actieve site te vormen.
- Actief centrum:
Het actief centrum werkt volgens het sleutel-slot principe.
Enkel het substraat die past op het bijhorende enzym zal
als een sleutel passen op het slot.
Als het substraat niet past op het enzym, dan zal er geen
enzym-substraat complex worden gevormd.
Pas wanneer het juiste substraat is kunnen binden op het
overeenkomstige enzym, zal het enzym flexibeler zijn. = induced fit
- Specificiteit:
o Enzymen gaan slecht één specifieke reactie laten plaatsvinden (GEVOLG: heel veel
enzymen)
o Een substraat past niet op meerdere enzymen, maar zijn specifiek per enzym apart
o Zwakke specificiteit/ groepsspecificiteit
o Absolute specificiteit
Wanneer wij een vrije energie-diagram tekenen voor de simpele reactie A ---> B,
waarbij de vrije energie van A hoger is dan van B (negatieve ΔG) zal de omzetting
van A naar B gunstig zijn. Voor deze reactie geldt echter dat de reactie door een
energiebarrière moet : de transitie- of activatiestaat. De rol van het enzym is om
de vrije energie van de activatie te verlagen zodat de reactie gemakkelijker
verloopt.
De omgekeerde reactie B ---> A verloopt ook via een activatiestaat die door een enzym
verlaagd kan worden, maar omdat de ΔG positief is kan de reactie alleen verlopen als er
energie in het systeem wordt gestopt. Dit gebeurt door een reactie met positieve ΔG te
koppelen aan een reactie met zeer sterk negatieve ΔG zodat het netto ΔG weer negatief is.
Pagina 2 van 44
,- Controlemechanismen op enzymactiviteit:
Controlemechanismen: hoe kan de cel de activiteit van het enzym controleren?
o Controle via synthese
o Controle via wijzigingen in de covalente structuur
Eenmaal een covalente binding is gevormd kan je niet meer terug. Dan is het die
binding.
Eenmaal een enzym is gevormd, heb je dat enzym.
o Allosterische controle
Allosterische regulatie is de regulatie van een enzym of een
ander proteïne door binding aan een effectormolecuul bij de
allosterische zijde van het proteïne, hetgeen een andere zijde is
dan de actieve zijde van het proteïne. Een effector is een
molecuul dat zich aan een proteïne bindt en daarbij de activiteit
van het proteïne beïnvloedt. Effectoren die de activiteit van het
proteïne verhogen worden allosterische
activatoren (allosterische agonisten) genoemd, terwijl degenen
die deze verminderen allosterische onderdrukkers (allosterische
antagonisten) heten.
Allosterie omvat de verandering van de ruimtelijke structuur, waardoor de werking
van het actieve centrum beïnvloed wordt.
Pagina 3 van 44
, Bij het gebruik van een inhibitor valt de regulatie stil.
Beïnvloeden van enzymwerking:
- Temperatuur
Heel koude temperatuur zorgt ervoor dat de enzymen
niet meer werken. Ze hebben niet genoeg kinetische
energie waardoor de enzymen stil vallen. Koude
temperaturen zijn wel ideaal om enzymen te gaan
bewaren.
Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de reactie
verloopt want de kinetische energie neemt telkens toe tot
een bepaalde grens.
Vanaf die grens neemt de temperatuur weer heel snel af dit omdat de grote hoeveelheid van
kinetische energie ervoor zorgt dat het eiwit gaat denatureren. Eenmaal de structuur
verloren is, komt ze niet meer terug en dus is die kapot.
- pH
Heel lage en hoge pH zorgt ervoor dat de enzymen niet meer
werken. Ze hebben niet genoeg kinetische energie waardoor
de enzymen stil vallen.
Hoe hoger de pH, hoe sneller de reactie verloopt want de
kinetische energie neemt telkens toe tot een bepaalde grens.
Vanaf die grens neemt de pH heel snel af omdat de grote
hoeveelheid van kinetische energie ervoor zorgt dat het eiwit
gaat denatureren. Eenmaal de structuur verloren is, komt ze niet meer terug dus is die kapot.
In het labo moet je altijd in tabellen opzoek gaan naar de ideale pH van een molecule en daar
de juiste bijhorende buffer bij gebruiken.
- enzymconcentratie
Pagina 4 van 44
