Biochemie - deel III

verschil tussen mineralen en vitaminen

mineralen zijn stoffen uit de dode natuur (opgenomen door planten of voor dieren uit voeding)

vitaminen zijn afkomstig van de levende natuur en kunnen door sommige dieren of planten zelf aangemaakt worden

wat is de functie/ rol van wateroplosbare vitaminen

wateroplosbare vitaminen dienen voor de productie van co-enzymen

wat is een holo-enzym

een enzym met zijn cofactor

wat is een apo-enzym

een enzym zonder zijn cofactor

soorten co-factoren

• metaalionen

• co-enzymen:

  • co-substraten (tijdelijk gebonden)

  • prosthetische groepen (permanent gebonden)

heeft elk enzym een cofactor nodig?

Neen, er zijn ook enzymen die zonder cofactor functioneren

een cofactor is geen eiwit, het wordt niet verbruikt tijdens de enzymatische reactie. wat is een cofactor?

een niet-proteïne chemische verbinding die nodig is voor de biologische activiteit van een enzym

wat is een katalysator

een stof die de snelheid van de reactie verhoogt zonder zelf gebruikt te worden

in welke omstandigheden werken biologische katalysatoren het beste

in een waterig milieu onder milde omstandigheden (gematigde pH en temperatuur)

wat is een ribozym

een RNA-molecule met enzymatische activiteit

wat is een abzym

een antilichaam met enzymatische activiteit

wat is het substraat

de molecule dat omgezet wordt in de reactie

wat is de katalytische plaats van een enzym

dit is de actieve plaats waarop het substraat gebonden wordt

wat is een eerste-orde reactie?

een reactie waarbij 1 stof omgezet wordt naar 1 andere stof, we hebben een eerste orde snelheidsvergelijking waarbij de snelheid evenredig is met de concentratie van een van de componenten

wat is een tweede-orde reactie

een reactie waarbij 2 componenten samen reageren tot een andere stof, de snelheid is evenredig aan de concentratie van 1 component in het kwadraat of evenredig aan het product van de concentraties van twee componenten

wat is de activatie-energie?

de energie die moet toegevoegd worden aan een reactie om de transitietoestand te bereiken

Hoe katalyseert een enzym een reactie?

enzymen verlagen de activeringsenergie door het stabiliseren van de transitietoestand:

de functionele groepen in de actieve plaats van het enzym binden met het substraat op zodanig dat het substraat stabieler is in de transitietoestand (dit verlaagt de activatie-energie)

het kost dan minder energie om de reactie te laten doorgaan → reactiesnelheid verhoogt

wat zijn exergonische reacties

reacties die spontaan doorgaan doordat het substraat meer energie bezit dan het product (∆G<0)

wat zijn endergonische reacties

reacties die niet spontaan doorgaan omdat het product meer energie bezit dan het substraat (∆G>0)

hoe worden enzymen officieel ingedeeld en benoemd?

Klassering op type van reactie en op type substraat

welke enzymklassen zijn er?

1. oxidoreductasen

2. transferasen

3. hydrolasen

4. lyasen

5. isomerasen

6. ligasen

wat is de functie van een transferase?

katalyseren reacties waarbij functionele groepen verplaatst worden

welke soort reactie voeren lyasen uit?

ze katalyseren eliminatiereacties waarbij een dubbele binding gevormd wordt

wat is het soort reactie dat isomerasen uitvoeren

ze gaan een structurele verandering doorvoeren van een isomeer

wat is de type reactie dat ligasen uitvoeren

het zijn enzymen die reacties katalyseren waarbij er een binding gevormd wordt met het verbruiken van ATP

wat is een co-enzym, geef voorbeelden

het is een klein organisch molecuul dat nodig is om het enzym zijn functie te laten vervullen

het zijn organische moleculen afgeleid van vitaminen

NADH, FADH2, NADPH

hoe kan het substraat binden op het enzym?

door middel van allerlei soorten niet-covalente bindingen : van der Waals-krachten, ionenparen, waterstofbruggen, hydrofobe interacties

er moet geometrische complementariteit zijn: de vorm van de groeve moet zodanig zijn dat het substraat mooi past

er moet elektrostatische complementariteit zijn: zijketens en peptidebindingen moeten zodanig georiënteerd zijn zodat er maximale interacties mogelijk zijn

wat is het sleutel-slot model?

de structuur van het enzym is zodanig gevormd dat het substraat ten allen tijde op het enzym past, het enzym heeft een vaste vorm en het substraat ook. ofwel passen deze in elkaar ofwel niet (hoge substraatspecificiteit)

wat is het induced-fit model

het enzym ondergaat een conformatieverandering bij nadering van het substraat, waardoor het substraat op het enzym past

ook het substraat kan hierbij van vorm veranderen

wat kan je zeggen over de substraatspecificiteit van enzymen

je hebt enzymen met een zeer nauw specificiteit en je hebt er met wat meer variatie

MAAR er geldt altijd dat dat het substraat perfect in de groeve moet passen vooraleer het een reactie kan ondergaan

wat geeft de constante van Michaelis-Menten K_M weer

het geeft de substraatconcentratie weer waarbij de reactiesnelheid de helft bedraag van de maximale reactiesnelheid

dus als K_M klein is dan is er een hoge bindingsaffiniteit tussen het enzym en het substraat (want de kleine hoeveelheid substraat wordt zeer snel toch gebonden aan enzym)

welke factoren bepalen bepalen de K_M-waarde van een reactie

wel:

• pH

• T

• type substraat

Niet:

• de enzymconcentratie

wanneer is het Michaelis-Menten model bruikbaar

wanneer de concentratie aan enzymen lager is dan de substraatconcentratie en wanneer het enzym niet allosterisch is

dit model bespreekt wat het effect is van substraatconcentratie op de reactiesnelheid

welke factoren beïnvloeden de enzymactiviteit?

• substraatconcentratie

• pH

• temperatuur

• inhibitoren

wat is het effect van pH op de werking van een enzym?

afhankelijk van het enzym en van het substraat, pH verandert de nettoladingen op de enzymen en dy

wat is het effect van temperatuur op de werking van het enzym

bij te lage temperatuur krijg je inactivatie

bij te hoge temperatuur heb je denaturatie

wat is inhibitie?

een daling van de enzymatische activiteit door binding van een inhibitor op het enzym

dit kan reversibel of irreversibel zijn

wat is competitieve enzyminhibitie?

de inhibitor bindt op de actieve plaats dus er is competitie tussen het substraat en de inhibitor, de K_M wordt groter en maximale reactiesnelheid blijft hetzelfde bij voldoende [S]

de competitie wordt opgeheven door de substraatconcentratie te verhogen

wat is allosterische inhibitie?

= niet-competitieve inhibitie, een vorm van inhibitie waarbij de inhibitor op een andere plaats (de allosterische plaats) bindt in plaats van op de actieve plaats

zo kan de inhibitor binden op een vrij enzym of op een enzym-substraatcomplex

bij deze vorm van inhibitie kan die niet opgeheven worden door de substraatconcentratie te verhogen

de K_M verandert niet omdat de bindingsaffiniteit niet verandert, V_max daalt: het duurt langer om het ES om te zetten

wat is oncompetitieve inhibitie?

inhibitor kan enkel binden op allosterische plaats van enzym-substraatcomplex

K_M daalt omdat de concentratie aan ES daalt

V_max daalt omdat de omzetting van ES langer duurt

hoe vindt er irreversibele inhibitie plaats?

de inhibitor bindt covalent aan het enzym op de actieve plaats, wat ook wilt zeggen dat de inhibitor moet lijken op het substraat

wat is een allosterisch enzym

een enzym dat buiten een actieve plaats ook een allosterische plaats heeft

op deze allosterische plaats kan een inhibitor binden, waarbij het enzym van vorm kan veranderen (=conformatieverandering) zodat de actieve plaats vervormt en het substraat niet meer kan binden

op deze allosterische plaats kan er ook een allosterische activator binden

wat zijn heterotrope allosterische enzymen?

enzymen die geïnhibeerd of geactiveerd worden door een modulatormolecule die verschilt van het substraat

wat zijn homotrope allosterische enzymen?

een enzym waarbij het substraat ook als modulatormolecule optreedt en dus heeft het enzym meerdere bindingsplaatsen voor het substraat

allosterische enzymen en de Michaelis-Menten kinetiek

allosterische enzymen zijn multimere eiwitten en daardoor ziet de curve voor het MM-model er anders uit (het is een sigmoïdale curve)

wat is feedback-inhibitie?

inhibitie waarbij het eindproduct van een reactie dient als inhibitor voor een enzym dat eerder in de reactiesequentie actief is

hoe worden enzymen gemoduleerd via covalente bindingen op deze enzymen

• (de)fosforylering

• (de)methylering

wat zijn zymogenen?

het zijn inactieve precursoren van enzymen, door een proteolyse (gekatalyseerd door een peptidase) wordt een actief enzym gevormd

wat zijn isozymen?

het zijn verschillende vormen van hetzelfde enzym met een verschillende AZ-sequentie en een verschillend isoëlektrisch punt

Wat is de rol van metaalionen als cofactor?

• ze zorgen voor een directe binding met het substraat

• vaak aanwezig bij redoxreacties omdat metaalionen vrij gemakkelijk van oxidatietoestand veranderen

• het kan een negatieve lading stabiliseren

• polarisatie van een nucleofiele groep zoals H2O

rol van NAD(P)⁺ en FAD als co-enzymen?

het zijn elektronendragers bij oxidatie-reductie reacties

bij reductie van het substraat zullen ze elektronen afgeven

Bij oxidatie van het substraat zullen de co-enzymen elektronen opnemen. Die elektronen worden uiteindelijk afgegeven aan O₂

aantal elektronen nodig om NAD(P)⁺ te reduceren?

2 elektronen nodig (daarom dat er bij NAD(P)H altijd nog een H⁺ bij moet)

NAD(P) staat voor?

nicotinamide adenine dinucleotide(fosfaat)

FAD(H₂) staat voor?

flavine adenine dinucleotide

hoeveel elektronen zijn er nodig om FAD⁺ te reduceren?

het is mogelijk om met 1 elektron te reduceren of met 2

het is een geconjugeerd systeem

in welke soort reacties is ATP een cofactor?

bij fosforylatiereacties

wat is de functie van hydrolasen?

het splitsen van een chemische binding door een reactie met water

wat is het nut van isozymen?

isozymen katalyseren dezelfde reactie maar hebben een andere kinetiek en worden anders gereguleerd

dit is functioneel zodat er in verschillende celcompartimenten dezelfde reactie kan doorgaan maar aan een ander tempo en bij inhibitie kan er plaatsspecifiek getarget worden

ATP fungeert als cofactor in welke soort reactie?

Bij fosforylatiereacties waarbij hoogenergetische fosfaatgroepen overgedragen worden naar substraten