5b. De specificiteit van enzymen

Twee algemene karakteristieken van enzymen:
  1. Het struktuurdeel van enzymen is een eiwit; deze proteínestruktuur kan gedenatureerd worden, in het bijzonder onder invloed van pH en temperatuur.
  2. Enzymen zijn (bio)katalysatoren en buitengewoon specifiek en efficiënt; het holoenzym = apo-enzym + co-enzym/prostetische groep.


De werkzaamheid van biokatalysatoren hangt sterk af van de molekuulvorm, in het bijzonder van het oppervlak van dat molekuul.
Bij voorbeeld: Stel je voor dat bepaalde molekulen van het substraat (de reagentia) willen reageren om een produkt te vormen. Dat zal alleen mogelijk zijn als die molekulen met elkaar in kontakt komen en dan nog zo dat ze op de juiste manier met elkaar in kontakt komen. (twee treinstellen koppelen ook alleen maar op één bepaalde manier aan elkaar). Als die molekulen moeten wachten tot ze toevallig een keer botsen en dan ook nog op de juiste manier met elkaar botsen, dan kunnen ze lang wachten. Maar dan komen de katalysatoren, de enzymen eraan om te helpen. Ze halen die molekulen naar zich toe, die passen in hun oppervlak en zo worden die molekulen precies op de goede manier naast elkaar gelegd om gemakkelijk en snel te reageren. Eenmaal aan elkaar zal het enzym de boel weer loslaten en het nieuwe molekuul is gevormd.
Nogmaals: een substraat wil reageren. Het past precies in het oppervlak van het enzym, bij het actiecentrum. Eenmaal daar aangekomen kan het substraat prima reageren (met behulp van de plaatsen a, b en c).

De reaktievergelijking ziet er als volgt uit:

E + S ES E+P

Waar S = substraat, en P = produkt



Het funktioneren van de enzymen heeft dus alles te maken met het oppervlak van haar molekulen. Welke invloed dan ook die dit oppervlak verandert, kan de werkzaamheid van het enzym lelijk verstoren. Denaturatie bijvoorbeeld is desastreus: het enzym (een eiwit) verliest volledig zijn tertiaire struktuur en daarmee zijn ruimtelijke vorm. Dat enzym doet niets meer. Als de denaturatie veroorzaakt werd door temperatuursverhoging is die verandering irreversibel (niet omkeerbaar). Zo'n enzym kun je weggooien. Je kunt ook de pH veranderen of op een andere manier het milieu anders maken door verdunnen of toevoegen van alkohol of zouten. Het is mogelijk dat zulke denaturatie nog (gedeeltelijk) te herstellen is (reversibel). Elk enzym heeft zijn temperatuur en pH waarbij de activiteit het grootst is: de optimale pH en temperatuur.

Opdracht 30
In het volgende schema zie je nóg een type van enzymkatalyse.
Bestudeer de afbeelding goed en verklaar hoe de specificiteit van dit enzym wordt gegarandeerd.



Opdracht 31
Kan de laatste reaktie (S1+ S2 P) een condensatiereaktie zijn?
Leg je antwoord uit.

Fouten in het DNA (mutaties) kunnen verwarring stichten in het (menselijk) lichaam. Misschien worden er dan foute enzymen aangemaakt, dus met een onjuiste ruimtelijke vorm. Zulke deficiënte enzymen maken de normale biochemische reaktie in het metabolisme moelijk of zelfs onmogelijk. Zo iemand lijdt dan aan een ziekte.

Opdracht 32
Hemoglobine (Hb) mogen we beschouwen als een soort enzym met een activator. Welke activator heeft Hb?

Opdracht 33
Toon in een energiediagram wat "activeringsenergie" doet met een chemische reaktie.
Antwoord