biochemie

5d. Optimale werking en denaturatie van enzymen

Proteïnen, en zeker de enzymen, zijn zeer gevoelig voor het milieu waarin ze zich bevinden, met name w.b. de pH en de temperatuur. Die hebben grote invloed op de driedimensionale vorm.
Denaturatie bijvoorbeeld is desastreus: het enzym (een eiwit) verliest zijn tertiaire structuur en daarmee zijn ruimtelijke vorm. Dat enzym doet niets meer.
Dus wijk je af van de optimale pH en temperatuur, dan zal dat meteen de werkzaamheid van het enzym beïnvloeden.

Een paar mogelijkheden om het milieu van het enzym te wijzigen:

Verwarming geeft meer beweging van atomen, deeltjes in het algemeen en op bindingen. De toegenomen beweging kan vanderWaals bindingen en polaire aantrekkingen lelijk verstoren. Degelijke covalente bindingen gaan niet zo gemakkelijk stuk bij verwarming.
Als de denaturatie veroorzaakt werd door temperatuursverhoging is die verandering irreversibel (niet omkeerbaar). Zo'n enzym kun je weggooien.
Het toevoegen van zuur of alcohol kan de waterstofbruggen breken. Dan zal de tertiaire en misschien ook de secundaire structuur verloren gaan.
Je kunt zo de pH veranderen of op een andere manier het milieu anders maken door verdunnen of toevoegen van alcohol of zouten.
Het is mogelijk dat zulke denaturatie nog (gedeeltelijk) te herstellen is (reversibel).

In beide gevallen zal de tertiaire en misschien ook de secundaire structuur verloren gaan.

Opdracht 35

De figuren tonen de gevoeligheid van de enzymactiviteit voor temperatuur en pH. (de enzym-activiteit vind je op de y-as)
Maak in die figuur een mogelijke schaalverdeling van de x-as en de y-as (een schatting)

Opdracht 36
Leg uit wat er zal gebeuren bij het koken van een ei gedurende enkele minuten.

Hoge temperaturen zijn desastreus voor enzymen. Dit 'koken' is irreversibele denaturatie, onherstelbaar.
Voorzichtige en bescheiden temperatuursverlaging verlaagt alleen maar de activiteit, zonder dat er sprake is van denaturatie.
Ga je vanuit de verlaagde temperatuur terug naar de normale temperaturen van 30 - 40°C, dan komt de activiteit terug. (ideetje: voor je dood gaat je lichaam invriezen in de hoop dat het over honderd jaar weer tot leven kan worden gebracht)

Het merendeel van de enzymen functioneert het beste bij pH-waarden van ongeveer 7 (neutraal dus). Maar er zijn een paar uitzonderingen zoals pepsine, dat een optimale pH-waarde heeft bij 1 - 2.
Ook sterke pH schommelingen kunnen het enzym denatureren. Dat kan reversibel zijn, maar niet altijd.

Voorbeelden:

Pepsine	1,5	in de maag
Amilase	6,6	in speeksel
Lipase	8,0 resp. 7,0	in de pancreas resp. in de darmen
Saccharase	7,0	in de maag

Opdracht 37
Wat zal de pH in de mond zijn? Maak je antwoord aannemelijk.

Je weet dat de enzymactiviteit afhangt van het enzymoppervlak. Denaturatie houdt in dat de vorm, dus ook het oppervlak van het enzym verandert.

Opdracht 38
Tijdens de spijsvertering in het menselijk lichaam doen diverse enzymen mee, die elk zijn eigen pH-optimum heeft:

waar:	enzym	pH-optimum
in het speeksel	amilase e maltase	6,6
in de maag	peptase, rennase	1,5 - 4
in de pancreas	amilase, lipase, tryptase, polipeptidase	6,6 - 9
in de ingewanden	maltase, saccharase, lactase, ereptase	6,6 - 8,5

Hoe zit dat met die pH-verschillen in deze vier plekken?
Waarom verschijnt maltase pas helemaal aan het eind van het spijsverteringssysteem?

Kies antwoord 12-38

terug naar start