Basispracticum Biologische Chemie - Biochemistry
Basispracticum Biologische Chemie - Biochemistry Basispracticum Biologische Chemie - Biochemistry
wordt afgesloten en wel zodanig dat er geen luchtbelletjes meer in het reactievaatje tussen de vloeistof en de dop aanwezig zijn. • De zuurstofconcentratie wordt in de tijd op de recorder gevolgd. • Wanneer de zzurstofconcentratie drie minuten onveranderd is gebleven, wordt 5 µL aceetaldehyde toegevoegd, waarna de meting nog ongeveer 5 minuten wordt gevolgd. • Voeg daarna 5 µL 2.5% H 2 O 2 en wacht totdat de toegevoegde waterstofperoxide (via het enzym katalase wordt dit omgezet tot zuurstof) is verbruikt door de gistcellen. HET WERKINGSMECHANISME VAN LACTAAT DEHYDROGENASE Doel van het experiment De onderstaande proeven worden uitgevoerd met als doel inzicht te verkrijgen in enzymkatalyse en de bijbehorende thermodynamica. Hiertoe wordt: 1) de activiteit van het enzym lactaat dehydrogenase met pyruvaat, oxamaat en lactaat bij verschillende pH’s gemeten en wordt gewacht totdat de reactie in evenwicht is gekomen. 2) de binding van NADH aan het enzym gevolgd met behulp van fluorescentie. 3) met behulp de fluorescentie waarden de bindingsconstante van NADH aan lactaat dehydrogenase uitgerekend. 4) Bij de activiteitsmetingen is de reactie gevolgd totdat de NADH concentratie niet meer veranderd. Dit geeft aan dat de reactie in evenwicht is en met behulp van de extinctieveranderingen zullen de concentraties van de reactanten worden uitgerekend. De concentraties van de reactanten in de evenwichtssituatie worden gebruikt om de standaard vrije energie van de reactie uit te rekenen. 5) Als laatste wordt de kristalstructuur van het enzym op het computerscherm bestudeerd. Door de experimenten te combineren ben je in staat te begrijpen hoe het enzym de reactie katalyseert. Tevens hopen we dat je dan enig inzicht heeft verkregen in de manier waarop enzymen werken, namelijk het verlagen van de activeringsenergie waardoor reacties die zonder katalysator niet plaatsvinden nu gecontroleerd in de cel kunnen verlopen. Inleiding Voor het verkrijgen van inzicht in het werkingsmechanisme van enzymen is de structuur van het enzym onontbeerlijk. De afgelopen jaren is de structuurbepaling van enzymen en eiwitten in een stroomversnelling geraakt. Deze ontwikkeling is mogelijk gemaakt door het beschikbaar komen van geavanceerde apparatuur voor het opnemen van de Röntgen verstrooiingspatronen van een eiwitkristal, snelle computers voor het uitrekenen van de Röntgen verstrooiingspatronen en het zichtbaar maken van driedimensionale structuren op een computerscherm. De tweede factor is de ontwikkeling van de recombinant DNA technologie. Met behulp van deze technologie is het relatief eenvoudig geworden om via - 28 -
het sequencen van DNA de aminozuurvolgorde van een eiwit te bepalen. Ook zijn methoden ontwikkeld om eiwitten op grote schaal te produceren en te modificeren. Door deze ontwikkelingen is het bepalen van de driedimensionale structuur van een eiwitmolecuul vergeleken met 30 jaar geleden eenvoudiger en vooral sneller geworden. Naast de kristallografie kan de multidimensionale NMR ook gebruikt voor de structuurbepaling van kleinere eiwitten (< 30 kDa). Voor het op moleculair niveau doorgronden van de enzymkatalyse is kennis van de structuur van een enzym noodzakelijk. Maar met alleen deze informatie is het werkingsmechanisme van een enzym niet volledig op te helderen omdat structuurfluctuaties vaak essentieel zijn voor de katalyse. Kristallen geven slechts informatie over één structuur tenzij men kristallen kan groeien van verschillende conformaties van het eiwit, geïnduceerd door de binding van substraten/remmers. Algemene eigenschappen van lactaat dehydrogenase (Biochemistry hoofdstuk 8, 6de editie p. 223; 5de editie p. 207) Lactaat dehydrogenase (LDH) is een belangrijk enzym in een aantal metabole routes. Het vormt de spil in het evenwicht tussen het anabolisme en het katabolisme van koolhydraten. De reactievergelijking van de door LDH gekatalyseerde reactie is: pyruvaat + NADH + H + lactaat + NAD + In de anaërobe glycolysereacties van de skeletspier is LDH het laatste enzym in een serie, die de omzetting van glucose (glycogeen) in lactaat katalyseren waarbij er per glucose molecuul twee moleculen ATP gevormd worden. Het in de spier gevormde lactaat diffundeert naar het bloed waar het na opname door de lever wordt omgezet in pyruvaat en vervolgens via de reacties van de gluconeogenese in glucose of glycogeen. In aërobe weefsels zoals hartspier, wordt lactaat opgenomen uit het bloed en via LDH omgezet in pyruvaat dat daarna via de citroenzuurcyclus en ademhalingsketen wordt geoxideerd waarbij er per lactaat ongeveer 14 moleculen ATP worden gevormd. Mensen hebben twee LDH genen. Een H- en een M-type. De aminozuurvolgorde is voor 75% identiek. Een werkzaam lactaat dehydrogenase bestaat uit vier subeenheden die elk een katalytische plaats hebben. Met twee genen zijn dus vijf combinaties mogelijk die allen worden aangetroffen. De differentiële expressie van de twee LDH genen is weefselspecifiek. Het H-type enzym heeft een hoge affiniteit voor de substraten (werkt dus reeds optimaal bij lage substraatconcentraties) maar wordt bij wat hogere pyruvaatconcentraties geremd. Deze eigenschappen zorgen ervoor dat in hartspier (met overwegend H-type enzym, H4) bij een hoge pyruvaatproductie, pyruvaat niet omgezet wordt in lactaat. In skeletspier waar overwegend het M-type aanwezig is (M4), wordt bij een hoge pyruvaatproductie, pyruvaat wel omgezet in lactaat. De hartspier kan hierdoor niet verzuren en ophouden met werken, de skeletspier kan wel tijdelijk een grote inspanning leveren, maar verzuurt dan wel. - 29 -
- Page 1 and 2: Basispracticum Biologische Chemie B
- Page 3 and 4: INHOUD In de colleges wordt de theo
- Page 5 and 6: ent het experiment foutloos uit te
- Page 7 and 8: GLOBAAL OVERZICHT OVER DE EXPERIMEN
- Page 9 and 10: Gegevens en rekenvoorbeelden Het mo
- Page 11 and 12: worden gebracht. Een methode is de
- Page 13 and 14: Vuistregels Begin met het gebruiken
- Page 15 and 16: De reactievergelijking is: MUG + H
- Page 17 and 18: Meten onder v MAX condities De Mich
- Page 19 and 20: Figuur 2.1 Quantum-mechanische voor
- Page 21 and 22: Het restant licht valt op de fotomu
- Page 23 and 24: Figuur 2.3 Een schematische voorste
- Page 25 and 26: tage van de intensiteit van de lich
- Page 27 and 28: Figuur 2.5 Links staat het absorpti
- Page 29: wordt het signaal dat afkomstig is
- Page 33 and 34: Tabel 2.1 Effect van plaatsgerichte
- Page 35 and 36: • Meet de absorptie gedurende ong
- Page 37 and 38: Computer gegenereerde getallen (mL
- Page 39 and 40: Gebruik voor de berekening van de d
- Page 41 and 42: - Het werken met het Control panel:
- Page 43 and 44: OPDRACHTEN EN VRAGEN CG EXPERIMENT
- Page 45 and 46: Figuur 2.8 De overgangstoestand voo
- Page 47 and 48: Figuur 3.1 Kristallen van natriumur
- Page 49 and 50: Figuur 3.4 De electrode reacties va
- Page 51 and 52: Figuur 3.7 Structuur van acetylacet
- Page 53 and 54: een verhoging van de GOT activiteit
- Page 55 and 56: den worden. Dit is als volgt in te
- Page 57 and 58: HANDLEIDING VOOR HET GEBRUIK VAN HE
- Page 59 and 60: - Oplossing 2 Los 0.15 g agarose M
- Page 61 and 62: Basispracticum Biologische Chemie:
- Page 63 and 64: Immunoprecipitatie en proteomics St
- Page 65 and 66: De ijking van de fluorimeter met 10
- Page 67 and 68: Fluorescence (AU) 1 0.9 0.8 0.7 0.6
- Page 69 and 70: Vrije energie berekeningen (ΔGº)
- Page 71 and 72: GOT is een gekoppelde meting Glutam
- Page 73 and 74: Anode (+) pool Low pH (+) Low pH (+
wordt afgesloten en wel zodanig dat er geen luchtbelletjes meer in het<br />
reactievaatje tussen de vloeistof en de dop aanwezig zijn.<br />
• De zuurstofconcentratie wordt in de tijd op de recorder gevolgd.<br />
• Wanneer de zzurstofconcentratie drie minuten onveranderd is gebleven,<br />
wordt 5 µL aceetaldehyde toegevoegd, waarna de meting nog ongeveer<br />
5 minuten wordt gevolgd.<br />
• Voeg daarna 5 µL 2.5% H 2 O 2 en wacht totdat de toegevoegde waterstofperoxide<br />
(via het enzym katalase wordt dit omgezet tot zuurstof) is<br />
verbruikt door de gistcellen.<br />
HET WERKINGSMECHANISME VAN LACTAAT DEHYDROGENASE<br />
Doel van het experiment<br />
De onderstaande proeven worden uitgevoerd met als doel inzicht te verkrijgen<br />
in enzymkatalyse en de bijbehorende thermodynamica.<br />
Hiertoe wordt:<br />
1) de activiteit van het enzym lactaat dehydrogenase met pyruvaat, oxamaat<br />
en lactaat bij verschillende pH’s gemeten en wordt gewacht totdat<br />
de reactie in evenwicht is gekomen.<br />
2) de binding van NADH aan het enzym gevolgd met behulp van fluorescentie.<br />
3) met behulp de fluorescentie waarden de bindingsconstante van NADH<br />
aan lactaat dehydrogenase uitgerekend.<br />
4) Bij de activiteitsmetingen is de reactie gevolgd totdat de NADH concentratie<br />
niet meer veranderd. Dit geeft aan dat de reactie in evenwicht is en<br />
met behulp van de extinctieveranderingen zullen de concentraties van<br />
de reactanten worden uitgerekend. De concentraties van de reactanten<br />
in de evenwichtssituatie worden gebruikt om de standaard vrije energie<br />
van de reactie uit te rekenen.<br />
5) Als laatste wordt de kristalstructuur van het enzym op het computerscherm<br />
bestudeerd.<br />
Door de experimenten te combineren ben je in staat te begrijpen hoe het<br />
enzym de reactie katalyseert. Tevens hopen we dat je dan enig inzicht heeft<br />
verkregen in de manier waarop enzymen werken, namelijk het verlagen van<br />
de activeringsenergie waardoor reacties die zonder katalysator niet plaatsvinden<br />
nu gecontroleerd in de cel kunnen verlopen.<br />
Inleiding<br />
Voor het verkrijgen van inzicht in het werkingsmechanisme van enzymen<br />
is de structuur van het enzym onontbeerlijk. De afgelopen jaren is de structuurbepaling<br />
van enzymen en eiwitten in een stroomversnelling geraakt.<br />
Deze ontwikkeling is mogelijk gemaakt door het beschikbaar komen van<br />
geavanceerde apparatuur voor het opnemen van de Röntgen verstrooiingspatronen<br />
van een eiwitkristal, snelle computers voor het uitrekenen van de<br />
Röntgen verstrooiingspatronen en het zichtbaar maken van driedimensionale<br />
structuren op een computerscherm.<br />
De tweede factor is de ontwikkeling van de recombinant DNA technologie.<br />
Met behulp van deze technologie is het relatief eenvoudig geworden om via<br />
- 28 -