Allosterisk regulering

Bioteknologi A · STX · A-niveau · Enzymer og enzymkinetik

🧫 Allosterisk regulering

Allosterisk regulering = enzymer kontrolleres af bindings-molekyler ved sites UDEN FOR det aktive site. Allosterisk = "anden form/sted" på græsk.

Kontrast til Michaelis-Menten: simple enzymer følger MM-kinetik (hyperbolsk kurve). Allosteriske enzymer har sigmoid (S-formet) v vs. [S]-kurve pga. cooperativitet.

Cooperativitet: når substrat binder ét aktivt sted øges affiniteten af de andre aktive sites. Modificeret form med multiple subunits.

Klassisk eksempel — hæmoglobin: 4 subunits, sigmoid O₂-bindingskurve. Bohr-effekten — pH og CO₂ påvirker O₂-affinitet.

Aktivatorer og inhibitorer: Aktivator binder til allosterisk sted og ØGER aktivitet. Inhibitor binder allosterisk og REDUCERER aktivitet.

Feedback-inhibition: slutprodukt af biokemisk pathway hæmmer det første enzym i pathway'en. Klassisk eksempel: aspartat-aminotransferase i pyrimidin-syntese hæmmes af UTP/CTP.

Phosphofructokinase-1 (PFK-1) — nøgleregulator i glykolyse. Hæmmes af ATP+citrat (allosterisk inhibitor — "vi har nok energi"). Aktiveres af AMP+ADP (allosterisk aktivator — "vi mangler energi").

MWC-modellen (Monod-Wyman-Changeux 1965): enzym findes i to konformationer — T (tense, lav affinitet) og R (relaxed, høj affinitet). Substrat foretrækker R-form. Ligevægt T⇌R skifter ved ligand-binding.

KNF-modellen (Koshland-Nemethy-Filmer 1966): induced fit per subunit, sekventiel ændring.

Anvendelse

insulinregulering, blodtryksregulering (renin-angiotensin), syntese af aminosyrer og nukleotider via feedback-hæmning af de første enzymer i biosyntese-vejene.

Læringsmål

• Forklare aktivt sted og substratspecificitet
• Anvende Michaelis-Menten-kinetik (V_max, K_m)
• Skelne kompetitiv og ikke-kompetitiv inhibition
• Forklare allosterisk regulering
• Beskrive hvordan temperatur, pH og koncentration påvirker enzymer

Sådan kan du arbejde med emnet

• Forklar hvad et allosterisk site er, og hvordan det adskiller sig fra det aktive site
• Beskriv hvordan en allosterisk aktivator eller inhibitor påvirker enzymets aktivitet
• Diskutér betydningen af allosterisk regulering i en metabolisk vej med feedback-hæmning

Eksperiment-forslag

• Tegn en sigmoid (S-formet) v vs. [S]-kurve for hæmoglobin, og forklar hvorfor den er anderledes end den hyperbolske MM-kurve.
• Lav et diagram over PFK-1-regulering i glykolyse: vis hvordan ATP/citrat hæmmer og AMP/ADP aktiverer enzymet.
• Forklar feedback-inhibition med en simpel pathway-tegning: A → B → C → D, hvor D hæmmer enzymet der laver A→B.

Brobygning

Udover regulering via bindingsmolekyler påvirkes enzymaktivitet også af de fysiske og kemiske forhold omkring enzymet — det undersøges i 'Faktorer (temperatur, pH, koncentration)'.