Biologie · Begrippenlijst

Wat is Allosterie en coöperativiteit?

Definitie 7.9 Universitaire biologie — jaar 3 · Hoofdstuk 7 — Structuurbiologie van eiwitten

Een eiwit is allosterisch wanneer de binding van een ligand op de ene plaats de affiniteit van een andere plaats verandert, door een conformatieverandering die door het molecuul wordt doorgegeven. Binden de twee plaatsen hetzelfde ligand en is het effect positief, dan is de binding coöperatief: de fractionele verzadiging YY stijgt met de ligandconcentratie als een sigmoïde en niet als een hyperbool, empirisch beschreven door de hillvergelijking Y=[S]nH/(KnH+[S]nH)Y = [S]^{n_{H}}/(K^{n_{H}} + [S]^{n_{H}}) met een hillcoëfficiënt nH>1n_{H} > 1 (hemoglobine: nH2.8n_{H} \approx 2.8 voor zijn vier plaatsen; myoglobine, met één plaats: nH=1n_{H} = 1). Hemoglobine bestaat in twee quaternaire conformaties, de T-toestand (gespannen, lage affiniteit, bevoordeeld wanneer er geen zuurstof is gebonden) en de R-toestand (ontspannen, hoge affiniteit), en schakelt als geheel tussen beide om; protonen, kooldioxide en 2,3-bisfosfoglyceraat stabiliseren T en verlagen zo de affiniteit — het Bohr-effect, waardoor werkend weefsel, zuur en warm, meer zuurstof uit het bloed haalt.

Zuurstofverzadiging van hemoglobine, berekend met de vergelijking van Monod–Wyman–Changeux met de parameters van het voorbeeld (rood), tegenover een drager met één plaats en dezelfde halfverzadigingsdruk (blauw). Tussen long en werkende spier lost de coöperatieve drager bijna tweemaal zoveel.
Zuurstofverzadiging van hemoglobine, berekend met de vergelijking van Monod–Wyman–Changeux met de parameters van het voorbeeld (rood), tegenover een drager met één plaats en dezelfde halfverzadigingsdruk (blauw). Tussen long en werkende spier lost de coöperatieve drager bijna tweemaal zoveel.

Voorbeelden

Voorbeeld 7.11 (Hemoglobine in getallen)

Neem n=4n = 4, KR=1mmHgK_{R} = 1\,\mathrm{mmHg}, c=0.01c = 0.01 (dus KT=100mmHgK_{T} = 100\,\mathrm{mmHg}) en L=3×105L = 3\times 10^{5}. Bij de partiële druk van zuurstof in arterieel bloed, 100mmHg100\,\mathrm{mmHg}, is α=100\alpha = 100 en Y=0.97Y = 0.97; bij 40mmHg40\,\mathrm{mmHg}, de veneuze waarde in rust, is Y=0.78Y = 0.78; bij 26mmHg26\,\mathrm{mmHg} is Y=0.52Y = 0.52 — het model geeft de halfverzadigingsdruk van 26mmHg26\,\mathrm{mmHg} weer; bij 20mmHg20\,\mathrm{mmHg}, in een werkende spier, is Y=0.35Y = 0.35. Een niet-coöperatieve drager met dezelfde halfverzadigingsdruk zou 100/126=0.79100/126 = 0.79 in de longen en 20/46=0.4320/46 = 0.43 in de spier geven, en dus 0.360.36 van zijn capaciteit lossen waar hemoglobine 0.620.62 lost. De coöperativiteit maakt een drager die bij de ene druk volledig laadt en bij een druk die maar vijf keer lager is grotendeels lost.

Lees in het hoofdstuk →