Eiwitten en enzymen in cellen

Eiwitten bepalen de eigenschappen van ieder levend wezen. Enzymen zijn een speciaal soort eiwitten. Enzymen komen op verschillende plaatsen in een cel voor waar ze een bepaalde stofwisselingsprocessen mogelijk maken. Dit artikel behandelt van een aantal onderdelen van een cel (de organellen), de enzymen die daar bijdragen aan de werking van de cel als geheel.

Eiwitten en enzymen in cellen

Celmembranen en organellen zoals ribosomen en mitochondriën bestaan voor een deel uit eiwitten, of bevatten eiwitten die verantwoordelijk zijn voor de functies. Voor deze eiwitten wordt gecodeerd in de celkern (daar ligt een soort 'kookboek'), beter bekend als DNA (Deoxyribo Nucleic Acid, in het Engels). Dit DNA ligt opgeslagen in de vorm van een dubbele helix. Om deze informatie uit de celkern te verkrijgen, wordt deze code gekopieerd. Deze kopie wordt (messenger) RNA genoemd (Ribo Nucleic Acid). Dit mRNA verlaat de celkern en bindt aan vrije ribosomen in het cytoplasma of aan het endoplasmatisch reticulum, waar ook met behulp van ribosomen de code wordt afgelezen. Aminozuren worden zo aan elkaar geregen, en in principe onstaat zo al een klein eiwit. Het proces van aflezen van het DNA en vorming van eiwitten, worden respectievelijk transcriptie en translatie genoemd.

Ook kan het nodig zijn dat cellen zich delen. Hierbij moet het hele DNA worden gekopieerd. Dit gebeurt door enzymen (de helicases, worden later in het proces geholpen door gyrase). Dit proces wordt replicatie genoemd.

Enzymen en celorganellen

Celkern

In de celkern komen enzymen voor. Deze zorgen voor de vorming van DNA (replicatie) en mRNA (transcriptie). Denk daarbij aan DNA-ligase en RNA-polymerase.

Mitochondriën

Ook in de mitochondriën komen enzymen voor. Deze zorgen voor de ciroenzuurcyclus en de ademhalingsketen.

Ribosomen

Er zijn ook een aantal enzymen in de ribosomen. Hierdoor is het mogelijk dat er koppeling is van aminozuur tot eiwit.

Cytoplasma

In het cytoplasma bevinden zich enzymen o.a. voor de glycolyse. De glycolyse is het proces waarbij glucose (suiker) met behulp van enzymen in tien stappen wordt afgebroken tot pyrodruivenzuur (pyruvaat). Vier van de tien stappen zijn onomkeerbaar (irreversibel).

Enzymen en de cel

Daarnaast zijn er eiwitten/enzymen die niet betrokken zijn bij bepaalde organellen, maar die zeker belangrijk zijn bij het functioneren van cellen:

Het transport van stoffen via de celmembraan

Membraaneiwitten vormen kanaaltjes door de membraan, waardoor stoffen in en uit de cel vervoerd kunnen worden.

Het opvangen van signalen door de cel

Receptoreiwitten zijn ingebouwd in de celmembranen van; wanneer een hormoon of een neurotransmitter aan de receptor bindt, verandert er iets binnen de cel, waardoor de activiteit veranderd wordt

Inactieve enzymen

Een aantal enzymen worden in onwerkzame vorm (inactief) afgegeven door cellen. Een voorbeeld is pepsine, een eiwitafbrekend enzym. Dit wordt door cellen in de maag als inactief afgescheiden, omdat het anders lichaamseigen eiwitten gaat afbreken in plaats van voedsel. De inactieve vorm heet pepsinogeen en wordt pas in de maag d.m.v. zoutzuur werkzaam.

Een ander voorbeeld is de bloedstolling. Stollingsfactor V is één van de vele enzymen die bij de bloedstolling betrokken is. Het is normaal in een inactieve vorm in het bloed aanwezig en wordt actief als er een groot stuk uit geknipt wordt. Als de bloedstolling achter de rug is, wordt het eiwit opnieuw geknipt, op drie plaatsen, en stopt het met zijn werk. Dit vermindert de kans dat er spontane bloedstollingen ontstaan, omdat het enzym anders constant aan het werk is als het altijd actief is (trombose).