Deel 3 – Celmetabolisme
Metabolisme als dynamisch energiesysteem
Metabolisme = geheel aan biochemische processen dat plaatsvindt in cellen van organismen
- Chemische energie uit voedingstoffen (glucose)
- Omgezet in ATP
- ATP gebruikt in energieverbruikende processen
- Afvalstoffen gevormd: water & koolstofdioxide
- Deel gaat onvermijdelijk verloren als warmte (lichaamstemp. op peil houden)
Afbraak van voedsel in 3 fasen:
1. Afbraak grote moleculen
o Mond & darm
o Voedingstoffen bouwstoffen: vetzuren, glucose
2. Vorming acetyl-CoA
o Glucose
Glycolyse in cytosol (NADH & ATP productie)
Pyruvaat in cytosol (acetyl-CoA in mitochondriale matrix)
3. ATP-productie in mitochondria
o Citroenzuurcyclus
NaDH productie & vorming CO2
o Oxidatieve fosforylering
Productie grote hoeveelheden ATP
Zuurstofverbruik + vorming H2O
,Stapsgewijze oxidatie van suiker zorgt ervoor dat cellen energie efficiënt kunnen vastleggen.
Bij eenvoudige, ongecontroleerde verbranding is er veel energie verloren gegaan als warmte.
Katabolisme Anabolisme
• Moleculen afgebroken tot kleinere • Complexere moleculen opgebouwd uit
eenheden kleinere eenheden
• Er komt energie vrij • Verbruikt energie
• Oxidatiereacties • Reductiereacties
• Eiwitten aminozuren • Aminozuren eiwitten
ATP ADP ADP ATP
FADH2 FAD FAD FADH2
NADH NAD+ NAD+ NADH
NADPH NADP+ NADP+ NADPH
2 centrale doelen:
1. Voldoende energie genereren (ATP)
o Basaal metabolisme = energieverbruik in rust
= minimale energie nodig voor primaire levensprocessen
Vertering voedsel, continue contractie hartspier, filtratie in nieren, neurotransmissie
in hersenen
o Extra energieverbruik
Spierarbeid bij beweging of fysieke inspanning
2. Aanmaak essentiële bouwstenen
o Weefselschade herstellen
o Bouw van nieuwe cellen
o Groeien
Metabole flux:
= snelheid waarmee moleculen door stofwisselingsroute stromen
Maar voor activiteit van metabool netwerk
Bepaald door
- Concentratieverschillen
- Diffusieafstanden tss substraat & enzyme
- Hoeveel er van een substraat aanwezig is
hoe meer substraat hoe meer enzyme werkt
- Beschikbaarheid & activiteit van enzymen
Enzymen verhogen of verlagen de flux afh. v. behoefte v/d cel
Glycolyse
- Eerste stap omzetting glucose
- Glucose 2 pyruvaat + 2 ATP + 2 NADH
, - 10 stappen
- Energieopbrengst > energiekost
Glucose
- Enige brandstof hersenen & RBC
- Energiebron voor alle menselijke celtypes
- Ringvormig opgenomen via GLUT
- Soms ketenvorm
- Ketenvorm zorgt ervoor dat het minder snel op niet-enzymatische wijze eiwitten
glycolyseert
Centrale afbraakwegen vormen kern metabolisch netwerk
Andere afbraakwegen pikken in / takken af van centrale weg
Rood: belangrijkste metabole route
Vertrekt vanuit hart
Enzymen van glycolyse
Kinase • Katalyseert toevoeging fosfaatgroep aan moleculen
• Draagt P-groep over van ATP substraat
• Dragen P over naar ADP om ATP te vormen
Isomerase • Katalyseert herschikking bindingen binnen 1 molecul
• Bereiden moleculen voor op komende chemische veranderingen
Dehydrogen • Katalyseert oxidatie v/e molecuul door verwijderen van H- (hydride-ion)
ase • Genereert NADH
Mutase • Muteert: verplaatst atomen binnen verbinding
• Katalyseert veranderen van chemische groep van positie binnen molecuul
• Het verplaatsen v/e P helpt het substraat om voor te bereiden om groep
over te dragen naar ADP om ATP te maken
3 fasen
1. Energie-investering stap 1-3
2. Suikersplitsing stap 4 & 5
3. Energie-winning stap 6-10
Stap 1 Glucose glucose-6-fosfaat
Glucose G6P
- Glucose komt cel binnen via GLUT
Metabolisme als dynamisch energiesysteem
Metabolisme = geheel aan biochemische processen dat plaatsvindt in cellen van organismen
- Chemische energie uit voedingstoffen (glucose)
- Omgezet in ATP
- ATP gebruikt in energieverbruikende processen
- Afvalstoffen gevormd: water & koolstofdioxide
- Deel gaat onvermijdelijk verloren als warmte (lichaamstemp. op peil houden)
Afbraak van voedsel in 3 fasen:
1. Afbraak grote moleculen
o Mond & darm
o Voedingstoffen bouwstoffen: vetzuren, glucose
2. Vorming acetyl-CoA
o Glucose
Glycolyse in cytosol (NADH & ATP productie)
Pyruvaat in cytosol (acetyl-CoA in mitochondriale matrix)
3. ATP-productie in mitochondria
o Citroenzuurcyclus
NaDH productie & vorming CO2
o Oxidatieve fosforylering
Productie grote hoeveelheden ATP
Zuurstofverbruik + vorming H2O
,Stapsgewijze oxidatie van suiker zorgt ervoor dat cellen energie efficiënt kunnen vastleggen.
Bij eenvoudige, ongecontroleerde verbranding is er veel energie verloren gegaan als warmte.
Katabolisme Anabolisme
• Moleculen afgebroken tot kleinere • Complexere moleculen opgebouwd uit
eenheden kleinere eenheden
• Er komt energie vrij • Verbruikt energie
• Oxidatiereacties • Reductiereacties
• Eiwitten aminozuren • Aminozuren eiwitten
ATP ADP ADP ATP
FADH2 FAD FAD FADH2
NADH NAD+ NAD+ NADH
NADPH NADP+ NADP+ NADPH
2 centrale doelen:
1. Voldoende energie genereren (ATP)
o Basaal metabolisme = energieverbruik in rust
= minimale energie nodig voor primaire levensprocessen
Vertering voedsel, continue contractie hartspier, filtratie in nieren, neurotransmissie
in hersenen
o Extra energieverbruik
Spierarbeid bij beweging of fysieke inspanning
2. Aanmaak essentiële bouwstenen
o Weefselschade herstellen
o Bouw van nieuwe cellen
o Groeien
Metabole flux:
= snelheid waarmee moleculen door stofwisselingsroute stromen
Maar voor activiteit van metabool netwerk
Bepaald door
- Concentratieverschillen
- Diffusieafstanden tss substraat & enzyme
- Hoeveel er van een substraat aanwezig is
hoe meer substraat hoe meer enzyme werkt
- Beschikbaarheid & activiteit van enzymen
Enzymen verhogen of verlagen de flux afh. v. behoefte v/d cel
Glycolyse
- Eerste stap omzetting glucose
- Glucose 2 pyruvaat + 2 ATP + 2 NADH
, - 10 stappen
- Energieopbrengst > energiekost
Glucose
- Enige brandstof hersenen & RBC
- Energiebron voor alle menselijke celtypes
- Ringvormig opgenomen via GLUT
- Soms ketenvorm
- Ketenvorm zorgt ervoor dat het minder snel op niet-enzymatische wijze eiwitten
glycolyseert
Centrale afbraakwegen vormen kern metabolisch netwerk
Andere afbraakwegen pikken in / takken af van centrale weg
Rood: belangrijkste metabole route
Vertrekt vanuit hart
Enzymen van glycolyse
Kinase • Katalyseert toevoeging fosfaatgroep aan moleculen
• Draagt P-groep over van ATP substraat
• Dragen P over naar ADP om ATP te vormen
Isomerase • Katalyseert herschikking bindingen binnen 1 molecul
• Bereiden moleculen voor op komende chemische veranderingen
Dehydrogen • Katalyseert oxidatie v/e molecuul door verwijderen van H- (hydride-ion)
ase • Genereert NADH
Mutase • Muteert: verplaatst atomen binnen verbinding
• Katalyseert veranderen van chemische groep van positie binnen molecuul
• Het verplaatsen v/e P helpt het substraat om voor te bereiden om groep
over te dragen naar ADP om ATP te maken
3 fasen
1. Energie-investering stap 1-3
2. Suikersplitsing stap 4 & 5
3. Energie-winning stap 6-10
Stap 1 Glucose glucose-6-fosfaat
Glucose G6P
- Glucose komt cel binnen via GLUT
