CEL III
(structuurformules NK => wel eens bekijken)
Metabolisme = stofwisseling
Decompositie <-> foetale ontwikkeling
Probleem = uitstellen van decompositie?
Waarom energie produceren? => energie (ATP) nodig voor processen in cellen/organen ATP aanmaken in cellen
HOOFDSTUK I: METABOLISME
= amalgaam van chemische metabole processen door elkaar => ofwel ATP aanmaken of verbruiken voor vorming van vetzuren
aan te sturen
Metabolische routes: lineair (vb: glycolyse: glucose pyrodruivenzuur adhv O2) – cyclisch (vb: Krebscyclus) – vertakt
Hersenen => gebruiken enkel glucose (geen vetzuren/lipiden)
2 HOOFDTAKKEN
Katabolisme en anabolisme
Voornaamste brandstof molec: koolhydraten, vetzuren, AZ
KATABOLISME
= degradatie
Molec afbreken eindprod: CO2 en H2O (afbraak koolhydr) en NH3 (afbraak eiwitten) en verbruik van O2
Maakt chem energie (ATP) vrij voor anabolisme en arbeid
Vorming intermediairen voor biosynthese (vb: pyruvaat/pyrodruivenzuur)
Exergonisch (energie komt vrij) kortstondig opslaan ovv ATP (niet
stockeerbaar)
Transfer reducerende equivalenten naar co-enzymen NAD+ en NADP+
(ontstaan uit vit) gereduceerd NADH, NADPH + H+ vorming ATP
ANABOLISME
Synthese van complexe molec (eiwitten, lipiden, AZ)
Endergonisch: energie uit ATP/uit reducerende equivalenten (NADPH)
Vb: Thermogenese = op peil houden van lichaamstemp
VERHOUDING AZ, PROT, LIPIDEN ALS BRANDSTOF
verhouding afh van type orgaan, voedingstoestand, hormonale status
RBC (erythrocyten) = geen mitchondrien => volledig afhankelijk van glycolyse en zenuwweefsel: enkel koolhydraten
Lever (diabeticus): tekort aan koolhydraten lipiden metaboliseren
hart- en skeletspier: energie uit katabole processen omzetten in Emech
ATP
ATP nodig voor:
1) Verrichten van mech arbeid
2) Transport van molec en celcomponenten
3) Biosynthese van macromolec
,= energiedrager (geen opslagplaats)
= base Adenine + verbinding met ribose met adhv fosfoanhydrysche bindingen verankerde
fosfaatgroepen en bevat 2 energierijke equivalenten = gamma- en beta fosfaatgroepen +
glycosidische binding
Vorming ATP: oxidatieve fosforylatie – planten: fotofosforylatie
Bij afsplitsing van gamma- of beta fosfaatgroepen => vrijstelling van Gibbs vrije energie
Actieve vorm = altijd met Mg2+
Energierijke ≠ aan stabiel => ATP = onstabiel
G° bij splitsing fosfoanhydride binding >> G° fosfaat-ester binding
Synthese ATP/verbruik ATP = gekoppeld aan vorming/hydrolyse van terminale fosfaat groep(en)
Door ATP hydrolyse komt energie vrij
Spontaan bij G < 0 = exergonisch proces Kev > 1
Niet spontaan bij G > 0 = endergonisch Kev < 1
G° bepaalt reactie evenwicht, niet snelheid
Fysiologische (= rekening houden met actuele conc van molec => niet gebruiken) G vs biochemische (= deze gebruiken)
G°’ = neutrale standaardomstandigheden vs chemische G°
Rustend persoon: ± 40kg ATP/dag
Per dag: 100-150 mol ATP gehydrolyseerd
Iedere ATP molec 1000-1500 keer/dag gerecycleerd => ADP + ADP <-> ATP + AMP (myokinase = katalysator)
ATP = P-groep donor
ADP = P-groep acceptor
THERMODYNAMISCHE ASPECTEN
Eerste wet: Energie enkel omzetten => niet maken/vernietigen => totale energie altijd cte
Vb: chem energie mech energie door hydrolyse van ATP
Tweede wet: entropie S = vorm van energie zonder nuttige arbeid => alle processen evolueren naar max S moeilijk om
entropieverandering te berekenen van biologische processen => geen equilibrium (S = max) met omgeving
Entropie niet nuttig => vrije energie G !!
REDENEN ACTIEF KARAKTER VAN ATP
1) Fosfaatrest bij pH 7 = geioniseerd elektrostatische afstoting = fosfaatgroep komt los
2) Resonantie reactieprod: ATP + H20 <-> ADP + Pi + H+
ADP en Pi meer resonantievormen dan ATP => ATP onstabieler en meer reactief hoe meer resonantievormen, hoe
stabieler
3) Vrijgestelde H+ uit reactie (Le Chatelier) => ev naar rechts door wegnemen van prot rechts = snelle hydrolysering van ATP
KOPPELING VAN REACTIES
Bij metabolische cascades: vrije energie veranderen additief
A B C D => G optellen
Als som G°’ neg => aflopende reactie = spontaan
Als som G°’ pos => niet spontaan tenzij gekoppeld aan andere met neg G zodat totale G neg is
Noodzaak aan enzymen
In biochem reacties wordt reactie met pos G gekoppeld aan splising ATP
,Soms (intermediaire) fosforyleringen: reactie met pos G koppelen met reactie met sterk neg G => toch spontaan
Andere nucleotiden: GTP, UTP, CTP (GDP, UDP, CDP) = energetische equivalent aan ATP
Manieren om hoge energie vrij te stellen:
Hydrolyseweg van ATP/XTP uitgevoerd zodat eerst AMP-derivaat +PPi ontstaan hydrolyse van pyrofosfaat
orthofosfaar + energie
Vorming van pyrofosfaatadduct
ANDERE ENERGIERIJKE VERBINDINGEN IN CELLEN
Andere molec kunnen P-groep aan ADP afstaan (hogere fosforyl-groep transfer potentiaal)
Soms nog meeer neg G dan ATP
Gekarakteriseerd door sterk neg totale G waardoor ATP kan aangemaakt worden met afgesplitste P-groep
Ogend eigenaardig (weerspiegelen onstabiele maar zeer neg totale G)
ENOLFOSFATEN
Vb: fosfoenolpyruvaat
1) Zeer onstabiel en neg G intermediair
2) Fosfaatgroep komt los = kleine G
3) Afsplitsing van prot = grotere G
Totale G = meer neg dan G ATP => afgesplitste P kan gekoppelde worden aan vorming van ATP
ACYLFOSFATEN
FOSFOGUANIDEN
GIBBSVRIJE ENERGIESCHAAL
Bedoeling metabolisme: onstabiele, energierijke intermediairen maken om ATP aan te maken => enzymen nodig
Begin onderaan steeds meer energie (onder minst energie bovenaan meest energie)
, ENERGIESTATUS VAN CEL
Vgl met batterij
Metabolische reacties gecontroleerd door energiestatus
Energielading:
Bij 0 = alles AMP geinhibeerd
Bij 1 = alles ATP = volledig opgeladen bij onvoldoende
energie
Meestal tussen 0,8 en 0,95 (gezonde cel)
ATP genererende wegen geinhibeerd door hoge energielading, ATP-consumerende wegen gestimuleerd door hoge
energielading (AXP = allostere regulatoren)
Allostere regulatie: bij veel ATP binden op sleutelenzym van katabool proces enzym geblokkeerd
ATP, ADP en AMP = belangrijkste regulatoren van enzymen
Kunnen stilleggen of opstarten
Plaats op sleutelenzym voor molec
BIOCHEMISCHE OXIDATIE – REDUCTIE (REDOX)
Metabole reacties = transfer van elektronen
Afgeven elektronen = oxidatie
Opnemen elektronen = reductie
Oxidatie en reductie gekoppeld
Biologische redoxreacties = wegnemen/toevoegen van H-atomen (proton + elektron)
Centrale elektronendragers: NAD+, NADP+, FAD
Vb: succinaat oxidatie fumaraat: verlies 2H+ + 2e
BIOCHEMISCHE ELEKTRONENDRAGERS
(structuurformules NK => wel eens bekijken)
Metabolisme = stofwisseling
Decompositie <-> foetale ontwikkeling
Probleem = uitstellen van decompositie?
Waarom energie produceren? => energie (ATP) nodig voor processen in cellen/organen ATP aanmaken in cellen
HOOFDSTUK I: METABOLISME
= amalgaam van chemische metabole processen door elkaar => ofwel ATP aanmaken of verbruiken voor vorming van vetzuren
aan te sturen
Metabolische routes: lineair (vb: glycolyse: glucose pyrodruivenzuur adhv O2) – cyclisch (vb: Krebscyclus) – vertakt
Hersenen => gebruiken enkel glucose (geen vetzuren/lipiden)
2 HOOFDTAKKEN
Katabolisme en anabolisme
Voornaamste brandstof molec: koolhydraten, vetzuren, AZ
KATABOLISME
= degradatie
Molec afbreken eindprod: CO2 en H2O (afbraak koolhydr) en NH3 (afbraak eiwitten) en verbruik van O2
Maakt chem energie (ATP) vrij voor anabolisme en arbeid
Vorming intermediairen voor biosynthese (vb: pyruvaat/pyrodruivenzuur)
Exergonisch (energie komt vrij) kortstondig opslaan ovv ATP (niet
stockeerbaar)
Transfer reducerende equivalenten naar co-enzymen NAD+ en NADP+
(ontstaan uit vit) gereduceerd NADH, NADPH + H+ vorming ATP
ANABOLISME
Synthese van complexe molec (eiwitten, lipiden, AZ)
Endergonisch: energie uit ATP/uit reducerende equivalenten (NADPH)
Vb: Thermogenese = op peil houden van lichaamstemp
VERHOUDING AZ, PROT, LIPIDEN ALS BRANDSTOF
verhouding afh van type orgaan, voedingstoestand, hormonale status
RBC (erythrocyten) = geen mitchondrien => volledig afhankelijk van glycolyse en zenuwweefsel: enkel koolhydraten
Lever (diabeticus): tekort aan koolhydraten lipiden metaboliseren
hart- en skeletspier: energie uit katabole processen omzetten in Emech
ATP
ATP nodig voor:
1) Verrichten van mech arbeid
2) Transport van molec en celcomponenten
3) Biosynthese van macromolec
,= energiedrager (geen opslagplaats)
= base Adenine + verbinding met ribose met adhv fosfoanhydrysche bindingen verankerde
fosfaatgroepen en bevat 2 energierijke equivalenten = gamma- en beta fosfaatgroepen +
glycosidische binding
Vorming ATP: oxidatieve fosforylatie – planten: fotofosforylatie
Bij afsplitsing van gamma- of beta fosfaatgroepen => vrijstelling van Gibbs vrije energie
Actieve vorm = altijd met Mg2+
Energierijke ≠ aan stabiel => ATP = onstabiel
G° bij splitsing fosfoanhydride binding >> G° fosfaat-ester binding
Synthese ATP/verbruik ATP = gekoppeld aan vorming/hydrolyse van terminale fosfaat groep(en)
Door ATP hydrolyse komt energie vrij
Spontaan bij G < 0 = exergonisch proces Kev > 1
Niet spontaan bij G > 0 = endergonisch Kev < 1
G° bepaalt reactie evenwicht, niet snelheid
Fysiologische (= rekening houden met actuele conc van molec => niet gebruiken) G vs biochemische (= deze gebruiken)
G°’ = neutrale standaardomstandigheden vs chemische G°
Rustend persoon: ± 40kg ATP/dag
Per dag: 100-150 mol ATP gehydrolyseerd
Iedere ATP molec 1000-1500 keer/dag gerecycleerd => ADP + ADP <-> ATP + AMP (myokinase = katalysator)
ATP = P-groep donor
ADP = P-groep acceptor
THERMODYNAMISCHE ASPECTEN
Eerste wet: Energie enkel omzetten => niet maken/vernietigen => totale energie altijd cte
Vb: chem energie mech energie door hydrolyse van ATP
Tweede wet: entropie S = vorm van energie zonder nuttige arbeid => alle processen evolueren naar max S moeilijk om
entropieverandering te berekenen van biologische processen => geen equilibrium (S = max) met omgeving
Entropie niet nuttig => vrije energie G !!
REDENEN ACTIEF KARAKTER VAN ATP
1) Fosfaatrest bij pH 7 = geioniseerd elektrostatische afstoting = fosfaatgroep komt los
2) Resonantie reactieprod: ATP + H20 <-> ADP + Pi + H+
ADP en Pi meer resonantievormen dan ATP => ATP onstabieler en meer reactief hoe meer resonantievormen, hoe
stabieler
3) Vrijgestelde H+ uit reactie (Le Chatelier) => ev naar rechts door wegnemen van prot rechts = snelle hydrolysering van ATP
KOPPELING VAN REACTIES
Bij metabolische cascades: vrije energie veranderen additief
A B C D => G optellen
Als som G°’ neg => aflopende reactie = spontaan
Als som G°’ pos => niet spontaan tenzij gekoppeld aan andere met neg G zodat totale G neg is
Noodzaak aan enzymen
In biochem reacties wordt reactie met pos G gekoppeld aan splising ATP
,Soms (intermediaire) fosforyleringen: reactie met pos G koppelen met reactie met sterk neg G => toch spontaan
Andere nucleotiden: GTP, UTP, CTP (GDP, UDP, CDP) = energetische equivalent aan ATP
Manieren om hoge energie vrij te stellen:
Hydrolyseweg van ATP/XTP uitgevoerd zodat eerst AMP-derivaat +PPi ontstaan hydrolyse van pyrofosfaat
orthofosfaar + energie
Vorming van pyrofosfaatadduct
ANDERE ENERGIERIJKE VERBINDINGEN IN CELLEN
Andere molec kunnen P-groep aan ADP afstaan (hogere fosforyl-groep transfer potentiaal)
Soms nog meeer neg G dan ATP
Gekarakteriseerd door sterk neg totale G waardoor ATP kan aangemaakt worden met afgesplitste P-groep
Ogend eigenaardig (weerspiegelen onstabiele maar zeer neg totale G)
ENOLFOSFATEN
Vb: fosfoenolpyruvaat
1) Zeer onstabiel en neg G intermediair
2) Fosfaatgroep komt los = kleine G
3) Afsplitsing van prot = grotere G
Totale G = meer neg dan G ATP => afgesplitste P kan gekoppelde worden aan vorming van ATP
ACYLFOSFATEN
FOSFOGUANIDEN
GIBBSVRIJE ENERGIESCHAAL
Bedoeling metabolisme: onstabiele, energierijke intermediairen maken om ATP aan te maken => enzymen nodig
Begin onderaan steeds meer energie (onder minst energie bovenaan meest energie)
, ENERGIESTATUS VAN CEL
Vgl met batterij
Metabolische reacties gecontroleerd door energiestatus
Energielading:
Bij 0 = alles AMP geinhibeerd
Bij 1 = alles ATP = volledig opgeladen bij onvoldoende
energie
Meestal tussen 0,8 en 0,95 (gezonde cel)
ATP genererende wegen geinhibeerd door hoge energielading, ATP-consumerende wegen gestimuleerd door hoge
energielading (AXP = allostere regulatoren)
Allostere regulatie: bij veel ATP binden op sleutelenzym van katabool proces enzym geblokkeerd
ATP, ADP en AMP = belangrijkste regulatoren van enzymen
Kunnen stilleggen of opstarten
Plaats op sleutelenzym voor molec
BIOCHEMISCHE OXIDATIE – REDUCTIE (REDOX)
Metabole reacties = transfer van elektronen
Afgeven elektronen = oxidatie
Opnemen elektronen = reductie
Oxidatie en reductie gekoppeld
Biologische redoxreacties = wegnemen/toevoegen van H-atomen (proton + elektron)
Centrale elektronendragers: NAD+, NADP+, FAD
Vb: succinaat oxidatie fumaraat: verlies 2H+ + 2e
BIOCHEMISCHE ELEKTRONENDRAGERS
