Samenvatting STOF1 - E-modules samengevat

E-modules
KOOLHYDRAATMETABOLISME
Leerdoelen:
 De 3 soorten complexe koolhydraten benoemen, door welke enzymen deze
afgebroken worden en hoe deze afbraak verder gaat tot de uiteindelijke 3
monosacchariden.
 Uitleggen hoe een maaltijd met (complexe) koolhydraten via de mond,
maag en darm uiteindelijk in het bloed wordt opgenomen, met de
betrokken enzymen voor afbraak en transporters voor opname.
 Beschrijven hoe een glucose molecuul afgebroken kan worden tot
pyruvaat, welke 3 (niet-reversibele) sleutelreacties hierbij belangrijk zijn,
en hoe een pyruvaat molecuul gebruikt kan worden bij 4 verschillende
processen al naar gelang de behoefte van de cel.
 Hoe de afbraak van pyruvaat leidt tot de voor verbranding essentiële
component acetyl-CoA en hoe vanuit acetyl-CoA energie in de vorm van
ATP wordt gegenereerd, door middel van de krebs cyclus en de elektronen
transportketen.
[aanvulling in Boron en Boulpaep hoofdstukken 45 & 58]
Een meest voorkomende vorm van koolhydraten is zetmeel. Deze polysacharide
zit met name door 1-4 verbindingen vast, maar er zijn ook 1-6 verbindingen. Voor
de afbraak van zetmeel worden eerst de 1-4 verbindingen verbroken door het
enzym amylase. Hierdoor ontstaan limit dextrines, di- en trisachariden. Deze
worden verder afgebroken door amylase die de di- en trisachariden splitst en
isomaltase wat de 1-6 verbindingen verbreekt.
Koolhydraten worden opgeslagen in de lever en de spieren, in de vorm van
glycogeen. Dit is een complex koolhydraat wat relatief meer vertakkingen / 1-6
verbindingen. Om glucose uit het glycogeenmolecuul te krijgen, wordt er eerst
glucose-1-P van het glycogeenmolecuul afgesplitst. Dit wordt omgezet naar
glucose-6-P, wat verder gemetaboliseerd kan worden.

Koolhydraat Afbraakenzymen
Zetmeel Amylase; verbreekt 1-4 verbindingen -> limit dextrines en
disachariden
*kan geen terminale 1-4 verbindingen verbreken.
Limit Isomaltase (darmen); verbreekt 1-6 verbindingen -> verbreekt
dextrines disachariden en overgebleven 1-4 verbindingen ->
monosachariden
Glycogeen (voornamelijk) intracellulaire afbraak naar glucose-6-P door
glycogeenfosforylase.

De meest voorkomende disachariden in voeding, worden afgebroken door
disacharidases:

 Lactase (enzym): lactose -> 1 galactose + 1 glucose
 Maltase (enzym): maltose -> 2 glucose
 Sucrase (enzym): sucrose -> 1 fructose + 1 glucose

,Glucose kan meteen door het lichaam gemetaboliseerd worden. Galactose en
relatief weinig fructose wordt in de lever omgezet naar glucose dat vrijgemaakt
kan worden naar het bloed.




Bij het kauwen op een product wordt de oppervlakte van het voedsel groter,
zodat enzymen makkelijker bij het product kunnen. In de mond begint speeksel α-
amylase beginnen met verteren. α-amylase werkt in de mond bij een neutraal
Fructose Galactose
pH, Glucose
maar zal in de maag onder zuren omstandigheden inactief worden. In de
maag gebeurd er niet veel voor koolhydraten, de brij wordt uitgescheden naar
het duodenum.

In het duodenum en de dunne darm verteerd amylase uit de pancreas de
polysachariden tot monosachariden, door de 1-4 verbindingen te verbreken. Er
ontstaan hierdoor limit dextrines, disachariden en monosachariden. Dit wordt
verder afgebroken door isomaltases om zo enkel monosachariden over te
houden.

Via SGLT1 cotransporters wordt glucose (en galactose) de cel in gepompt, dit is
secundair actief transport. Fructose wordt via GLUT5 transporters uit het
darmlumen opgenomen. De opgenomen monosachariden kunnen door de
enterocyt omgezet worden in glucose-6-P, of via GLUT2 transporters naar het
bloed gebracht worden.

Verschillende Glucose Transporters (GLUT’s):

 GLUT1: hoge affiniteit voor glucose, op cellen van blood-brain barriere en
erytrocyten (rode bloedcellen), weinig op weefsels in het lichaam;
 GLUT2: lage affiniteit en hoge capaciteit voor glucose, op basolaterale
membraan van enterocyt, levercellen en de β-cellen van de pancreas,
functioneren als glucose sensor;
 GLUT3: hoge affiniteit voor glucose, op neuronen en de placenta;
 GLUT4: onder controle van insuline, op spier- en vetweefsel;
 GLUT5: met name fructose transporter, apicale membraan van een
enterocyt.

Glycolyse = het proces in een cel waarin 1 glucose molecuul omgezet wordt naar
2 pyruvaat moleculen. Zodra glucose opgenomen is in de cel, plakt hexokinase
een fosfaatgroep aan glucose geplakt, waardoor glucose-6-P ontstaat. Glucose-6-
P kan de cel niet meer uit via gefaciliteerde diffusie.

[glucose -> glucose-6-P -> fructose 1,6 bifosfaat -> dihydroxyacetonfosfaat +
glyceraldehyde-3-fosfaat -> glycolyse verder waardoor ATP en NADH + H+
vrijkomen -> fosfoenolpyruvaat (PEP) -> pyruvaat]

, Vanuit pyruvaat kunnen 2 metabole paden gevolgd worden, het pad naar lactaat
en het pad naar de citroenzuurcyclus.

NAD+ kan elektronen opnemen, waardoor het NADH wordt. NAD+ kan uit
vitamine B3 (niacine of nictoinezuur) worden gevormd. FAD wordt na
elektronenopname FADH2 genoemd. Vitamine B2 (riboflavine) is de basis van
FAD.

Glucose kan aeroob (met zuurstof) of
anaeroob (zonder zuurstof) verbrand worden.

In anaerobe condities wordt pyruvaat in
lactaat omgezet. Hierbij wordt NAD+ omgezet
in NADH. Lactaat kan in de lever omgezet
worden naar glucose.

In aerobe condities gaat pyruvaat de
citroenzuurcyclus in.

Glycolyse vind plaats in het cytosol, terwijl het
omzetten van NADH naar NAD+ om ATP te
maken in de mitochondriën gebeurd. Deze
moleculen worden via shuttels de
mitochondriën in gestuurd. De ene shuttel
zorgt voor NADH en de ander wordt FADH2.