Samenvatting Metabolisme 1
Inhoudsopgave
Thema 1 Energiehuishouding van cellen en weefsels......................................................................................2
ZSO 1 + HC 1: Metabole processen.......................................................................................................................2
ZSO 2 + HC 1: Glycolyse en glycgogeenmetabolisme...........................................................................................4
ZSO 3: Citroenzuurcyclus......................................................................................................................................6
ZSO 4 + HC 2: Moderne scheidingsmethoden.......................................................................................................8
ZSO 5: PR-Biochemische methoden van onderzoek...........................................................................................11
ZSO 6: Oxidatieve fosforylering - 1.....................................................................................................................11
ZSO 7: Oxidatieve fosforylering – 2 (computer PR)............................................................................................13
ZSO 8: Gluconeogenese......................................................................................................................................14
ZSO 9: Pentosefosfaat shunt...............................................................................................................................15
ZSO 10 + HC 3: Vetmetabolisme.........................................................................................................................16
Thema 2 Spierarbeid.................................................................................................................................... 20
ZSO 11 + HC 4: PR-microscopie practicum spier- en zenuwweefsel...................................................................20
ZSO 12: Membraan-, actiepotentiaal en synaps................................................................................................23
ZSO 13: Motorische eindplaat en spierarbeid....................................................................................................26
Thema 3 Stikstofhuishouding....................................................................................................................... 28
ZSO 14 + HC 5: Aminozuurmetabolisme.............................................................................................................28
ZSO 15: Nucleotiden metabolisme.....................................................................................................................29
1
,Samenvatting Metabolisme 1
Thema 1 Energiehuishouding van cellen en weefsels
ZSO 1 + HC 1: Metabole processen
In het metabolisme zijn er twee type pathways:
1. Catabolisme pathway: afbraak moleculen > levert energie, warmte en bouwstenen op
2. Anabolisme pathway: opbouw moleculen > energie en bouwstenen nodig
Koolhydraten
- eigenschappen en reacties van koolhydraten
- Chiraal atoom: atoom met 4 verschillende C-atoom
- Aldose: suiker met aldehyde groep
- Ketose: suiker met keton groep
- Enantiomeer (D-/L-): verschillen van elkaar op alle chirale atomen, D-/L- wordt bepaald door
hoogst genummerde chirale C-atoom (glucose > C5)
- Epimeer: verschillen van elkaar op 1 chiraal atoom
- Anomeer (alfa/beta): beta = boven, alfa = onder
- Furanose: 5-zijde cyclische suiker
- Pyranose: 6-zijde cyclische suiker
- Glycosidische binding: binding tussen twee sacharide (disacharide/olgiosacharide), komt tot
stand dmv condensatie reactie en wordt verbroken door hydrolyse (alfa 1 > 6 = via onder van
C1 naar C6)
Ringsluiting vindt plaats tussen C-atoom met hoogste geoxideerde toestand (C=O) en aldehyde groep.
Na de sluiting is de carbonyl C een nieuw chiraal atoom genaamd het anomere centrum (anomeric
carbon). Bij het tekenen van een ringsluiting is het belangrijk om rekening te houden met een aantal
zaken:
1. Pyranose of furanose? Ga altijd uit van het C-atoom met de hoogste geoxideerde toestand en
tel vanuit daar > 4 naar beneden is pyranose, 3 naar beneden is furanose
2. Bij D-suiker hebben alle groepen die in de lineaire vorm een oriëntatie naar rechts hebben, in
de cyclische vorm een oriëntatie naar beneden. Groepen met een oriëntatie naar links in de
lineaire vorm hebben een oriëntatie naar boven in de cyclische vorm.
a) De orientatie van de OH-groep op C1 (aldose)/C2 (ketose) is niet vast te stellen vanuit de
lineairie vorm omdat deze oriëntatie pas bepaald wordt tijdens de ringsluiting
3. De CH2OH als zijgroep van het hoogste C-atoom heeft een opwaartse orientatie
4. Soms wordt de aldehyde groep van een niet chiraal atoom gebruikt om de ring te sluiten. Het
hoogst genummerde C atoom heeft dan twee H groepen.
Reductie en oxidatie
- de rol van de koppels NAD+/NADH en FAD/FADH2 in het
metabolisme
- de rol van –CoA in het metabolisme
Redoxreacties zijn reacties waarbij er een elektronenoverdracht
plaatsvindt van een donor naar een acceptor
- Oxidator (acceptor) oxideert een ander molecuul, het
wordt dus zelf gereduceerd > afstaan zuurstof
- Reductor (donor) reduceert een ander molecuul, het
wordt dus zelf geoxideerd > opname zuurstof
2
, Samenvatting Metabolisme 1
Oxidatie reactie/reductor Reductie reactie/oxidator
Afstaan van elektronen Opname van elektronen
Opnemen van zuurstof (toename bindingen) Afstaan van zuurstof (afnemen bindingen)
Afstaan van waterstof Opnamen van waterstof
Tijdens de stofwisseling spelen oxidatie reacties een belangrijke rol in de catabolisme
(afbraak) hierbij komt energie vrij, en reductie reacties spelen een belangrijke rol in het
anabolisme (opbouw) hiervoor is energie nodig. Een oxidatie reactie kan niet plaatsvinden
zonder de reductie van een elektronacceptor (oxidator). De coenzymen NAD(P)+/NAD(P)H
en FAD/FADH2 zorgen hiervoor.
Halfreactie: NADH NAD+ + H+ + 2e
Thermodynamica en Energierijke verbindingen
- het verschil tussen ATP en ADP en het kenmerk van een energierijke fosfaatbinding.
Een energierijke fosfaatbinding is een binding tussen 2 fosfaat groepen waarbij energie
vrijkomt bij afbraak /nodig is voor opbouw (uitgedrukt in kjoule/mol) afhankelijk van welke
kant de reactie op verloopt. Een binding is pas energierijk op het moment dat er bij de afbraak
van die verbinding genoeg energie vrijkomt om ADP tot ATP te synthetiseren (zie tabel 15.1).
Entropie is een belangrijk begrip in de thermodynamica en geeft de mate van chaos weer. Het
universum streeft naar volledige chaos omdat dit qua energie het gunstigst is. Wanneer er dus
een toename in entropie plaatsvindt komt er energie vrij.
Bindingen tussen fosfaten is om meerdere redenen energierijk. (1) Een los fosfaat atoom heeft
meerdere resonantie structuren en is in zijn vrije vorm dus zeer stabiel. Op het moment dat
een fosfaat groep wordt gekoppeld aan (bijv.) ADP verliest hij deze stabiliteit en resonantie en
dus neemt de entropyie af, het maken van deze verbinding kost dus energie en bij het
verbreken komt er dus energie vrij. (2) sommige fosfaat houdende verbindingen hebben zelf
ook meerdere resonantie structuren (tautomerization) > hogere entropie bij verbreken van
3
Inhoudsopgave
Thema 1 Energiehuishouding van cellen en weefsels......................................................................................2
ZSO 1 + HC 1: Metabole processen.......................................................................................................................2
ZSO 2 + HC 1: Glycolyse en glycgogeenmetabolisme...........................................................................................4
ZSO 3: Citroenzuurcyclus......................................................................................................................................6
ZSO 4 + HC 2: Moderne scheidingsmethoden.......................................................................................................8
ZSO 5: PR-Biochemische methoden van onderzoek...........................................................................................11
ZSO 6: Oxidatieve fosforylering - 1.....................................................................................................................11
ZSO 7: Oxidatieve fosforylering – 2 (computer PR)............................................................................................13
ZSO 8: Gluconeogenese......................................................................................................................................14
ZSO 9: Pentosefosfaat shunt...............................................................................................................................15
ZSO 10 + HC 3: Vetmetabolisme.........................................................................................................................16
Thema 2 Spierarbeid.................................................................................................................................... 20
ZSO 11 + HC 4: PR-microscopie practicum spier- en zenuwweefsel...................................................................20
ZSO 12: Membraan-, actiepotentiaal en synaps................................................................................................23
ZSO 13: Motorische eindplaat en spierarbeid....................................................................................................26
Thema 3 Stikstofhuishouding....................................................................................................................... 28
ZSO 14 + HC 5: Aminozuurmetabolisme.............................................................................................................28
ZSO 15: Nucleotiden metabolisme.....................................................................................................................29
1
,Samenvatting Metabolisme 1
Thema 1 Energiehuishouding van cellen en weefsels
ZSO 1 + HC 1: Metabole processen
In het metabolisme zijn er twee type pathways:
1. Catabolisme pathway: afbraak moleculen > levert energie, warmte en bouwstenen op
2. Anabolisme pathway: opbouw moleculen > energie en bouwstenen nodig
Koolhydraten
- eigenschappen en reacties van koolhydraten
- Chiraal atoom: atoom met 4 verschillende C-atoom
- Aldose: suiker met aldehyde groep
- Ketose: suiker met keton groep
- Enantiomeer (D-/L-): verschillen van elkaar op alle chirale atomen, D-/L- wordt bepaald door
hoogst genummerde chirale C-atoom (glucose > C5)
- Epimeer: verschillen van elkaar op 1 chiraal atoom
- Anomeer (alfa/beta): beta = boven, alfa = onder
- Furanose: 5-zijde cyclische suiker
- Pyranose: 6-zijde cyclische suiker
- Glycosidische binding: binding tussen twee sacharide (disacharide/olgiosacharide), komt tot
stand dmv condensatie reactie en wordt verbroken door hydrolyse (alfa 1 > 6 = via onder van
C1 naar C6)
Ringsluiting vindt plaats tussen C-atoom met hoogste geoxideerde toestand (C=O) en aldehyde groep.
Na de sluiting is de carbonyl C een nieuw chiraal atoom genaamd het anomere centrum (anomeric
carbon). Bij het tekenen van een ringsluiting is het belangrijk om rekening te houden met een aantal
zaken:
1. Pyranose of furanose? Ga altijd uit van het C-atoom met de hoogste geoxideerde toestand en
tel vanuit daar > 4 naar beneden is pyranose, 3 naar beneden is furanose
2. Bij D-suiker hebben alle groepen die in de lineaire vorm een oriëntatie naar rechts hebben, in
de cyclische vorm een oriëntatie naar beneden. Groepen met een oriëntatie naar links in de
lineaire vorm hebben een oriëntatie naar boven in de cyclische vorm.
a) De orientatie van de OH-groep op C1 (aldose)/C2 (ketose) is niet vast te stellen vanuit de
lineairie vorm omdat deze oriëntatie pas bepaald wordt tijdens de ringsluiting
3. De CH2OH als zijgroep van het hoogste C-atoom heeft een opwaartse orientatie
4. Soms wordt de aldehyde groep van een niet chiraal atoom gebruikt om de ring te sluiten. Het
hoogst genummerde C atoom heeft dan twee H groepen.
Reductie en oxidatie
- de rol van de koppels NAD+/NADH en FAD/FADH2 in het
metabolisme
- de rol van –CoA in het metabolisme
Redoxreacties zijn reacties waarbij er een elektronenoverdracht
plaatsvindt van een donor naar een acceptor
- Oxidator (acceptor) oxideert een ander molecuul, het
wordt dus zelf gereduceerd > afstaan zuurstof
- Reductor (donor) reduceert een ander molecuul, het
wordt dus zelf geoxideerd > opname zuurstof
2
, Samenvatting Metabolisme 1
Oxidatie reactie/reductor Reductie reactie/oxidator
Afstaan van elektronen Opname van elektronen
Opnemen van zuurstof (toename bindingen) Afstaan van zuurstof (afnemen bindingen)
Afstaan van waterstof Opnamen van waterstof
Tijdens de stofwisseling spelen oxidatie reacties een belangrijke rol in de catabolisme
(afbraak) hierbij komt energie vrij, en reductie reacties spelen een belangrijke rol in het
anabolisme (opbouw) hiervoor is energie nodig. Een oxidatie reactie kan niet plaatsvinden
zonder de reductie van een elektronacceptor (oxidator). De coenzymen NAD(P)+/NAD(P)H
en FAD/FADH2 zorgen hiervoor.
Halfreactie: NADH NAD+ + H+ + 2e
Thermodynamica en Energierijke verbindingen
- het verschil tussen ATP en ADP en het kenmerk van een energierijke fosfaatbinding.
Een energierijke fosfaatbinding is een binding tussen 2 fosfaat groepen waarbij energie
vrijkomt bij afbraak /nodig is voor opbouw (uitgedrukt in kjoule/mol) afhankelijk van welke
kant de reactie op verloopt. Een binding is pas energierijk op het moment dat er bij de afbraak
van die verbinding genoeg energie vrijkomt om ADP tot ATP te synthetiseren (zie tabel 15.1).
Entropie is een belangrijk begrip in de thermodynamica en geeft de mate van chaos weer. Het
universum streeft naar volledige chaos omdat dit qua energie het gunstigst is. Wanneer er dus
een toename in entropie plaatsvindt komt er energie vrij.
Bindingen tussen fosfaten is om meerdere redenen energierijk. (1) Een los fosfaat atoom heeft
meerdere resonantie structuren en is in zijn vrije vorm dus zeer stabiel. Op het moment dat
een fosfaat groep wordt gekoppeld aan (bijv.) ADP verliest hij deze stabiliteit en resonantie en
dus neemt de entropyie af, het maken van deze verbinding kost dus energie en bij het
verbreken komt er dus energie vrij. (2) sommige fosfaat houdende verbindingen hebben zelf
ook meerdere resonantie structuren (tautomerization) > hogere entropie bij verbreken van
3
