Samenvatting Cel III

Hoofdstuk 1: metabolisme

Inleiding
Metabolisme = verzamelnaam voor alle chemische reacties waarbij energie wordt
geproduceerd of verbruikt
3 soorten metabolische routes:
1) Lineaire routes: bv. vorming glucose
2) Cyclische routes: krebzuurcyclus
3) Vertakte routes: intermediairen van bepaalde weg kunnen startpunten zijn voor
nieuwe weg
Metabolisme bestaat uit anabolisme en katabolisme
Anabolisme
= synthese van meer complexe producten uit eenvoudige producten
= Endergonisch: energie wordt verbruikt
 Vorming NAD+, NADP+, ADP + Pi
 Spiercontractie, zenuwgeleiding, celdeling…

Katabolisme
= afbraak van meer complexe producten tot eenvoudige producten met vorming van CO2,
H2O,.. bij zoogdieren: verbruik O2 (=oxidatie)
= Exergonisch: energie komt vrij!
 Energie komt vrij: wordt gebruikt bij anabolisme voor verschillende processen (bv
propagatie zenuwpulsen, transport, celgroei, celdeling…)
 Vorming intermediairen voor biosynthese (bv pyruvaat)
 ATP vormen
 Transfer van reducerende equivalenten naar NAD+ en NADP+ met vorming van
NADPH, NADH en een proton H+

Pyruvaat= intermediair: ofwel wordt deze door cel verder omgezet in CO 2 en H2O, ofwel
wordt dit intermediair als molecule verder verbruikt.

Aminozuren, vetzuren en koolhydraten = voornaamste brandstoffen
 keuze is afhankelijk van type orgaan, voedingstoestand en hormonale status
- Bv. Lever van diabeticus/ondervoed persoon: bevat te weinig koolhydraten, daarom
dienen lipiden als brandstof bij diabetici/ondervoede personen
- Erytrocyten/hersenweefsel: in normale toestand worden koolhydraten als
brandstof gebruikt)
- Hart-en skeletspier: omzetting energie uit metabole processen in mechanische




1

,Adenosine trifosfaat (ATP) als energiedrager
ADENOSINE TRIFOSFAAT
Levende organismen: voortdurend ATP nodig (=Adenosine Tri phosfate)
1. mechanische energie verrichten
2. biosynthese van macromoleculen uitgaande van eenvoudiger precursoren
3. transport van moleculen

ATP
 Energierijke binding: labiel door aanwezigheid
fosfoanhydridebindingen
 Bestaat uit ribose, adenine & trifosfaat-eenheid
o Adenine is via glycosidische binding verbonden met
ribose ter vorming van adenosine
 Actieve vorm: met Mg2+
 2 verste fosforylgroepen (beta en gamma) : energierijkst door
fosfoanhydrische bindingen: hydrolyse van energierijke
fosfoanhydridebindingen is de vrije energie die ontstaat veel groter dan deze van een
gewone fosfaat-esterbinding
 Producten ontstaan bij hydrolyse van een energierijke binding zijn stabieler dan
oorspronkelijke binding

G° bij splitsing fosfoanhydride binding >> G° fosfaat-ester binding
(Energierijk  stabiele binding!!)
Synthese van ATP: vorming terminale fosfaatgroepen ATP
Afbraak van ATP: hydrolyse(+ H2O) terminale fosfaatgroepen ATP => energie komt vrij

Pi = orthofosfaat
ATP + H2O => ADP + Pi + H+ PPi= 2 Pi’s met vorming fosfoanhydridebinding
ATP + H2O => AMP + PPi (=Pyrofosfaat)
PPi+ H2O => Pi + Pi + vrijstelling energie AMP=adenosinemonophosfate
ADP= Adenosinediphosfate




2

,DEFINITIE VAN  G
= verschil in vrije energie tussen reactieproducten en reagentia
- Indien kleiner als 0: spontane reactie => exergonisch: toenemende wanorde, K > 1
- Indien groter als 0: niet-spontane reactie => endergonisch: K < 1
- Indien = 0: reactie in evenwicht
G = G° + 2,303.RT.log Kev
Bij evenwicht: G° = - 2,303.RT.log Kev
DEFINITIE VAN G° EN G°’
G° = verschil in vrije energie bij standaardomstandigheden: pH = 0, concentratie protonen
= 1M
G°’ = verschil in vrije energie bij standaardomstandigen bij biochemische reacties: pH = 7
(neutraal) en dus concentratie protonen = 10-7M
 gewijzigde standaardomstandigheden
FYSIOLOGISCHE G
= actuele concentraties van biochemische producten
- millimolair!
- Werkelijke vrije energie van ATP-hydrolyse is 76% hoger dan de standaard energie
van hydrolyse.
- Er bestaan verschillen in G bij verschillende weefsels doordat concentraties ATP,
ADP en Pi verschillen
KOPPELING VAN REACTIES
Bij metabolische cascades: vrije energie veranderingen additief.
Reacties met positieve G kunnen doorgaan indien ze gekoppeld worden aan andere
reacties met negatieve G zodat de uiteindelijke som < 0!
 Enzym nodig voor koppeling, vaak ATP, kan ook met GTP (=Guanosine
TriPhosfate), UTP (=Uridine TriPhosfate) en CTP (=Cytidine TriFosfate)
 A + B + ATP => AB + ADP + Pi


ATP ALS ENERGIEDRAGER (drager, geen opslag)
 Zeer onderhevig aan turn-over: iedere ATP molecule wordt per dag 1000-1500 keer
gerecycleerd
 Rustend persoon: verbruikt 40kg ATP per dag
 ADP + ADP => ATP + AMP -> reactie wordt gekatalyseerd door adenylaat kinase
(=myokinase)
 Vorming ATP: oxidatieve fosforylatie (bij planten: fototfosforylatie)
 ATP: fosfaatgroepdonor




3

, Redenen voor actieve karakter van ATP:
1. Fosfaatrest is bij pH=7 geïoniseerd
 veroorzaakt elektrostatische afstoting

2. Een verdere bijdrage komt van de resonantie van de reactieproducten
ATP + H2O ⇄ ADP + Pi + H+
Hoe groterr het aantal resonantievormen, des te stabielre de structuur

3. Reactie verloopt naar rechts door voortdurend wegnemen van H+ (=le chatelier)

Andere energierijke verbindingen
Andere moleculen kunnen op hun beurt een fosfaatgroep aan ADP afstaan. Zij hebben een
hogere fosforyl-groep transfer potentiaal.
ENOLFOSFATEN
FOSFOCARBONZUURANHYDRIDEN
FOSFOGUANIDINEN
De energiestatus van cel
- Energielading 0: alles AMP
- Energielading 1: alles ATP
- Bij gezonde cel: energielading tss 0,8 en 0,95

Invloed van energielading op ATP genererende-consumerende wegen: energiestatus
bepaalt welke metabole reacties doorgaan!
 Wanneer energielading hoog is: veel ATP aanwezig => ATP-genererende wegen stop gezet
 Wanneer energielading laag is: weinig ATP aanwezig => ATP-consumerende wegen stop
gezet

 Cel kan zelf zien aan dehand vannde energielading welke metabole reacties
moeten plaatsvinden en of er nog ATP nodig is of niet.
 Allostere regulatoren (AXP) regelen dit


Biochemische oxidatie-reductie
INLEIDING TOT DE OXIDATIE - REDUCTIEREACTIES
Metabole reacties: transfer van elektronen
Afgeven electronen = oxidatie.
Opnemen elektronen = reductie.
oxidatie steeds gekoppeld aan reductie
Biologische redoxreacties = wegnemen of toevoegen van H-atomen (proton + elektron)
Waar komen H+ en e- terecht? FAD  FADH2: gereduceerd
NAD+, NADP+, FAD: centrale elektronendragers




4