Hoofdstuk 4 Mitochondriale koolstofverbranding (boek Metabolisme)
Door de aerobe glycolyse wordt pyruvaat in de mitochondriën gedeeltelijk verder verbrand tot CO2.
Deze stap wordt gevolgd door de mirochondriale koolstofverbranding die bestaat uit twee stappen:
1. oxidatieve decarboxylering omzetting pyruvaat tot acetyl-CoA; irreversibel.
2. Citroenzuurcyclus (Krebscyclus) Acetyl-CoA wordt in negen stappen omgezet naar 2 moleculen
CO2. De citroenzuurcyclus dient ook voor verbranding van andere substraten.
- Beta-oxidatie van vetzuren
-Oxidatie van ketonlichamen
-Oxidatie van aminozuren
Zoals te zien is de citroenzuurcyclus gemengd anabool/katabool.
4.1 Mitochondriën
Alle eukaryote cellen dus ook de meeste menselijke cellen bevatten mitochondriën. Mitochondriën
hebben twee belangrijke functies: oxidatie van de koolstof van pyruvaat, vetzuren en aminozuren +
omzetting van de zo vrijgekomen verbrandingsenergie in ATP.
Het binnenste membraan (laat alleen selectief door) hebben plooien die cristae worden genoemd. De
binnenste membraan bevat de noodzkelijke enzymen voor de koolstofverbranding. De
mitochondriale matrix bevat mitochondriaal DNA (er zitten geen introns in het mRNA).
4.2 Oxidatieve decarboxylering
4.2.1 Het pyruvaatdehydrogenasecomplex
De mitochondriale oxidatie van glucosekoolstof begint met de opname van pyruvaat in de matrix. Een
deel wordt geoxideerd tot acetyl-CoA (oxidatieve decarboxylering). Pyruvaatdehydrogenasecomplex
doet het omgekeerde namelijk katalyseren. De reactie lijkt heel eenvoudig maar er zijn drie reacties
waarbij eerst pyruvaat, dan CoA en dan pas NAD+ wordt verbruikt, terwijl als gescheiden producten
eerst CO2, dan acetyl-CoA en dan pas NADH vrijkomt. De precieze ruimtelijke ordening is essentieel
voor de taakverdeling, wat duidt op een metabolon.
Kort samengevat verloopt de reactie als volgt:
1. de decarboxylering wordt uitgevoerd door pyruvaatdehydrogenase dat een CO2 groep van het
pyruvaat losmaakt.
2. DLAT gaat vervoolgens een hydroxyethylgroep ophalen uit het acttieve centrum.
3. vervolgens gaat de acetylgroep naar CoA en ontstaat er acetyl-CoA.
4. lipoamide is gereduceerd en moet worden geoxideerd door een elektronenpaar van lipoamide af
te nemen en over te dragen aan FAD, wat gereduceerd wordt tot FADH2.
5. er wordt een elektronenpaar afgegeven aan NAD+; hierbij ontstaat NADH.
4.2.2 Regeling van het pyruvaatdehydrogenasecomplex
Het pyruvaatdehydrogenasecomplex controleert een zeer belangrijke metabole beslissing die bij de
mens irreversibel is. Na deze stap kunnen er met Acetyl-CoA twee dingen gebeuren namelijk:
- verdere verbranding tot CO2 in de Krebs cyclus of
- synthese van vetzuren/cholesterol/ketonlichamen
Door de aerobe glycolyse wordt pyruvaat in de mitochondriën gedeeltelijk verder verbrand tot CO2.
Deze stap wordt gevolgd door de mirochondriale koolstofverbranding die bestaat uit twee stappen:
1. oxidatieve decarboxylering omzetting pyruvaat tot acetyl-CoA; irreversibel.
2. Citroenzuurcyclus (Krebscyclus) Acetyl-CoA wordt in negen stappen omgezet naar 2 moleculen
CO2. De citroenzuurcyclus dient ook voor verbranding van andere substraten.
- Beta-oxidatie van vetzuren
-Oxidatie van ketonlichamen
-Oxidatie van aminozuren
Zoals te zien is de citroenzuurcyclus gemengd anabool/katabool.
4.1 Mitochondriën
Alle eukaryote cellen dus ook de meeste menselijke cellen bevatten mitochondriën. Mitochondriën
hebben twee belangrijke functies: oxidatie van de koolstof van pyruvaat, vetzuren en aminozuren +
omzetting van de zo vrijgekomen verbrandingsenergie in ATP.
Het binnenste membraan (laat alleen selectief door) hebben plooien die cristae worden genoemd. De
binnenste membraan bevat de noodzkelijke enzymen voor de koolstofverbranding. De
mitochondriale matrix bevat mitochondriaal DNA (er zitten geen introns in het mRNA).
4.2 Oxidatieve decarboxylering
4.2.1 Het pyruvaatdehydrogenasecomplex
De mitochondriale oxidatie van glucosekoolstof begint met de opname van pyruvaat in de matrix. Een
deel wordt geoxideerd tot acetyl-CoA (oxidatieve decarboxylering). Pyruvaatdehydrogenasecomplex
doet het omgekeerde namelijk katalyseren. De reactie lijkt heel eenvoudig maar er zijn drie reacties
waarbij eerst pyruvaat, dan CoA en dan pas NAD+ wordt verbruikt, terwijl als gescheiden producten
eerst CO2, dan acetyl-CoA en dan pas NADH vrijkomt. De precieze ruimtelijke ordening is essentieel
voor de taakverdeling, wat duidt op een metabolon.
Kort samengevat verloopt de reactie als volgt:
1. de decarboxylering wordt uitgevoerd door pyruvaatdehydrogenase dat een CO2 groep van het
pyruvaat losmaakt.
2. DLAT gaat vervoolgens een hydroxyethylgroep ophalen uit het acttieve centrum.
3. vervolgens gaat de acetylgroep naar CoA en ontstaat er acetyl-CoA.
4. lipoamide is gereduceerd en moet worden geoxideerd door een elektronenpaar van lipoamide af
te nemen en over te dragen aan FAD, wat gereduceerd wordt tot FADH2.
5. er wordt een elektronenpaar afgegeven aan NAD+; hierbij ontstaat NADH.
4.2.2 Regeling van het pyruvaatdehydrogenasecomplex
Het pyruvaatdehydrogenasecomplex controleert een zeer belangrijke metabole beslissing die bij de
mens irreversibel is. Na deze stap kunnen er met Acetyl-CoA twee dingen gebeuren namelijk:
- verdere verbranding tot CO2 in de Krebs cyclus of
- synthese van vetzuren/cholesterol/ketonlichamen
