Samenvatting Glucosemetabolisme

SAMENVATTING METABOLISME

1STE BACHELOR GENEESKUNDE

2023-2024



1. Glycolyse en fermenta e
1.1. Inleiding
- Glycolyse
o Centraal in glucosemetabolisme
o Andere anabole en katabole wegen staan hierop ingeplant
 Hebben een directe of indirecte verbinding met glycolyse
o Eerste inzichten
 Studie van a raak van suikers door gisten
 Dat daarbij CO2 en ethanol gevormd worden
 Emden, Meyerhof en Cori
- 1) Anabool belang
o Begin: Glucose gesplitst in twee moleculen pyruvaat
o Mix van anabole en katabole wegen
o Gistcellen
 Fermenta e van pyruvaat tot ethanol
o Mens
 Glucose omgezet in pyruvaat
 2 ATP ontstaan
 Reduc e van 2 NAD+ tot 2 NADH
- Melkzuurgis ng
o Anaëroob (spiercontrac e)
o Lactaat gevormd uit pyruvaat
o Cofactor NADH in glycolyse te oxideren
- Aërobe condi es
o Oxida e van NADH in mitochondriën
o Oxida e van pyruvaat
 In mitochondriën
 Oxida eve decarboxylering tot acetyl-CoA
 Gebruikt in vetzuursynthese = anabool
 Glycolyse levert buiten ATP en NADH ook bouwstenen zoals vetzuren
- Bouwsteen nucleo den
o Glucose-6-fosfaat omgezet tot ribose-5-fosfaat
o Pyruvaat is voorloper voor alanine of Krebs-cyclus intermediairen
- Bouwsteen van lipiden
o Glyceraldehyde-3-fosfaat uit glycolyse kan omgezet worden tot glycerol-3-fosfaat
- 2) Katabool belang
o A raakreac es van acetyl-CoA in mitochondriën tot CO2 en NADH

,- Regeling glycolyse
o Remming enzyme fosfofructokinase-1: ATP (maat voor energie) en citraat (maat voor
bouwstenen)
 Ac ef bij cellulair energietekort
 Ac ef bij tekort aan celbouwstenen
o Insuline
 S muleert glucoseopname in vet- en spiercellen

1.2. Overzicht glycolyse
- Glycolyse
o In cytosol van pro- en eukaryoten
o Vorming 2 pyruvaat vanaf glucose
 Zonder O2
o Vorming 2 ATP
 Zeer weinig
 Glycolyse voortgezet in
 Citroenzuurcyclus
 Oxida eve fosforyla e
 Vetzuur- en aminozuur biosynthese
o 10 enzyma sche reac es die in 2 groepen verdeeld worden
 Glucose tot glyceraldehyde-3-fosfaat
 Investering van ATP
 2 fosforyla es = ac va e van tussenproducten
 Sterk gereguleerd
 Betrekking tot hexose-fosfaten
 Glyceraldehyde-3-fosfaat tot pyruvaat
 Geïnvesteerde energie teruggewonnen
 Ne o: 2 ATP
 Laatste stap vormt pyruvaat
 ATP-produc e: overdracht van energierijke fosfaatgroepen op ADP =
substraatniveau fosforyla e

1.3. Reac es van de glycoslyse
- Glucoseopname
o Gefaciliteerde diffusie door glucosetransporters (GLUT’s)
 Transporteiwi en
 Brengen polaire glucose door dubbele lipidenmembraan
 Flux van binnen naar buiten
 intracellulaire concentra e is lager
- GLUT-1
o Lage KM
o Meeste weefsels
o Basaal glucosetransport
- GLUT-2
o Lever, neuro-endocrien, darm
o Hoge KM en hoge Vmax
o Bètacellen in pancreas
 Equilibria e van intra- en extracellulaire glucoseconcentra e

,  Reageren op hoge concentra e in het bloed door insuline
- GLUT-3
o Hersenen
o Lage KM
- GLUT-4
o Spier en vet
o Lage KM
o Intracellulair opgeborden in intracellulaire vesikels in dubbele lipidenmembraan
 Induc e door insuline
 Condi onele transporter
+
- Na -glucose-symporters
o Epitheel van dunne darm en tubulen van nier
o Ac ef transport naar binnen van het weefsel
 Na+
 Glucose
- Na+/K+ ATPase
o Naar buiten pompen van Na+
- Na -glucose-symporters en Na+/K+ ATPase
+

o Geen verlies van glucose in stoelgang en urine
o Ac ef transport van glucose
 Tegen de concentra egradiënt in

Fase I

- 1) Fosforyla e van glucose
o Katalyse door hexokinase of glucokinase
o Cofactor Mg2+
o Fosfaat transfer van ATP naar glucose
 Daling in energie
 Onomkeerbaar
 Conforma everandering in glucose door binding
 Induced fit
 Hoge affiniteit aan transi etoestand
 Geen H2O in ac eve site
- Hexokinase I,II,III
o Isozymen
o Bijna alle weefsels
o Lage KM

- Hexokinase IV
o Glucokinase
o In lever en bètacellen van pancreas
o Hoge KM en hoge Vmax
 Volgen van glucoseconcentra e in bloed

, - 2) isomeriza e van glucose-6-fosfaat naar fructose-6-fosfaat
o Omze ng van aldose naar ketose via openketenstructuur
o Katalyse door glucose fosfaat isomerase
o Energietoestand van begin- en eindproducten is ± gelijk
 Omkeerbaar
 Evenwicht naar rechts
- 3) katalyse van fosfofructokinase
o Verbruik 1 ATP
o Daling in vrije energie
 Onomkeerbaar
o Belangrijkste fluxgenererende stap
o Regeling
 Allosterische liganden
 Aanpassing van flux aan noden
- 4) vorming van triosefosfaten
o Splitsing van hexose in 2 triose
 Fructo-1,6-bisfosfaat tot glyceraldehyde-3-fosfaat en dihydroxyacetonfosfaat
o Katalyse door aldose
 Lysine residu in kataly sche site
- 5) isomeriza e
o Katalyse door triosefosfaat isomerase (TIM)
 Dihydroxyacetonfosfaat tot glyceraldehyde-3-fosfaat
 Evenwicht naar dihydroxyacetonfosfaat
 Con nue omze ng naar glyceraldehyde-3-fosfaat
 Verschil evenwicht en flux
- TIM
o α/β barrelstructuur
 8 β-vouwbladen omring door α-helixen
 Ac eve site binnen het vat
o Zuur/base katalyse
 His en Glu in ac eve site
 Opnemen van protonen en afstaan

Fase II

- 6) Oxida e
o Glyceraldehyde-3-fosfaat tot 1,3-bisfosfoglyceraat (1,3-BPG)
o Aanmaak van energierijke fosfaatgroep
 Oxida e van aldehyde tot acylfosfaat
 Omkeerbaar
o Combina e oxida e en fosforyla e
 Kost geen ATP
 Afstaan van 2 elektronen aan NAD+ tot NADH
 Aanhech ng van anorganische fosfaat uit oplossing
o Katalyse door glyceraldehyde-3-fosfaat dehydrogenase
 SH van cysteïne in ac eve sitorme
 Covalente acyl-thioester
 Aanval door Pi
 Vorming 1,3-BPG