Biochemie en metabolisme DT2
Glucose metabolisme introduction & hoofdstuk 14
Appreciate the importance of glucose in the generation of ATP and
Locate the steps of glucose metabolism in the cellular compartments.
Polysachariden worden afgebroken door enzymen als alpha-amylose, alpha-
glucosidase en alpha-dextrinase.
Glucose metabolisme is het proces waarbij energie uit glucosebindingen naar ATP
moleculen gebracht worden. Dit gaat via de volgende processen:
1. Glycolyse: glucose -> 2 pyruvaat (10 stappen), dit is anaerobisch. Hierbij
ontstaat ook ATP en NADH. Pyruvaat kan bij fermentatie omgezet worden
in ethanol/lactaat.
2. Pyruvaat oxidatie: in mitochondrium, pyruvaat word omgezet via het
dehydrogenase complex. Hierbij ontstaat Acetyl Co-enzym A.
3. Citroenzuurcyclus: acetyl CoA en oxaloacetaat worden omgezet om ATP en
elektronen voor het ETC (via NADH en FADH2) te leveren.
4. Elektronen transportketen: elektronen worden via H-pompen in het
binnenmembraan gezet, zodat een elektrochemisch gradiënt ontstaat. De
protonpomp maakt ATP synthase mogelijk in de mitochondriale matrix.
5. Gluconeogenese: pyruvaat kan ook terug omgezet worden in glucose.
Glucose wordt omgezet in glycogeen via ophoping van glucose-6-fosfaat
(G6P). G6P kan ook gebruikt worden voor NADPH productie van 5-ring
suikers. Dit proces wordt uitgezet bij een energietekort.
Glucose komt uit bijvoorbeeld polysachariden van planten en dieren
(zetmeel/glycogeen). Deze worden afgebroken tot monosachariden via hydrolyse,
,allen zijn dus hydrolases. De meeste niet functionerende (zymogenen) worden
eerst geklieft voordat ze werken:
1. Speeksel α-amylase: begint met klieving van α-1,4-glycoside bindingen
naar kleinere sachariden
2. Alvleesklier α-amylase: breekt α-1,4-glycoside bindingen tot
di/trisachariden af, is dus veel sterker!
3. Maltase: breekt maltose en trisachariden (maltriose) verder af
4. Α-glucosidase: breekt bovenstaande weer verder af
5. Α-dextrinase: breekt dextrin af, de α-1,6-bindingen!
6. Sucrase en lactase: breekt lactose en sucrose af
Transport gaat via de sodium-glucose linked transporter (SGLT), fructose
diffundeert via GLUT5. GLUT2 transporteert alle monosachariden van de
epitheelcellen naar de bloedbaan.
Describe how dietary proteins, carbohydrates, and lipids, are digested
and explain how the release of pancreatic enzymes is coordinated with
digestion in the stomach.
Eiwitafbraak:
1. In de maag zal door de zure omgeving al afbraak plaatsvinden,
waterstofbruggen en ionbindingen breken (pH= 1-2).
2. Pepsinogeen wordt geklieft tot pepsine en breekt verder af. De zure
omgeving wordt onderhouden via K+/H+ ATPase waarbij H erin gaat in ruil
voor K.
3. De kleine darm geeft door de lage pH van het voedsel het hormoon
secretine af, dit zorgt voor CCK (cholecystokinine) afgifte. Hierdoor worden
veel enzymen losgelaten. Bijvoorbeeld gal (bile) uit de galblaas en
zymogenen uit de alvleesklier. Enteropeptidase zet trypsinogeen om in
trypsine. Trypsine activeert andere zymogenen.
4. Er zijn veel transporters voor verschillende aminozuren en oligopeptides.
Vetafbraak:
1. In de maag worden vetten geëmulgeerd via galzouten.
2. Tracylglyceryol wordt daarna omgezet in vetzuren en monoacylglycerol
door lipases. Deze binden aan het oppervlak.
3. Monoacylglycerol worden via micelles de epitheelcellen in gebracht door
FABP transporters en binden daarna vetzuur-bindingseiwitten (FATP).
4. Op het glad endoplasmatisch reticulum worden triacylglycerols opnieuw
gesynthetiseerd naar chylomicrons, hierbij zitten ook vet-oplosbare
, vitamines. Deze worden naar de lymfe, bloed en daarna naar spieren en
vetweefsel gebracht.
Hoofdstuk 15
Identify the factors that make ATP an energy-rich molecule and explain
how ATP can power reactions that would otherwise not take place.
Stap 1 is de vertering, bij de oxidatieve fosforylering wordt de meeste CO2
gemaakt en wordt koolstof geoxideerd.
Energie wordt gebruikt voor:
1. Spier/celbewegingen
2. Transport van moleculen/ionen
3. Synthese van macromoleculen/biomuleculen
Energiesystemen:
1. Brandstof wordt afgebroken in de metabolische pathway
2. ATP draagt energie
3. Oxidatie van koolstofbrandstof is de basis voor ATP vorming
4. Er zijn maar een paar reacties voor deze processen
5. Metabolische pathways zijn zeer gereguleerd voor efficiëntie
Metabolische pathways kunnen katabolisch (afbraak, maakt energie) en
anabolisch zijn (opbouw, kost energie). Deze zijn beide verschillend gereguleerd,
omdat de vrije energie één kant gunstig is en het lastig is te reguleren bij beide
functies. Een reactie kan enkel ontstaan als deze thermodynamisch in voordeel is
(ΔG = negatief), dit kan via de koppeling van reacties die energetisch voordelig
zijn aan negatief:
ATP (adenosine trifosfaat, twee fosfoanhydride bindingen, 1 fosfoester binding
(suiker+fosfaat), adenine verbonden met Mg2+) wordt vaak gekoppeld aan die
reacties, omdat deze een energierijke fosfaatbinding kan afstaan (hydrolyse) en
dus exergonisch is:
, De sterkte hangt af van het medium (ionsterkte en aanwezigheid metalen). De
ATP/ADP cyclus is de basis van energieomzettingen in biologische systemen. Een
voorbeeld van deze omzetting en hoe ATP dit kan veranderen is hieronder
weergeven:
Nog een voorbeeld:
In cellen is de ΔG-waarde voor de hydrolyse van ATP tot ADP + Pi ongeveer -50
kJ/mol.
ΔGº' = -30,5 kJ/mol
R = 0,0083 kJ/mol K
T = 310 ºC = 37 ºC
ΔG=ΔGo′+RTln[ADP][Pi][ATP]
-50 = -30,5 + 0,0083 × 310 × ln([ADP][Pi]/[ATP])
Dus de waarde:
ln([ADP][Pi]/[ATP]) = -19,,57 = -7,6
En voorkomen:
[ADP][Pi]/[ATP] = invers ln(-7,6) = e-7,6 = 0,0005
[ADP][Pi] : [ATP] = 0,0005 : 1 = 1 : 2000
[ATP]: [ADP][Pi] = 2000: 1
De standaard vrije energie van hydrolyse van ATP in verhouding tot andere
organische moleculen is een stuk hoger, het fosforyl-transfer potentiaal is dus
hoger:
Dit komt door:
1. Elektrostatische repulsie: ATP heeft (bij pH=7) vier negatieve ladingen die
repulsie vertonen naar elkaar, dit is gereduceerd bij hydrolyse.
Glucose metabolisme introduction & hoofdstuk 14
Appreciate the importance of glucose in the generation of ATP and
Locate the steps of glucose metabolism in the cellular compartments.
Polysachariden worden afgebroken door enzymen als alpha-amylose, alpha-
glucosidase en alpha-dextrinase.
Glucose metabolisme is het proces waarbij energie uit glucosebindingen naar ATP
moleculen gebracht worden. Dit gaat via de volgende processen:
1. Glycolyse: glucose -> 2 pyruvaat (10 stappen), dit is anaerobisch. Hierbij
ontstaat ook ATP en NADH. Pyruvaat kan bij fermentatie omgezet worden
in ethanol/lactaat.
2. Pyruvaat oxidatie: in mitochondrium, pyruvaat word omgezet via het
dehydrogenase complex. Hierbij ontstaat Acetyl Co-enzym A.
3. Citroenzuurcyclus: acetyl CoA en oxaloacetaat worden omgezet om ATP en
elektronen voor het ETC (via NADH en FADH2) te leveren.
4. Elektronen transportketen: elektronen worden via H-pompen in het
binnenmembraan gezet, zodat een elektrochemisch gradiënt ontstaat. De
protonpomp maakt ATP synthase mogelijk in de mitochondriale matrix.
5. Gluconeogenese: pyruvaat kan ook terug omgezet worden in glucose.
Glucose wordt omgezet in glycogeen via ophoping van glucose-6-fosfaat
(G6P). G6P kan ook gebruikt worden voor NADPH productie van 5-ring
suikers. Dit proces wordt uitgezet bij een energietekort.
Glucose komt uit bijvoorbeeld polysachariden van planten en dieren
(zetmeel/glycogeen). Deze worden afgebroken tot monosachariden via hydrolyse,
,allen zijn dus hydrolases. De meeste niet functionerende (zymogenen) worden
eerst geklieft voordat ze werken:
1. Speeksel α-amylase: begint met klieving van α-1,4-glycoside bindingen
naar kleinere sachariden
2. Alvleesklier α-amylase: breekt α-1,4-glycoside bindingen tot
di/trisachariden af, is dus veel sterker!
3. Maltase: breekt maltose en trisachariden (maltriose) verder af
4. Α-glucosidase: breekt bovenstaande weer verder af
5. Α-dextrinase: breekt dextrin af, de α-1,6-bindingen!
6. Sucrase en lactase: breekt lactose en sucrose af
Transport gaat via de sodium-glucose linked transporter (SGLT), fructose
diffundeert via GLUT5. GLUT2 transporteert alle monosachariden van de
epitheelcellen naar de bloedbaan.
Describe how dietary proteins, carbohydrates, and lipids, are digested
and explain how the release of pancreatic enzymes is coordinated with
digestion in the stomach.
Eiwitafbraak:
1. In de maag zal door de zure omgeving al afbraak plaatsvinden,
waterstofbruggen en ionbindingen breken (pH= 1-2).
2. Pepsinogeen wordt geklieft tot pepsine en breekt verder af. De zure
omgeving wordt onderhouden via K+/H+ ATPase waarbij H erin gaat in ruil
voor K.
3. De kleine darm geeft door de lage pH van het voedsel het hormoon
secretine af, dit zorgt voor CCK (cholecystokinine) afgifte. Hierdoor worden
veel enzymen losgelaten. Bijvoorbeeld gal (bile) uit de galblaas en
zymogenen uit de alvleesklier. Enteropeptidase zet trypsinogeen om in
trypsine. Trypsine activeert andere zymogenen.
4. Er zijn veel transporters voor verschillende aminozuren en oligopeptides.
Vetafbraak:
1. In de maag worden vetten geëmulgeerd via galzouten.
2. Tracylglyceryol wordt daarna omgezet in vetzuren en monoacylglycerol
door lipases. Deze binden aan het oppervlak.
3. Monoacylglycerol worden via micelles de epitheelcellen in gebracht door
FABP transporters en binden daarna vetzuur-bindingseiwitten (FATP).
4. Op het glad endoplasmatisch reticulum worden triacylglycerols opnieuw
gesynthetiseerd naar chylomicrons, hierbij zitten ook vet-oplosbare
, vitamines. Deze worden naar de lymfe, bloed en daarna naar spieren en
vetweefsel gebracht.
Hoofdstuk 15
Identify the factors that make ATP an energy-rich molecule and explain
how ATP can power reactions that would otherwise not take place.
Stap 1 is de vertering, bij de oxidatieve fosforylering wordt de meeste CO2
gemaakt en wordt koolstof geoxideerd.
Energie wordt gebruikt voor:
1. Spier/celbewegingen
2. Transport van moleculen/ionen
3. Synthese van macromoleculen/biomuleculen
Energiesystemen:
1. Brandstof wordt afgebroken in de metabolische pathway
2. ATP draagt energie
3. Oxidatie van koolstofbrandstof is de basis voor ATP vorming
4. Er zijn maar een paar reacties voor deze processen
5. Metabolische pathways zijn zeer gereguleerd voor efficiëntie
Metabolische pathways kunnen katabolisch (afbraak, maakt energie) en
anabolisch zijn (opbouw, kost energie). Deze zijn beide verschillend gereguleerd,
omdat de vrije energie één kant gunstig is en het lastig is te reguleren bij beide
functies. Een reactie kan enkel ontstaan als deze thermodynamisch in voordeel is
(ΔG = negatief), dit kan via de koppeling van reacties die energetisch voordelig
zijn aan negatief:
ATP (adenosine trifosfaat, twee fosfoanhydride bindingen, 1 fosfoester binding
(suiker+fosfaat), adenine verbonden met Mg2+) wordt vaak gekoppeld aan die
reacties, omdat deze een energierijke fosfaatbinding kan afstaan (hydrolyse) en
dus exergonisch is:
, De sterkte hangt af van het medium (ionsterkte en aanwezigheid metalen). De
ATP/ADP cyclus is de basis van energieomzettingen in biologische systemen. Een
voorbeeld van deze omzetting en hoe ATP dit kan veranderen is hieronder
weergeven:
Nog een voorbeeld:
In cellen is de ΔG-waarde voor de hydrolyse van ATP tot ADP + Pi ongeveer -50
kJ/mol.
ΔGº' = -30,5 kJ/mol
R = 0,0083 kJ/mol K
T = 310 ºC = 37 ºC
ΔG=ΔGo′+RTln[ADP][Pi][ATP]
-50 = -30,5 + 0,0083 × 310 × ln([ADP][Pi]/[ATP])
Dus de waarde:
ln([ADP][Pi]/[ATP]) = -19,,57 = -7,6
En voorkomen:
[ADP][Pi]/[ATP] = invers ln(-7,6) = e-7,6 = 0,0005
[ADP][Pi] : [ATP] = 0,0005 : 1 = 1 : 2000
[ATP]: [ADP][Pi] = 2000: 1
De standaard vrije energie van hydrolyse van ATP in verhouding tot andere
organische moleculen is een stuk hoger, het fosforyl-transfer potentiaal is dus
hoger:
Dit komt door:
1. Elektrostatische repulsie: ATP heeft (bij pH=7) vier negatieve ladingen die
repulsie vertonen naar elkaar, dit is gereduceerd bij hydrolyse.
