Hoofdstuk 9 : glycolyse en fermentatie
Metabole paden
Om een belangrijke taak te volbrengen heeft de cel een reeks reacties nodig die in
een geordende volgorde plaatsvinden en dit vereist veel verschillende enzymen
=> meeste enzymen katalyseren slechts een enkele reactie en veel van
dergelijke reacties zijn nodig om grote biochemische werken uit te voeren
Metabolisme: alle chemische reacties die in een cel plaatsvinden
=> totale metabolisme bestaat uit veel specifieke metabole paden die elk een
bepaalde taak uitvoeren
=> pad: cascadereactie: product van eerste enzym is substraat van 2de
Er bestaan 2 verschillende types van metabole paden
=> anabole paden : produceren cellulaire componenten
=> toename van moleculaire orde => afname van entropie
=> zijn endergonisch
Vb.
=> polymeersynthese (bv. zetmeel, glycogeen)
=> steroidhormonen (anabole steroiden) : stimuleren synthese
van spiereiwitten uit aminozuren
=> biologische reductie van koolstofdioxide tot suiker
=> katabole paden : breken cellulaire componenten
=> afname van moleculaire orde => toename entropie
=> zijn exergonisch
Vb.
=> hydrolyse van macromoleculen
=> biologische oxidaties
=> spelen 2 rollen in de cel
=> geven vrije energie vrij die nodig is om cellulaire functies aan te
sturen
=> leiden tot kleine organische moleculen of metabolieten die de
bouwstenen zijn voor biosynthese
=> katabole paden zijn niet eenvoudig het omgekeerde van de anabole paden
=> er worden andere enzymen en tussenproducten gebruikt
=> glucoseafbraak (katabolisme) kan worden uitgevoerd in zowel aerobe als
anaerobe omstandigheden
=> energieopbrengt is veel groter in aanwezigheid van zuurstof
=> toch is anaeroob katabolisme ook belangrijk voor organismen die in
een omgeving zitten waar geen zuurstof is maar ook voor organismen
die tijdelijk zonder zuurstof zitten
,ATP: een universele energie-drager
Is een nucleotide
De anabole reacties van cellen zijn verantwoordelijk voor biosynthese tijdens groei-
en herstelprocessen hebben een input van energie nodig
Katabole reacties geven energie vrij die nodig is om anabole reacties te sturen
Cellen hebben naast biosynthese ook energie nodig voor een aantal andere kritische
cellulaire processen (6 verschillende werkprocessen hfst 5)
In vrijwel alle cellen is ATP (adenosine trifosfaat) het meest gebruikte molecule om
cellulair werk uit te voeren
=> externe energiebron nodig om ATP te produceren: zon bij fototrofen en glucose
bij heterotrofen
=> kan gebruikt worden om veel noodzakelijke celulaire activiteiten aan te drijven
=> beweging van cellen en materialen in de cel
=> actief transport van moleculen en ionen door membranen
=> een aantal enzym gekatalyseerde reacties
=> ATP is niet de enige manier om chemische energie op te slaan in de cel
=> GTP en creatinefosfaat slaan chemische energie op die kan omgezet
worden in ATP
=> kan worden opgeslagen als gereduceerde co-enzymen zoals NADH die een
bron zijn voor het verminderen van vermogen (energie per tijd) voor anabole
reacties in cellen
ATP bestaat uit 2 energierijke fosfoanhydridebindingen
ATP bestaat uit een aromatische base adenine, een ribose (suiker) met 5
koolstofmoleculen en 3 fosfaatgroepen
=> fosfaatgroepen zijn aan elkaar gebonden door fosfoanhydridebindingen en
de eerste fosfaatgroep is met de ribose gebonden via een fosfo-esther binding
=> adenine + ribose = adenosine
=> kan voorkomen in de niet gefosforyleerde vorm of met 1,2 of 3
fosfaatgroepen op C5 van ribose
=> adenosinemonofosfaat (AMP)
=> adenosinedifosfaat (ADP)
=> adenosinetrifosfaat (ATP)
ATP-molecule is een goed tussenproduct in het cellulaire energiemetabolisme omdat
er energie vrijkomt wanneer ATP gehydrolyseerd wordt
=> exergonisch: delta G0’ = -7,3
=> water wordt gebruikt om de fosfohydridebinding te verbreken die de 3 de
(terminale/ gammafosfaatatoom) en 2de fosfaat (betafosfaatatoom) verbindt
=> 2 producten worden gevormd:
=> de terminale fosfaat ontvangt een OH van het water en komt vrij als
anorganische fosfaat (HPO, vaak geschreven als P)
=> het resulterende ADP-molecule krijgt een waterstofatoom
=> verliest onmiddellijk een proton door ionisatie
, Omgekeerde reactie: ATP wordt gesynthetiseerd uit ADP en P met afsplitsing van
water door condensatie = endergonisch: delta G0’ = 7,3
Biochemici verwijzen soms naar bindingen als fosfoanhydride binding van ATP als
hoog-energetische of energierijke bindingen
=> verkeerde indruk vermijden dat de binding op een of andere manier energie bevat
en kan worden vrijgegeven
=> alle chemische verbindingen vereisen energie bij het afbreken en hebben
geven energie vrij bij het opbouwen
=> wat er bedoeld wordt: vrije energie komt vrij wanneer de binding wordt
gehydrolyseerd door toevoeging van water
=> tijdens de hydrolyse van ATP komt meer energie vrij bij het vormen
van nieuwe bindingen in de productie van ADP en P dan om de
bindingen in ATP en water te breken (hydrolyse is exergonisch)
ATP hydrolyse is hoog exergonisch door verschillende factoren
Exergonisch door:
Ladingsafstoting tussen de aangrenzende negatief geladen fosfaatgroepen
=> tegengestelde ladingen trekken elkaar aan (zoals in ionische bindingen) en
dezelfde ladingen stoten van elkaar af
=> negatieve ladingen van fosfaatgroepen stoten van elkaar af en
spannen de covalente binding op die de fosfaatgroepen verbindt
=> hebt energie nodig om 2 negatief geladen moleculen bij elkaar te
brengen om de afstoting te overwinnen
ADP en P hebben een grotere resonantiestabilisering dan ATP
=> hoewel de carboxylaatgroep formeel is geschreven met 1 C = O dubbele
binding en 1 C-O enkele binding heeft het feitelijk 1 elektronenpaar dat gelijk
verdeeld is over beide bindingen
=> de echte structuur van carboxylaatgroep is een
gemiddelde van de 2 structuren op foto 1 (=
resonantiehibride)
=> elke C-O binding heet een gemiddelde 1,5e binding
=> elk O-atoom heeft een gedeeltelijke negatieve lading
=> wanneer moleculen in deze manier worden
gedelokaliseerd (verdeling van elektronen) bevinden ze
zich in hun meest stabiele (laagste energie) configuratie
en wordt er gezegd dat het resonantie-gestabiliseerd is
=> fosfaation is resonantie-gestabiliseerd omdat het extra
elektronenpaar van P=O wordt gedelokaliseerd over alle 4 de
bindingen rond P met O
=> bij een fosfoester binding tussen een alcohol en een
fosfaatgroep zijn de elektronen slechts gedelokaliseerd over 3
bindingen met O
=> minder resonantie gestabiliseerd en heeft een hogere energie
=> fosfoanhydridebinding tussen een carboxylaatgroep en een fosfaatbinding
=> afname van elektronen delokatie
=> meer energie in molecule
Metabole paden
Om een belangrijke taak te volbrengen heeft de cel een reeks reacties nodig die in
een geordende volgorde plaatsvinden en dit vereist veel verschillende enzymen
=> meeste enzymen katalyseren slechts een enkele reactie en veel van
dergelijke reacties zijn nodig om grote biochemische werken uit te voeren
Metabolisme: alle chemische reacties die in een cel plaatsvinden
=> totale metabolisme bestaat uit veel specifieke metabole paden die elk een
bepaalde taak uitvoeren
=> pad: cascadereactie: product van eerste enzym is substraat van 2de
Er bestaan 2 verschillende types van metabole paden
=> anabole paden : produceren cellulaire componenten
=> toename van moleculaire orde => afname van entropie
=> zijn endergonisch
Vb.
=> polymeersynthese (bv. zetmeel, glycogeen)
=> steroidhormonen (anabole steroiden) : stimuleren synthese
van spiereiwitten uit aminozuren
=> biologische reductie van koolstofdioxide tot suiker
=> katabole paden : breken cellulaire componenten
=> afname van moleculaire orde => toename entropie
=> zijn exergonisch
Vb.
=> hydrolyse van macromoleculen
=> biologische oxidaties
=> spelen 2 rollen in de cel
=> geven vrije energie vrij die nodig is om cellulaire functies aan te
sturen
=> leiden tot kleine organische moleculen of metabolieten die de
bouwstenen zijn voor biosynthese
=> katabole paden zijn niet eenvoudig het omgekeerde van de anabole paden
=> er worden andere enzymen en tussenproducten gebruikt
=> glucoseafbraak (katabolisme) kan worden uitgevoerd in zowel aerobe als
anaerobe omstandigheden
=> energieopbrengt is veel groter in aanwezigheid van zuurstof
=> toch is anaeroob katabolisme ook belangrijk voor organismen die in
een omgeving zitten waar geen zuurstof is maar ook voor organismen
die tijdelijk zonder zuurstof zitten
,ATP: een universele energie-drager
Is een nucleotide
De anabole reacties van cellen zijn verantwoordelijk voor biosynthese tijdens groei-
en herstelprocessen hebben een input van energie nodig
Katabole reacties geven energie vrij die nodig is om anabole reacties te sturen
Cellen hebben naast biosynthese ook energie nodig voor een aantal andere kritische
cellulaire processen (6 verschillende werkprocessen hfst 5)
In vrijwel alle cellen is ATP (adenosine trifosfaat) het meest gebruikte molecule om
cellulair werk uit te voeren
=> externe energiebron nodig om ATP te produceren: zon bij fototrofen en glucose
bij heterotrofen
=> kan gebruikt worden om veel noodzakelijke celulaire activiteiten aan te drijven
=> beweging van cellen en materialen in de cel
=> actief transport van moleculen en ionen door membranen
=> een aantal enzym gekatalyseerde reacties
=> ATP is niet de enige manier om chemische energie op te slaan in de cel
=> GTP en creatinefosfaat slaan chemische energie op die kan omgezet
worden in ATP
=> kan worden opgeslagen als gereduceerde co-enzymen zoals NADH die een
bron zijn voor het verminderen van vermogen (energie per tijd) voor anabole
reacties in cellen
ATP bestaat uit 2 energierijke fosfoanhydridebindingen
ATP bestaat uit een aromatische base adenine, een ribose (suiker) met 5
koolstofmoleculen en 3 fosfaatgroepen
=> fosfaatgroepen zijn aan elkaar gebonden door fosfoanhydridebindingen en
de eerste fosfaatgroep is met de ribose gebonden via een fosfo-esther binding
=> adenine + ribose = adenosine
=> kan voorkomen in de niet gefosforyleerde vorm of met 1,2 of 3
fosfaatgroepen op C5 van ribose
=> adenosinemonofosfaat (AMP)
=> adenosinedifosfaat (ADP)
=> adenosinetrifosfaat (ATP)
ATP-molecule is een goed tussenproduct in het cellulaire energiemetabolisme omdat
er energie vrijkomt wanneer ATP gehydrolyseerd wordt
=> exergonisch: delta G0’ = -7,3
=> water wordt gebruikt om de fosfohydridebinding te verbreken die de 3 de
(terminale/ gammafosfaatatoom) en 2de fosfaat (betafosfaatatoom) verbindt
=> 2 producten worden gevormd:
=> de terminale fosfaat ontvangt een OH van het water en komt vrij als
anorganische fosfaat (HPO, vaak geschreven als P)
=> het resulterende ADP-molecule krijgt een waterstofatoom
=> verliest onmiddellijk een proton door ionisatie
, Omgekeerde reactie: ATP wordt gesynthetiseerd uit ADP en P met afsplitsing van
water door condensatie = endergonisch: delta G0’ = 7,3
Biochemici verwijzen soms naar bindingen als fosfoanhydride binding van ATP als
hoog-energetische of energierijke bindingen
=> verkeerde indruk vermijden dat de binding op een of andere manier energie bevat
en kan worden vrijgegeven
=> alle chemische verbindingen vereisen energie bij het afbreken en hebben
geven energie vrij bij het opbouwen
=> wat er bedoeld wordt: vrije energie komt vrij wanneer de binding wordt
gehydrolyseerd door toevoeging van water
=> tijdens de hydrolyse van ATP komt meer energie vrij bij het vormen
van nieuwe bindingen in de productie van ADP en P dan om de
bindingen in ATP en water te breken (hydrolyse is exergonisch)
ATP hydrolyse is hoog exergonisch door verschillende factoren
Exergonisch door:
Ladingsafstoting tussen de aangrenzende negatief geladen fosfaatgroepen
=> tegengestelde ladingen trekken elkaar aan (zoals in ionische bindingen) en
dezelfde ladingen stoten van elkaar af
=> negatieve ladingen van fosfaatgroepen stoten van elkaar af en
spannen de covalente binding op die de fosfaatgroepen verbindt
=> hebt energie nodig om 2 negatief geladen moleculen bij elkaar te
brengen om de afstoting te overwinnen
ADP en P hebben een grotere resonantiestabilisering dan ATP
=> hoewel de carboxylaatgroep formeel is geschreven met 1 C = O dubbele
binding en 1 C-O enkele binding heeft het feitelijk 1 elektronenpaar dat gelijk
verdeeld is over beide bindingen
=> de echte structuur van carboxylaatgroep is een
gemiddelde van de 2 structuren op foto 1 (=
resonantiehibride)
=> elke C-O binding heet een gemiddelde 1,5e binding
=> elk O-atoom heeft een gedeeltelijke negatieve lading
=> wanneer moleculen in deze manier worden
gedelokaliseerd (verdeling van elektronen) bevinden ze
zich in hun meest stabiele (laagste energie) configuratie
en wordt er gezegd dat het resonantie-gestabiliseerd is
=> fosfaation is resonantie-gestabiliseerd omdat het extra
elektronenpaar van P=O wordt gedelokaliseerd over alle 4 de
bindingen rond P met O
=> bij een fosfoester binding tussen een alcohol en een
fosfaatgroep zijn de elektronen slechts gedelokaliseerd over 3
bindingen met O
=> minder resonantie gestabiliseerd en heeft een hogere energie
=> fosfoanhydridebinding tussen een carboxylaatgroep en een fosfaatbinding
=> afname van elektronen delokatie
=> meer energie in molecule
