HS15: METABOLISME: BASISCONCEPTEN
1. INHOUD
Inleiding .................................................................................................................................. 3
2. Belangrijke reacties ............................................................................................................ 3
Energie .................................................................................................................................... 3
Thermodynamica.................................................................................................................... 4
Eerste wet........................................................................................................................... 4
Tweede wet ........................................................................................................................ 4
Energie [vervolg] .................................................................................................................... 4
3. ATP als universele energiedrager ....................................................................................... 5
ATP hydrolyse ......................................................................................................................... 6
Evenwicht verschuiven ........................................................................................................... 6
Hoge fosforylpotentiaal.......................................................................................................... 6
Fosforyltransfer ...................................................................................................................... 7
4. Oxidatie van koolstof.......................................................................................................... 8
Fotosynthese .......................................................................................................................... 8
Algemeen............................................................................................................................ 8
Oxidatie en reductie ........................................................................................................... 8
Voorbeelden ........................................................................................................................... 9
5. Metabole paden ............................................................................................................... 10
Energiedragers ..................................................................................................................... 10
Dragers voor oxidatie ....................................................................................................... 10
Dragers voor reductie....................................................................................................... 12
Dragers van C-C fragmenten ............................................................................................ 12
Besluit ............................................................................................................................... 12
Vitaminen als voorloper ....................................................................................................... 13
Sleutelreacties ...................................................................................................................... 14
Regulatie ............................................................................................................................... 15
Evolutie ................................................................................................................................. 16
6. Structuren......................................................................................................................... 16
© Gilles Bossuyt 2017
1
,INLEIDING
o Wat we zullen onderzoeken
− Hoe een cel
└ Energie
└ Reducerende kracht
uit haar omgeving haalt
− Hoe een cel
└ Bouwstenen
└ Macromoleculen
maakt
o Metabolisme = het geheel van chemische reacties in een cel (in een levend organisme)
die nodig zijn om orde te creëren en te handhaven
o Chemische reacties:
− Katabolisme: afbraak van moleculen tot bouwstenen en energie
− Anabolisme: opbouw van nieuwe moleculen
o Cel ≈ fabriek (1000-tal reacties in E. Coli) → terugkerende motieven van reacties:
− Gemeenschappelijke energiedrager
− 100 moleculen spelen een centrale rol
− Gelijksoortige reacties
− Gemeenschappelijk regulatiemechanismen
→ metabole map:
└ Bol = molecule
└ Lijn = reactie
└ Centraal: glycolyse → aanmaak ATP → essentieel
o Algemene principes:
1. Metabole paden = op elkaar volgende reacties
2. ATP verbindt katabole met anabole paden
3. Koolstofoxidatie genereert ATP
4. Het aantal reactietypes en intermediairen is beperkt
5. Metabole paden zijn sterk gereguleerd
2. BELANGRIJKE REACTIES
ENERGIE
o Energie in ons lichaam
− Nodig voor
└ Mechanische activiteit (spiercontractie)
└ Transport
└ Anabolisme
© Gilles Bossuyt 2017
3
, − Afkomstig van
└ Zonlicht: fotosynthese → door fototrofen
└ Oxidatie van koolstofbronnen → afkomstig van fototrofen → door
chemotrofen
o Katabolisme: brandstof → energie
− Aeroob
− Anaeroob
o Anabolisme: aanmaak van bouwstenen
THERMODYNAMICA
o Natuur de cel
− Natuur: spontane evolutie naar wanorde
− De cel: orde vereist energie en reacties
EERSTE WET
Wanorde neemt altijd toe
o Bv. kansrekening muntstukken, kamer van een kotstudent
o Wanorde = entropie
o De cel = paradox?
− Cel ≠ geïsoleerd systeem
− Energieopname uit omgeving → orde creëren → warmte vrijzetting
→ wanorde omgeving ↑ → entropie totale systeem ↑
TWEEDE WET
Energie kan van de ene vorm naar de andere worden omgezet maar kan niet vernietigd
worden
o Bv. opname voedsel: chemische energie wordt omgezet in warmte
o De cel koppelt vrijzetting van warmte aan
− Synthese
− Creatie van orde
ENERGIE [VERVOLG]
o Katabole paden anabole paden
− Amfibole paden = katabool of anabool i.f.v. de energie status
− Verschillen
└ Mogelijk door werking van verschillende enzymen
└ Zijn energetisch noodzakelijk
└ Maakt regulatie mogelijk
© Gilles Bossuyt 2017
4
1. INHOUD
Inleiding .................................................................................................................................. 3
2. Belangrijke reacties ............................................................................................................ 3
Energie .................................................................................................................................... 3
Thermodynamica.................................................................................................................... 4
Eerste wet........................................................................................................................... 4
Tweede wet ........................................................................................................................ 4
Energie [vervolg] .................................................................................................................... 4
3. ATP als universele energiedrager ....................................................................................... 5
ATP hydrolyse ......................................................................................................................... 6
Evenwicht verschuiven ........................................................................................................... 6
Hoge fosforylpotentiaal.......................................................................................................... 6
Fosforyltransfer ...................................................................................................................... 7
4. Oxidatie van koolstof.......................................................................................................... 8
Fotosynthese .......................................................................................................................... 8
Algemeen............................................................................................................................ 8
Oxidatie en reductie ........................................................................................................... 8
Voorbeelden ........................................................................................................................... 9
5. Metabole paden ............................................................................................................... 10
Energiedragers ..................................................................................................................... 10
Dragers voor oxidatie ....................................................................................................... 10
Dragers voor reductie....................................................................................................... 12
Dragers van C-C fragmenten ............................................................................................ 12
Besluit ............................................................................................................................... 12
Vitaminen als voorloper ....................................................................................................... 13
Sleutelreacties ...................................................................................................................... 14
Regulatie ............................................................................................................................... 15
Evolutie ................................................................................................................................. 16
6. Structuren......................................................................................................................... 16
© Gilles Bossuyt 2017
1
,INLEIDING
o Wat we zullen onderzoeken
− Hoe een cel
└ Energie
└ Reducerende kracht
uit haar omgeving haalt
− Hoe een cel
└ Bouwstenen
└ Macromoleculen
maakt
o Metabolisme = het geheel van chemische reacties in een cel (in een levend organisme)
die nodig zijn om orde te creëren en te handhaven
o Chemische reacties:
− Katabolisme: afbraak van moleculen tot bouwstenen en energie
− Anabolisme: opbouw van nieuwe moleculen
o Cel ≈ fabriek (1000-tal reacties in E. Coli) → terugkerende motieven van reacties:
− Gemeenschappelijke energiedrager
− 100 moleculen spelen een centrale rol
− Gelijksoortige reacties
− Gemeenschappelijk regulatiemechanismen
→ metabole map:
└ Bol = molecule
└ Lijn = reactie
└ Centraal: glycolyse → aanmaak ATP → essentieel
o Algemene principes:
1. Metabole paden = op elkaar volgende reacties
2. ATP verbindt katabole met anabole paden
3. Koolstofoxidatie genereert ATP
4. Het aantal reactietypes en intermediairen is beperkt
5. Metabole paden zijn sterk gereguleerd
2. BELANGRIJKE REACTIES
ENERGIE
o Energie in ons lichaam
− Nodig voor
└ Mechanische activiteit (spiercontractie)
└ Transport
└ Anabolisme
© Gilles Bossuyt 2017
3
, − Afkomstig van
└ Zonlicht: fotosynthese → door fototrofen
└ Oxidatie van koolstofbronnen → afkomstig van fototrofen → door
chemotrofen
o Katabolisme: brandstof → energie
− Aeroob
− Anaeroob
o Anabolisme: aanmaak van bouwstenen
THERMODYNAMICA
o Natuur de cel
− Natuur: spontane evolutie naar wanorde
− De cel: orde vereist energie en reacties
EERSTE WET
Wanorde neemt altijd toe
o Bv. kansrekening muntstukken, kamer van een kotstudent
o Wanorde = entropie
o De cel = paradox?
− Cel ≠ geïsoleerd systeem
− Energieopname uit omgeving → orde creëren → warmte vrijzetting
→ wanorde omgeving ↑ → entropie totale systeem ↑
TWEEDE WET
Energie kan van de ene vorm naar de andere worden omgezet maar kan niet vernietigd
worden
o Bv. opname voedsel: chemische energie wordt omgezet in warmte
o De cel koppelt vrijzetting van warmte aan
− Synthese
− Creatie van orde
ENERGIE [VERVOLG]
o Katabole paden anabole paden
− Amfibole paden = katabool of anabool i.f.v. de energie status
− Verschillen
└ Mogelijk door werking van verschillende enzymen
└ Zijn energetisch noodzakelijk
└ Maakt regulatie mogelijk
© Gilles Bossuyt 2017
4
