Hoofdstuk 1: Glycolyse en gluconeogenese
1. Inleiding
1.1 Definities glycolyse en gluconeogenese
Glycolyse= de sequentie van reacties dat 1 molecule glucose metaboliseert naar 2 moleculen
pyruvaat samen, waarbij 2 moleculen ATP worden geproduceerd, is dus een energie
producerende pathway
Gluconeogenese= is een anabole pathway, het proces waarbij glucose wordt gesynthetiseerd
startend van een klein intermediair molecule zoals pyruvaat of lactaat
1.2 Korte geschiedenis van de glycolyse
1897: Hans en Eduard Buchner ontdekten dat cel vrije gistextracten (celvrije extracten, geen
levende cellen in), ze zochten een bewaarmiddel dat deze niet zouden bederven en ze
gebruikte dan sucrise en ze zagen dan dat de gistextracten in staat waren om sucrose om te
zetten naar alcohol. Fermentatie (= het omzetten van biologische materialen (substraten) in
afwezigheid van zuurstof (= anaeroob)) kan plaatsvinden buiten de cel, er is dus geen
levende cel voor nodig.
1940: Gustaf Embden, Otto Meyerhof, Carl Neuberg, Jacob Parnas, Otto Wartburg, Carl en
Gerti Cori → beschrijving van biochemische reacties van de volledige glycolytische pathway.
Ook wel de Embden-Meyerhof pathway genoemd.
1.3 Glucose als brandstof molecule
1ste: polysachariden → monosachariden (zetmeel en glycogeen (zit zo in onze voeding als
glucose, het zijn dus polysachariden van glucose) worden omgezet naar glucose)
→ glucose is de enige brandstofmolecule in de hersenen onder
‘nonstarvation’ condities en altijd in rode bloedcellen, rode
bloedcellen zijn volledig afhankelijk van glucose als brandstofmolecule
→ glucose kan gevormd worden onder pre-biotische voorwaarden (formose reactie)
→ Glucose komt vooral voor als ringstructuur en heeft dus geen vrije aldehyde groep, heeft
ook een open structuur waarbij ze dan een vrije aldehyde groep hebben die zeer reactief is
en die dan eiwitten kan glycosyleren wat negatief gevolg is op de activiteit of structuur van
eiwitten, dus glucose prefereert de gesloten ringstructuur, daarom is het ook een ideaal
moleculen als brandstofmolecule
→ Glycolyse heeft geen zuurstof nodig, er wordt ATP geproduceerd in anaërobe
omstandigheden, energie kan geproduceerd worden vanuit glucose in anaërobe
omstandigheden
Glycolyse is een evolutionaire oude pathway en wordt in elk organisme gebruikt, alles is in
staat om glucose te verwerken via de glycolyse
1
,Waarom is glucose een evolutionair oude brandstofmolecule? → want dit is ook te vormen
in pre-biotische omstandigheden (kan gevormd worden zonder dat een organisme nodig is,
dit is de formose reactie, het kan gevormd worden uit formaldehyde en daarom denken ze
dat het een van de eerste soorten energie was
1.4 Fermentatie vs. Complete oxidatie
Glucose → pyruvaat: tot daar de glycolyse
Pyruvaat kan verschillende wegen gaan volgen:
- Fermentatie: als er geen zuurstof aanwezig is, dan wordt pyruvaat omgezet worden naar
ethanol
- Fermentatie: naar lactaat, doen wij als mens want hebben niet de juiste enzymes voor
fermentatie naar ethanol
- Complete oxidatie: als er wel zuurstof is, halen hier meer energie om en gaan we
pyruvaat oxideren naar CO2 en H2O, hier worden veel meer ATP moleculen uit gehaald
1.5 Fermentatie
→ ook nog andere mogelijkheden van fermentatie naar een ander product en dus niet alleen
fermentatie naar ethanol en lactaat
Fermentatie → proces waar geen zuurstof aan de pas komt
Sommige bacteriën kunnen alleen leven in
omstandigheden waar geen zuurstof aanwezig
is (ze zijn obligaat anaëroob), gaan dus
uitsluitend beroep doen op fermentatie
processen
2
,1.6 Lot van glucose in verschillende soorten weefsels
In verschillende soorten organen worden verschillende soorten enzymen geëxpresseerd en
in sommige organen kunnen we meer doen met glucose dan in andere:
In rode bloedcellen:
→ glucose komt binnen en glucose is de enigste soort
brandstofmoleculen dat in de rode bloedcellen gebruikt
kan worden, want RBC hebben geen mitochondriën
→ glucose wordt altijd in de eerste stap van glycloyse
omgezet in glucose-6-fosfaat, deze kan dan twee
richtingen uit (pentose fosfaat of kan verder gaan in de
glycolyse waar het wordt omgezet in lactaat, kan niet
verder geoxideerd worden, want mitochondriën
voor nodig, dus in RBC wordt glucose altijd omgezet naar lactaat die dan buiten de cel
wordt getransporteerd
In hersenweefsel cellen:
→ hersenen hebben wel mitochondriën, dus kan wel
worden geoxideerd dus glucose wordt niet omgezet
naar lactaat, maar naar acetyl-co enzyme A dat in de
citroenzuurcyclus terecht komt en dus volledig
geoxideerd wordt naar CO2, hier wordt veel meer ATP
gegenereerd
In spier- en hartweefsel cellen :
→ verschil is dat glucose je hier ook kan opslagen in
de vorm van glycogeen, in de spieren kan dit dus als
er voldoende glucose aanwezig is en niet nodig is
voor energie
→ het kan worden omgezet naar pyruvaat ook en
afhankelijk of er voldoende zuurstof aanwezig is of
niet kan het worden omgezet naar lactaat
(fermentatie, anae¨robe condities) of als er wel
voldoende zuurstof aanwezig is kan het worden
omgezet naar Acetyl Coenzyme A
3
, In vetcellen:
→ voornaamste nut is dat glucose wordt omgezet naar
vet (als er voldoende energie aanwezig us), eerst naar
pyruvaat en dan naar acetyl co enzyme A (gaat niet naar
citroenzuurcyclus voor energie, want is niet nodig) en zo
wordt het omgezet naar vet en gaat worden opgeslagen
in vetcellen
→ kleine hoeveelheid gaat worden opgeslagen als
glycogeen
→ in elk weefsel gaat het ook naar de pentose fosfaat
worden omgezet
In lever parenchymale cellen:
→ lever is het orgaan dat mee de bloedglucose
spiegel gaat reguleren, gaat dus niet alleen glucose
opnemen, maar gaat ook in staat zijn om glucose in
zijn vrije vorm terug af te geven in u bloed, andere
organen zijn daar niet toe tot in staat, glucose-6-
fosfaat gaat dus in bepaalde omstandigheden terug
naar glucose worden omgezet om dan te worden
afgegeven in u bloed (m)
→ kan dus ook worden omgezet naar pentose fosfaat of glucuronides
→ glucose-6-fosfaat gaat ook vaak worden omgezet naar glycogeen (in lever veel opslaf
van glycogeen)
→ kan ook worden omgezet naar pyruvaat om dan te worden omgezet in lactaat of
acetyl-co enzyme A
→ ook in lever vetzuursynthese, dus ofwel van acetyl-co enzyme A gaat het worden
omgezet in vet dat dan wordt getransporteerd buiten de cel naar oerifere of vetweefsel,
ofwel via de citroenzuurscyclus (bruine bol) naar CO2
→ ook een omgekeerde pijl (l), dit is de gluconeogenese, in spieren gaat dat niet zijn, in
de lever dus wel, gluconeogenese is de synthese van glucose uit bv pyruvaat of lactaat
(precursoren die gebruikt kunnen worden om glucose-6-fosfaat te maken en in de lever
kan dat dus worden omgezet naar vrije gucose), dit gebeurt als je dagen niet hebt
gegeten maar hersenen hebben dit wel nodig
1.7 De glycolyse is een katabole pathway
Katabole pathway is dat er energie wordt geproduceerd en hier wordt energie geproduceerd
in de 3de fase (groen deel)
In het eerste deel wordt ATP verbruikt, dus in dat deel wordt er nog geen energie
geproduceerd, pas in het groende deel zie je dat ADP wordt omgezet naar ATP
In totaal worden 2 moleculen ATP geconsumeerd (fase 1, blauwe deel) en in totaal 4 ATP
geproduceerd (fase 3, groene deel,want x2) ➔ dus netto: 2 ATP moleculen geproduceerd
per glucose molecule in de glycolyse
4
1. Inleiding
1.1 Definities glycolyse en gluconeogenese
Glycolyse= de sequentie van reacties dat 1 molecule glucose metaboliseert naar 2 moleculen
pyruvaat samen, waarbij 2 moleculen ATP worden geproduceerd, is dus een energie
producerende pathway
Gluconeogenese= is een anabole pathway, het proces waarbij glucose wordt gesynthetiseerd
startend van een klein intermediair molecule zoals pyruvaat of lactaat
1.2 Korte geschiedenis van de glycolyse
1897: Hans en Eduard Buchner ontdekten dat cel vrije gistextracten (celvrije extracten, geen
levende cellen in), ze zochten een bewaarmiddel dat deze niet zouden bederven en ze
gebruikte dan sucrise en ze zagen dan dat de gistextracten in staat waren om sucrose om te
zetten naar alcohol. Fermentatie (= het omzetten van biologische materialen (substraten) in
afwezigheid van zuurstof (= anaeroob)) kan plaatsvinden buiten de cel, er is dus geen
levende cel voor nodig.
1940: Gustaf Embden, Otto Meyerhof, Carl Neuberg, Jacob Parnas, Otto Wartburg, Carl en
Gerti Cori → beschrijving van biochemische reacties van de volledige glycolytische pathway.
Ook wel de Embden-Meyerhof pathway genoemd.
1.3 Glucose als brandstof molecule
1ste: polysachariden → monosachariden (zetmeel en glycogeen (zit zo in onze voeding als
glucose, het zijn dus polysachariden van glucose) worden omgezet naar glucose)
→ glucose is de enige brandstofmolecule in de hersenen onder
‘nonstarvation’ condities en altijd in rode bloedcellen, rode
bloedcellen zijn volledig afhankelijk van glucose als brandstofmolecule
→ glucose kan gevormd worden onder pre-biotische voorwaarden (formose reactie)
→ Glucose komt vooral voor als ringstructuur en heeft dus geen vrije aldehyde groep, heeft
ook een open structuur waarbij ze dan een vrije aldehyde groep hebben die zeer reactief is
en die dan eiwitten kan glycosyleren wat negatief gevolg is op de activiteit of structuur van
eiwitten, dus glucose prefereert de gesloten ringstructuur, daarom is het ook een ideaal
moleculen als brandstofmolecule
→ Glycolyse heeft geen zuurstof nodig, er wordt ATP geproduceerd in anaërobe
omstandigheden, energie kan geproduceerd worden vanuit glucose in anaërobe
omstandigheden
Glycolyse is een evolutionaire oude pathway en wordt in elk organisme gebruikt, alles is in
staat om glucose te verwerken via de glycolyse
1
,Waarom is glucose een evolutionair oude brandstofmolecule? → want dit is ook te vormen
in pre-biotische omstandigheden (kan gevormd worden zonder dat een organisme nodig is,
dit is de formose reactie, het kan gevormd worden uit formaldehyde en daarom denken ze
dat het een van de eerste soorten energie was
1.4 Fermentatie vs. Complete oxidatie
Glucose → pyruvaat: tot daar de glycolyse
Pyruvaat kan verschillende wegen gaan volgen:
- Fermentatie: als er geen zuurstof aanwezig is, dan wordt pyruvaat omgezet worden naar
ethanol
- Fermentatie: naar lactaat, doen wij als mens want hebben niet de juiste enzymes voor
fermentatie naar ethanol
- Complete oxidatie: als er wel zuurstof is, halen hier meer energie om en gaan we
pyruvaat oxideren naar CO2 en H2O, hier worden veel meer ATP moleculen uit gehaald
1.5 Fermentatie
→ ook nog andere mogelijkheden van fermentatie naar een ander product en dus niet alleen
fermentatie naar ethanol en lactaat
Fermentatie → proces waar geen zuurstof aan de pas komt
Sommige bacteriën kunnen alleen leven in
omstandigheden waar geen zuurstof aanwezig
is (ze zijn obligaat anaëroob), gaan dus
uitsluitend beroep doen op fermentatie
processen
2
,1.6 Lot van glucose in verschillende soorten weefsels
In verschillende soorten organen worden verschillende soorten enzymen geëxpresseerd en
in sommige organen kunnen we meer doen met glucose dan in andere:
In rode bloedcellen:
→ glucose komt binnen en glucose is de enigste soort
brandstofmoleculen dat in de rode bloedcellen gebruikt
kan worden, want RBC hebben geen mitochondriën
→ glucose wordt altijd in de eerste stap van glycloyse
omgezet in glucose-6-fosfaat, deze kan dan twee
richtingen uit (pentose fosfaat of kan verder gaan in de
glycolyse waar het wordt omgezet in lactaat, kan niet
verder geoxideerd worden, want mitochondriën
voor nodig, dus in RBC wordt glucose altijd omgezet naar lactaat die dan buiten de cel
wordt getransporteerd
In hersenweefsel cellen:
→ hersenen hebben wel mitochondriën, dus kan wel
worden geoxideerd dus glucose wordt niet omgezet
naar lactaat, maar naar acetyl-co enzyme A dat in de
citroenzuurcyclus terecht komt en dus volledig
geoxideerd wordt naar CO2, hier wordt veel meer ATP
gegenereerd
In spier- en hartweefsel cellen :
→ verschil is dat glucose je hier ook kan opslagen in
de vorm van glycogeen, in de spieren kan dit dus als
er voldoende glucose aanwezig is en niet nodig is
voor energie
→ het kan worden omgezet naar pyruvaat ook en
afhankelijk of er voldoende zuurstof aanwezig is of
niet kan het worden omgezet naar lactaat
(fermentatie, anae¨robe condities) of als er wel
voldoende zuurstof aanwezig is kan het worden
omgezet naar Acetyl Coenzyme A
3
, In vetcellen:
→ voornaamste nut is dat glucose wordt omgezet naar
vet (als er voldoende energie aanwezig us), eerst naar
pyruvaat en dan naar acetyl co enzyme A (gaat niet naar
citroenzuurcyclus voor energie, want is niet nodig) en zo
wordt het omgezet naar vet en gaat worden opgeslagen
in vetcellen
→ kleine hoeveelheid gaat worden opgeslagen als
glycogeen
→ in elk weefsel gaat het ook naar de pentose fosfaat
worden omgezet
In lever parenchymale cellen:
→ lever is het orgaan dat mee de bloedglucose
spiegel gaat reguleren, gaat dus niet alleen glucose
opnemen, maar gaat ook in staat zijn om glucose in
zijn vrije vorm terug af te geven in u bloed, andere
organen zijn daar niet toe tot in staat, glucose-6-
fosfaat gaat dus in bepaalde omstandigheden terug
naar glucose worden omgezet om dan te worden
afgegeven in u bloed (m)
→ kan dus ook worden omgezet naar pentose fosfaat of glucuronides
→ glucose-6-fosfaat gaat ook vaak worden omgezet naar glycogeen (in lever veel opslaf
van glycogeen)
→ kan ook worden omgezet naar pyruvaat om dan te worden omgezet in lactaat of
acetyl-co enzyme A
→ ook in lever vetzuursynthese, dus ofwel van acetyl-co enzyme A gaat het worden
omgezet in vet dat dan wordt getransporteerd buiten de cel naar oerifere of vetweefsel,
ofwel via de citroenzuurscyclus (bruine bol) naar CO2
→ ook een omgekeerde pijl (l), dit is de gluconeogenese, in spieren gaat dat niet zijn, in
de lever dus wel, gluconeogenese is de synthese van glucose uit bv pyruvaat of lactaat
(precursoren die gebruikt kunnen worden om glucose-6-fosfaat te maken en in de lever
kan dat dus worden omgezet naar vrije gucose), dit gebeurt als je dagen niet hebt
gegeten maar hersenen hebben dit wel nodig
1.7 De glycolyse is een katabole pathway
Katabole pathway is dat er energie wordt geproduceerd en hier wordt energie geproduceerd
in de 3de fase (groen deel)
In het eerste deel wordt ATP verbruikt, dus in dat deel wordt er nog geen energie
geproduceerd, pas in het groende deel zie je dat ADP wordt omgezet naar ATP
In totaal worden 2 moleculen ATP geconsumeerd (fase 1, blauwe deel) en in totaal 4 ATP
geproduceerd (fase 3, groene deel,want x2) ➔ dus netto: 2 ATP moleculen geproduceerd
per glucose molecule in de glycolyse
4
