Samenvatting Metabolisme & Voeding (E04B6A)

Metabolisme en voeding
Module 1. Biomoleculen
Koolhydraten (CH2O)n
- Belangrijke functies:
o Metabool
 Energiemetabolisme
o Structureel
 Skelet planten, insecten en schaaldieren
 Ruggengraat RNA en DNA (ribose en desoxyribose)
 Glycosaminoglycanen binden zeer veel water en geven vorm aan de
intercellulaire matrix
o Cel-celinteracties
 Vertakte oligosachariden die deel uitmaken van membraanglycoproteïnen en
- glycolipiden
o Diverse functies
 Bepalen levensduur van een in het bloed circulerend eiwit
 Eiwitadressering
 Voorkomen van bloedstolling
 Moleculair ‘smeren’ van gewrichten
- Mono- en disachariden
o Glycosidebinding: chemische binding tussen twee OH-groepen van een
 furanose + pyranose
 pyranose + pyranose
o Disachariden: belang in de voeding en spijsvertering
 Sucrose (sacharose), lactose en maltose
- Oligosachariden: belang voor de structuur van membranen
o Belangrijk voor cel-celinteracties
- Polysachariden
o Structuurgevende moleculen
 Cellulose (in planten)
 Celwanden en houtvezels
 Chitine (ongewervelde dieren)
 Exoskelet/pantser
o Energieopslag
 Zetmeel (planten)
 D-glucose
 Bevat twee componenten:
o Amylose = onvertakt
 Vorming glucoseketens via α-1,4-bindingen
 Vormt ruimtelijk een losse helix (amylosehelix)
o Amylopectine = vertakt
 Vorming glucoseketens via α-1,4-bindingen
 Vorming vertakkingen via α-1,6-bindingen
 Spijsverteringsenzymen (speekselamylase en pacreatisch amylase)
van de mens hydrolyseren de α-1,4-bindingen
 Glycogeen (dieren)
 Energiereserve in lever en spieren
 Vertakt glycosepolymeer
 In centrum een klein eiwit = glycogenine

,  Dextranen (bacteriën)
 Energiereserve en “schuilhol” van bacteriën in mondholte
- Glycosaminoglycanen
o Bouwstenen zijn afgeleiden van reguliere suikers (carboxylgroepen, amino groepen,
sulfaatgroepen)
o Sterk polair, negatieve ladingen => binden veel water
 Negatief door een carboxylgroep of door sulfatering van een amino- of
alcoholgroep
o Repeterende disacharide-eenheid, zeer lange strengen
 Waaronder min. één aminosuiker
o Sommige zijn covalent verbonden aan eiwit => proteoglycanen
 Spelen een belangrijke rol in de intercellulaire matrix
 Hydratatie, structuur, cel-cel-signalling en regeling van groei en
differentiatie
o Functies in de extracellulaire ruimte (bindweefsel, bloedbaan, kraakbeen,
gewrichten)
 Voorbeelden:
 Hyaluronzuur
o Glucuronzuur + N-acetylglucosamine
o Glasachtig lichaam (oog), navelstreng, gewrichtsvloeistof
(smerend effect)
 Verhoogd de viscositeit van deze vochten
o Vormt een onderdeel van een gigantische proteoglycaan in
kraakbeen
 Heparine
o Bloedvaatwand (antistolling)
 Bindt sterk aan antitrombine III
 Voorkomt dus de bloedstolling op plaatsen
anders dan waar de vaatwand beschadigd is
- Complexe suikers van de celmembraan
o Vertakte oligosachariden die covalent verbonden zijn met serine- /threonine- of
asparaginezijketens van glycoproteïnen
o O- en N-gebonden oligosachariden
o Aantal verschillende oligosachariden is enorm door:
 een vrij groot aantal chemische bouwstenen
 elk suikerresidu kan op verschillende manieren aan een ander suikerresidu
vastzitten
 α- en β- ; 1  2, 1  3, 1  4, 1  6

,Lipiden (vetten)

- Bevatten apolaire groepen (hydrofoob)
- Slecht oplosbaar in water, goed oplosbaar in apolaire organische solventen (benzeen, ether
of chloroform)
- Smeltpunt
o Neemt toe met stijgende ketenlengte
o Daalt bij dubbele bindingen
- Onverzadigde vetzuren hebben en lager smeltpunt en zijn vloeibaarder (tabel 1.2)
- Vetzuren
o Even aantal C-atomen
o Verzadigd vs. onverzadigd
o Onvertakt
o Belangrijke metabolieten
- Triglyceriden (= triacyl-glycerolen)
o 3 vetzuren veresterd met de 3 OH-groepen van glycerol
o Belangrijke macronutriënt en belangrijkste energievoorraad
- Membraanlipiden
o Glycerolipiden
 2 vetzuren + glycerol + fosfaat + extra groep (choline, ethanolamine, serine,
inositol)
o Sfingolipiden
 1 vetzuur + sfingosine + fosfaat + extra groep (choline of suikergroep)
 Glycolipiden
 Suikergroep i.p.v. fosfaat als polaire kop
 Cerebrosiden  glucose of galactose
 Gangliosiden  vertakte oligosachariden die bestaan uit tot zeven
suikers van diverse soorten
o Zoals N-acetylgalactosamine, galactose, siaalzuur en fucose
o Ziekte: gangliosidose
 Stapelingsziekte waarbij één specifiek enzym
ontbreekt dat de gangliosiden in de lysosomen moet
afbreken
o Cholesterol
 Niet-veresterd  in membranen
 Veresterd  in vetdruppeltjes in bloedbaan (LDL) of in cellen
 Intercaleert goed tussen de verzadigde vetzuurstaarten van sfingolipiden
 Dit geeft een stijve structuur  lipid rafts
 Biochemische voorloper van steroïdhormonen (cortisol, aldosteron,
oestrogenen, progesteron en testosteron)
- Cardiolipine (difosfatidylglycerol)
o Komt voor in de binnenste mitochondriale membraan
o Functie: medeverantwoordelijk voor het ontstaan van eiwitsupercomplexen
- Plasmalogenen
o Door peroxisomen geproduceerd
o Een vetzuur-glycerol-esterbinding is vervangen door een alcoholglycerolether
o Functie: cytoprotectieve eigenschappen, vooral in membranen van neuronen
 Door te beschermen tegen het effect van zeer lange vetzuurketens
o Tekort  peroxisoomziekten (zoals Zellweger-syndroom en X-gebonden
adrenoleukodystrofie)

, - N-arachidonyl-fosfatidyl-ethanolamine (NAPE)
o Endocannabinoïden
o Wordt tijdens de maaltijd door de darm aangemaakt en is een factor die als
verzadigingssignaal door het bloed naar de hersenen reist om daar het hongergevoel
te doen afnemen
- Eicosanoïden (vetzuurafgeleiden)
- Vetoplosbare vitaminen
Aminozuren, peptiden en proteïnen
- Oligopeptiden (2-20 residu’s); polypeptiden (20-100 residu’s); echte eiwitten (>100 residu’s)
- Polaire en apolaire zijketens
o Bepaalde serine- of tyrosinezijketens worden chemisch veranderd
 Posttranslationeel modificaties
 bv. O-gebonden glycosylering, reversibele eiwitfosforylering/-defosforylering
(gekatalyseerd door specifieke proteïnekinasen en porteïnefosfatasen)
o De amidogroep van asparagine wordt in sommige membraanglycoproteïnen
verbonden met een vertakt oligosacharide (N-gebonden glycosylering)
- Synthese van peptiden is endergonisch
o Energie geleverd in de vorm van ATP
- Primaire structuur: covalente bindingen binnen de ketting
o Bepaalt de eigenschappen van het eiwit
o Bepaalt hoe het eiwit zich gaat opvouwen
- Secundaire, tertiaire structuur: niet covalente bindingen (H-bruggen, ion-ion, ion-dipool)
binnen de ketting
o Secundiar: α-helix, β-sheet
o Tertiair: totale 3D vouwing
- Quaternaire structuur: niet covalente bindingen tussen kettingen van afzonderlijke eiwitten
- Theoretisch 20 mogelijkheden per bouwsteen
- Hoe groter de sequentiehomologie => hoe groter het functionele belang
- Orthologen: hetzelfde type eiwit in twee verschillende soorten die afstammen van één
gemeenschappelijke voorouder
o Hoe belangrijker een aminozuurresidue in een eiwit, des te kleiner de kans op
verandering door evolutie
- Paralogen: reeksen (van 2 tot zeer veel) eiwitten met onderlinge homologie =
eiwitfamilieleden
o Oorsprong: genduplicatie binnen één genoom
o Uitsluiten dat het gaat om transcriptvarianten (= alternatief gebruik één gen) of om
polymorfismen (alternatieve gecodeerde inhoud van één gen => allelen)

Basen, nucleosiden, nucleotiden en nucleïnezuren

- Oligonucleotiden (2-20 residu’s), polynucleotiden (20-100), nucleïnezuren (>100)
- De aminozuren zijn chemische voorlopers van de basen van DNA en RNA
- Centrale dogma van de moleculaire biologie
o Herhaaldelijk aangepast bv.:
 Retrovirussen gebruiken de omgekeerde transcriptie (reverse transcription),
waarin RNA wordt afgeschreven tot cDNA
 Prionen (gekkekoeienziekte, Creutzfelt-Jacob) zijn eiwitten die zichzelf lijken
te kopiëren zonder tussenkomst van RNA of DNA