Hoofdstuk 2: carbohydraat katabolisme
2.1 Inleiding
Carbohydraten = koolhydraten = ‘suikers’
• Glucose en andere hexose (6 koolstof) monosacchariden
• Bvb: fructose, galactose, mannose
• Glucose en fructose zijn belangrijke energiebronnen
• Polysacchariden en oligosacchariden
• Eerst in de spijsvertering afgebroken tot monosacchariden
• Bvb: sucrose (‘tafelsuiker’) = disaccharide van fructose en glucose.
• Bvb: zetmeel = glucose polymeer.
Carbohydraten worden afgebroken via:
• Glycolyse
• Pathway voor de afbraak van glucose
• Productie van o.a. NADH en ATP
• Andere monosacchariden eerst omgezet tot glycolyse intermediairen
• Pentose fosfaat pathway
• Alternatieve pathway voor afbraak van glucose
• Productie van NADPH, o.a. gebruikt in biosynthese van vetten
• Ook productie van precursoren voor biosynthese van nucleotiden.
2.2 Glycolyse
Sinds 1850 is er onderzoeken naar fermentatie door gist, waarbij glucose word omgezet tot
ethanol en CO2.
In 1940 volledig pathway opgehelderd
• Best gekende pathway
• Reeks van 10 enzymatische reacties
• Sleutelrol in energiemetabolisme:
– Productie van vrije energie (ATP)
– Productie van intermediairen voor verdere afbraak (pyruvaat)
, – Productie van gereduceerde electronendragers (NADH) voor verdere ATP
productie → NADH kan ook gebruikt woren om ATP te maken
glucose + 2 ADP + 2Pi + 2 NAD+ → 2 pyruvaat + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O
• Glucose in bloedbaan door:
– Afbraak polysacchariden (zetmeel, glycogeen uit voeding)
– Synthese uit precursoren (gluconeogenese vnl in lever)
• Import van glucose in cellen door specifieke transporters - enzymen van glycolyse
komen voor in cytosol
• Vrije energie door afbraak tot pyruvaat → synthese van ATP
• Dus glycolyse = pathway van gekoppelde fosforylatie reacties
• Glycolyse bestaat uit twee fasen:
– Fase I (reacties 1-5)
• Investering van energie (2 ATP)
• Voorbereidende fase: glucose wordt gefosforyleerd en gesplitst tot 2 x
glyceraldehyde-3-fosfaat (GAP; triose)
– Fase II (reacties 6-10)
• Winnen van energie (4 ATP)
• Omzetting van 2 GAP tot 2 pyruvaat
Netto opbrengst van 2 ATP / glucose (als we de NADH’s buiten beschouwing laten)
NADH die hier worden gevormd in dit proces moeten constant geoxideerd worden
om de pathway te voorzien van NAD+
, 2.3 De reacties van de glycolyse
2.3.1 Hexokinase ( HK)
• Eerste verbruik van ATP
• Fosforyl groep transfer naar glucose tot glucose-6-fosfaat
(G6P)
• Kinase:
– Transfer fosforyl groep van ATP naar metaboliet
– Naam metaboliet in prefix van enzym (hexo- = hexose)
• Hexokinase: fosforylatie van glucose, mannose en fructose →
niet zo substraat specifiek
• Lever: glucokinase, specifiek voor glucose
➢ gaat mannose en fructose niet gaan fosforyleren
➢ meer specifiteit betekent sterkere controle, beter fijnregeling van dat metabolsime in
de weefsels
➢ in de beta cel van de pancreas gebeurt regulering van de suikers → daarom
glucokinase in de lever
ATP moet gecomplexeerd zijn met Mg2+ in actief
enzym
Afscherming 2 negatieve ladingen ATP:
– maakt nucleofiele (elektronenrijke)
aanval door C6-OH van glucose
mogelijk → doordat -fosfor atoom
meet toegankelijk is
Binding van glucose induceert een grote conformationele verandering in hexokinase
Wanneer glucose bindt gaan de 2 domeinen hexokinase ‘dicht klappen’ en glucose volledig
omgeven = PACMAN
• ATP en glucose komen hierdoor dichter bij elkaar
• Sluit water buiten de actieve site (vermijden ATP hydrolyse)
• Bepaalde specificiteit van het enzym
2.1 Inleiding
Carbohydraten = koolhydraten = ‘suikers’
• Glucose en andere hexose (6 koolstof) monosacchariden
• Bvb: fructose, galactose, mannose
• Glucose en fructose zijn belangrijke energiebronnen
• Polysacchariden en oligosacchariden
• Eerst in de spijsvertering afgebroken tot monosacchariden
• Bvb: sucrose (‘tafelsuiker’) = disaccharide van fructose en glucose.
• Bvb: zetmeel = glucose polymeer.
Carbohydraten worden afgebroken via:
• Glycolyse
• Pathway voor de afbraak van glucose
• Productie van o.a. NADH en ATP
• Andere monosacchariden eerst omgezet tot glycolyse intermediairen
• Pentose fosfaat pathway
• Alternatieve pathway voor afbraak van glucose
• Productie van NADPH, o.a. gebruikt in biosynthese van vetten
• Ook productie van precursoren voor biosynthese van nucleotiden.
2.2 Glycolyse
Sinds 1850 is er onderzoeken naar fermentatie door gist, waarbij glucose word omgezet tot
ethanol en CO2.
In 1940 volledig pathway opgehelderd
• Best gekende pathway
• Reeks van 10 enzymatische reacties
• Sleutelrol in energiemetabolisme:
– Productie van vrije energie (ATP)
– Productie van intermediairen voor verdere afbraak (pyruvaat)
, – Productie van gereduceerde electronendragers (NADH) voor verdere ATP
productie → NADH kan ook gebruikt woren om ATP te maken
glucose + 2 ADP + 2Pi + 2 NAD+ → 2 pyruvaat + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O
• Glucose in bloedbaan door:
– Afbraak polysacchariden (zetmeel, glycogeen uit voeding)
– Synthese uit precursoren (gluconeogenese vnl in lever)
• Import van glucose in cellen door specifieke transporters - enzymen van glycolyse
komen voor in cytosol
• Vrije energie door afbraak tot pyruvaat → synthese van ATP
• Dus glycolyse = pathway van gekoppelde fosforylatie reacties
• Glycolyse bestaat uit twee fasen:
– Fase I (reacties 1-5)
• Investering van energie (2 ATP)
• Voorbereidende fase: glucose wordt gefosforyleerd en gesplitst tot 2 x
glyceraldehyde-3-fosfaat (GAP; triose)
– Fase II (reacties 6-10)
• Winnen van energie (4 ATP)
• Omzetting van 2 GAP tot 2 pyruvaat
Netto opbrengst van 2 ATP / glucose (als we de NADH’s buiten beschouwing laten)
NADH die hier worden gevormd in dit proces moeten constant geoxideerd worden
om de pathway te voorzien van NAD+
, 2.3 De reacties van de glycolyse
2.3.1 Hexokinase ( HK)
• Eerste verbruik van ATP
• Fosforyl groep transfer naar glucose tot glucose-6-fosfaat
(G6P)
• Kinase:
– Transfer fosforyl groep van ATP naar metaboliet
– Naam metaboliet in prefix van enzym (hexo- = hexose)
• Hexokinase: fosforylatie van glucose, mannose en fructose →
niet zo substraat specifiek
• Lever: glucokinase, specifiek voor glucose
➢ gaat mannose en fructose niet gaan fosforyleren
➢ meer specifiteit betekent sterkere controle, beter fijnregeling van dat metabolsime in
de weefsels
➢ in de beta cel van de pancreas gebeurt regulering van de suikers → daarom
glucokinase in de lever
ATP moet gecomplexeerd zijn met Mg2+ in actief
enzym
Afscherming 2 negatieve ladingen ATP:
– maakt nucleofiele (elektronenrijke)
aanval door C6-OH van glucose
mogelijk → doordat -fosfor atoom
meet toegankelijk is
Binding van glucose induceert een grote conformationele verandering in hexokinase
Wanneer glucose bindt gaan de 2 domeinen hexokinase ‘dicht klappen’ en glucose volledig
omgeven = PACMAN
• ATP en glucose komen hierdoor dichter bij elkaar
• Sluit water buiten de actieve site (vermijden ATP hydrolyse)
• Bepaalde specificiteit van het enzym
