METABOLISME & VOEDING - WEEK 7
MODULE 9.2: VAN AMINOZUREN AFGELEIDE MOLECULEN
EEN GROTE WAAIER VAN AMINOZUREN AFGELEIDE MOLECULEN
We hebben eiwitten die opgebouwd zijn uit ketens van aminozuren maar daarnaast zijn
er nog heel veel moleculen die afgeleid zijn van specifieke aminozuren.
We hebben het al gehad over volgende afgleide van aminozuren:
• Melanine
• Membraanlipiden: sfingosine en choline
• Koolstofskelet van DNA en RNA basen
• Ergogene aminen: creatine en carnitine
• Heem
• Polyaminen
• NO
• Schildklierhormoon
VAN AMINOZUREN AFGELEIDE BIOMOLECULEN
Moleculen die gemaakt zijn uit niet-essentiële aminozuren:
• Basen van DNA en RNA: hier is glycine, glutamine en aspartaat voor nodig
• Heem: hier is glycine voor nodig
• Membraanlipiden: hier is serine voor nodig
à Van die niet-essentiële aminozuren zijn dus grote hoeveelheden nodig!
Moleculen die gemaakt zijn uit essentiële aminozuren:
• NT: uitgaande van tyrosine kan dopamine gemaakt worden, uitgaande van
tryptofaan kunnen we serotonine maken
• Leukotriënen en melanine: hiervoor is cysteïne nodig
à van deze essentiële aminozuren zijn maar kleine hoeveelheden nodig!
,CREATINE: ‘ERGOGENE’ VAN AMINOZUREN AFGELEIDE STOFFEN
Creatine en carnitine worden samen de ergogene stoffen genoemd die afgeleid zijn van
aminozuren.
Om creatine te kunnen maken heb je arginine en glycine nodig. Als creatine gemaakt is
word het omgezet in fosfocreatine, fosfocreatine kan samen met ADP een ATP molecuul
regenereren. Als creatine uit de skeletspiercel geraakt, dan word het gecycliseerd en
dan heet dat creatinine en dat is gewoon een afvalstof die wij quasi ongewijzigd gaan
uitscheiden in de urine. Daarom word de bloedconcentratie van creatinine in relatie
gebracht met de urineconcentratie van creatinine en uitgaande van die 2 gemeten
waarden kan men gaan reconstrueren hoe goed de nier filtreert, dus de glomerulaire
filtratiesnelheid (GFR) word berekend op basis van een bloedname en een urinecollectie
en uitgaande daarvan kan men berekenen hoe goed de nier het bloed zuivert.
CARNITINE: ‘ERGOGENE’ VAN AMINOZUREN AFGLEIDE STOFFEN
Ook carnitine is een ergogene stof afgeleid van aminozuren.
Carnitine word gemaakt uitgaande van trimethyl-lysine-residu’s die gewonnen worden
uit de eiwitafbraak. Dus die lysine residu’s zijn gemethyleerd geworden en als die
eiwitten die gemethyleerd zijn afgebroken worden via proteasoom degradatie, dan
komen die trimethyl-lysine residu’s vrij en die kunnen dan gebruikt worden carnitine te
maken.
De functie van carnitine: het is eigenlijk de carrier van die niet-goed wateroplosbare
vetzuurstaarten (acyls) die in het bloed getransporteerd worden maar ook over de
mitochondriale membraan getransporteerd moeten worden, carnitine heeft daar een
belangrijke shuttle functie in.
ARGININE BEVINDT ZICH OP EEN BELANGIRJK METABOOL ‘KRUISPUNT’
Arginine heeft een centrale functie als het gaat over metabolieten die van aminozuren
afgeleid zijn. We halen arginine uit onze voeding maar ook uit de afbraak van
lichaamseigeneiwitten. Arginine kan voor verschillende dingen gebruikt worden:
• Arginine kan gebruikt worden in de eiwitsynthese
• Arginine is een belangrijke tussenmetaboliet in de ureumcyclus en heeft dus
belang bij het verwijderen van overtollig stikstof uit ons systeem
• Arginine is een voorloper van de polyaminen
• Arginine is belangrijk voor de aanmaak van creatine
, • Arginine is de donor van NO in de omzetting van arginine naar citrulline door NO-
synthases
Dus arginine heeft een centrale rol in metabolisme waarbij arginine omgezet word in
andere metabolieten die belangrijke functies hebben.
HEEMSYNHTESE IS NOODZAKELIJK VOOR 2 GROTE DOELEINDEN
Heem is ook een heel belangrijk molecuul dat afgeleid is van aminozuren.
Heem is een tetra-pyroolring, die in het globine zit en samen vormt dat dan
hemoglobine. Die tetra-pyroolring word gemaakt uitgaande van eenvoudige
bouwstoffen, we maken die helemaal zelf, vooral in de lever en beenmerg word heem
aangemaakt. Centraal in de tetra-pyroolring zit een reactief ijzeratoom, dus die
heemmoleculen zijn reactief en worden gebruikt als reactieve groep in heel wat
metabole pathways. Zo zie je bijvoorbeeld dat heem de reactieve (= prosthetische)
groep is van een aantal complexen van de ademhalingsketen in de binnenste
mitochondriale membraan.
Heem is ook onderdeel van talrijke enzymes van het cytochroom P450 systeem dat
zowel dient voor detoxificatie van lichaamsvreemde medicijnen/toxines maar het dient
ook voor detoxificatie van toxines die in het lichaam zelf geproduceerd worden. Maar de
cytochromen zijn ook belangrijk in de synthese van cholesterolmetabolieten zoals de
galzouten en de steroïdhormonen.
OPBOUW VAN HEEM UIT AMINOZUURBOUWSTENEN EN IJZER
Heemsynthese:
1. Heemsynthese vertrekt van heel eenvoudige moleculen zijnde: glycine en
succinyl-CoA dat we halen uit de Krebs cyclus
2. Glycine en succinyl-CoA worden aan elkaar gebonden door het ALAS ter vorming
van delta-aminolevulinaat.
Deze stap is de fluxbeperkende stap die ook allosterisch beïnvloed zal worden door het
eindproduct van de heemsynthese pathway namelijk heem: dus hoe meer heem er
geproduceerd word, hoe trager het glycine en succinyl-CoA verbonden zullen worden
tot delta-ala, er zal zo dus ook minder heem geproduceerd worden.
, CHRONISCHE LOODINTOXICATIE à BELANGRIJKE INVLOED OP HEEMSYNTHESE
Wanneer een van de enzymes van de heemsynthese pathway defect is door een
genetische variant die de functie van het enzyme gaat compromiteren, dan krijgen we de
porfyrieën. Dat is een verzameling van aangeboren stofwisselingsziekten, waarbij er
metabolieten van de heemsynthese pathway gaan opstapelen omdat er ergens een stop
zit op die pathway. Aangezien er dan weinig eindproduct: heem gevormd word, gaat de
feedbackinhibitie die heem normaal uitoefent op de eerste enzymatische stap (op het
ala-synthase), die feedbackinhibitie valt weg waardoor we ongeremde doorstroom
krijgen in de heemsynthese pathway maar ergens stopt dat en alles wat
stroomopwaarts ligt in de pathway gaat opstapelen en dat kan ziekte veroorzaken.
Lood kan ook interfereren met de heemsynthes pathway: lood kan verschillende
enzymes remmen van de pathway. Als er dus een overmatige bloodstelling is aan lood
en als er dus teveel lood stapelt in het lichaam, dan krijgen we een probleem met de
heemsynthese en gaan we dus ook een tekort hebben aan hemoglobine en worden de
patiënten bloedarmoedig. Maar ook gaan we problemen krijgen met de cytochromen in
de celademhaling, met cytochroom P450 systemen,… dus er is ook een graad van
neurotoxiciteit en dat is wel degelijk in de geschiedenis herhaaldelijk in een probleem
geweest:
• In Rome zat er teveel lood in het drinkwater
• Er werd heel wat lood gebruikt in verven en leidingen
• Uitlaatgassen bevatten ook lood
Een van de symptomen die we zien bij kinderen die loodintoxicatie hebben is dat ze
vanalles beginnen eten dat ze op de grond vinden = Pica.
Pica gravidarum is een vorm van Pica tijdens de zwangerschap, hierbij krijgen vrouwen
die zwanger zijn plots zin in gekke dingen.
Ook bij ijzertekort is er een vorm van Pica.
HEEMAFBRAAK PATHWAY + ICTERUS
De heemafbraak pathway is nodig om overtollig of kapot heem kwijt te raken, een van de
symptomen die kunnen ontstaan wanneer wij er niet in slagen om onze
heemafbraakproducten goed te verwijderen uit ons lichaam is icterus. Die icterus is in
eerste instantie zichtbaar in het wit van de ogen, dit is een belangrijk ziekteteken dat
veroorzaakt word door het onvermogen van het lichaam om heemafbraak producten te
verwijderen uit het lichaam.
MODULE 9.2: VAN AMINOZUREN AFGELEIDE MOLECULEN
EEN GROTE WAAIER VAN AMINOZUREN AFGELEIDE MOLECULEN
We hebben eiwitten die opgebouwd zijn uit ketens van aminozuren maar daarnaast zijn
er nog heel veel moleculen die afgeleid zijn van specifieke aminozuren.
We hebben het al gehad over volgende afgleide van aminozuren:
• Melanine
• Membraanlipiden: sfingosine en choline
• Koolstofskelet van DNA en RNA basen
• Ergogene aminen: creatine en carnitine
• Heem
• Polyaminen
• NO
• Schildklierhormoon
VAN AMINOZUREN AFGELEIDE BIOMOLECULEN
Moleculen die gemaakt zijn uit niet-essentiële aminozuren:
• Basen van DNA en RNA: hier is glycine, glutamine en aspartaat voor nodig
• Heem: hier is glycine voor nodig
• Membraanlipiden: hier is serine voor nodig
à Van die niet-essentiële aminozuren zijn dus grote hoeveelheden nodig!
Moleculen die gemaakt zijn uit essentiële aminozuren:
• NT: uitgaande van tyrosine kan dopamine gemaakt worden, uitgaande van
tryptofaan kunnen we serotonine maken
• Leukotriënen en melanine: hiervoor is cysteïne nodig
à van deze essentiële aminozuren zijn maar kleine hoeveelheden nodig!
,CREATINE: ‘ERGOGENE’ VAN AMINOZUREN AFGELEIDE STOFFEN
Creatine en carnitine worden samen de ergogene stoffen genoemd die afgeleid zijn van
aminozuren.
Om creatine te kunnen maken heb je arginine en glycine nodig. Als creatine gemaakt is
word het omgezet in fosfocreatine, fosfocreatine kan samen met ADP een ATP molecuul
regenereren. Als creatine uit de skeletspiercel geraakt, dan word het gecycliseerd en
dan heet dat creatinine en dat is gewoon een afvalstof die wij quasi ongewijzigd gaan
uitscheiden in de urine. Daarom word de bloedconcentratie van creatinine in relatie
gebracht met de urineconcentratie van creatinine en uitgaande van die 2 gemeten
waarden kan men gaan reconstrueren hoe goed de nier filtreert, dus de glomerulaire
filtratiesnelheid (GFR) word berekend op basis van een bloedname en een urinecollectie
en uitgaande daarvan kan men berekenen hoe goed de nier het bloed zuivert.
CARNITINE: ‘ERGOGENE’ VAN AMINOZUREN AFGLEIDE STOFFEN
Ook carnitine is een ergogene stof afgeleid van aminozuren.
Carnitine word gemaakt uitgaande van trimethyl-lysine-residu’s die gewonnen worden
uit de eiwitafbraak. Dus die lysine residu’s zijn gemethyleerd geworden en als die
eiwitten die gemethyleerd zijn afgebroken worden via proteasoom degradatie, dan
komen die trimethyl-lysine residu’s vrij en die kunnen dan gebruikt worden carnitine te
maken.
De functie van carnitine: het is eigenlijk de carrier van die niet-goed wateroplosbare
vetzuurstaarten (acyls) die in het bloed getransporteerd worden maar ook over de
mitochondriale membraan getransporteerd moeten worden, carnitine heeft daar een
belangrijke shuttle functie in.
ARGININE BEVINDT ZICH OP EEN BELANGIRJK METABOOL ‘KRUISPUNT’
Arginine heeft een centrale functie als het gaat over metabolieten die van aminozuren
afgeleid zijn. We halen arginine uit onze voeding maar ook uit de afbraak van
lichaamseigeneiwitten. Arginine kan voor verschillende dingen gebruikt worden:
• Arginine kan gebruikt worden in de eiwitsynthese
• Arginine is een belangrijke tussenmetaboliet in de ureumcyclus en heeft dus
belang bij het verwijderen van overtollig stikstof uit ons systeem
• Arginine is een voorloper van de polyaminen
• Arginine is belangrijk voor de aanmaak van creatine
, • Arginine is de donor van NO in de omzetting van arginine naar citrulline door NO-
synthases
Dus arginine heeft een centrale rol in metabolisme waarbij arginine omgezet word in
andere metabolieten die belangrijke functies hebben.
HEEMSYNHTESE IS NOODZAKELIJK VOOR 2 GROTE DOELEINDEN
Heem is ook een heel belangrijk molecuul dat afgeleid is van aminozuren.
Heem is een tetra-pyroolring, die in het globine zit en samen vormt dat dan
hemoglobine. Die tetra-pyroolring word gemaakt uitgaande van eenvoudige
bouwstoffen, we maken die helemaal zelf, vooral in de lever en beenmerg word heem
aangemaakt. Centraal in de tetra-pyroolring zit een reactief ijzeratoom, dus die
heemmoleculen zijn reactief en worden gebruikt als reactieve groep in heel wat
metabole pathways. Zo zie je bijvoorbeeld dat heem de reactieve (= prosthetische)
groep is van een aantal complexen van de ademhalingsketen in de binnenste
mitochondriale membraan.
Heem is ook onderdeel van talrijke enzymes van het cytochroom P450 systeem dat
zowel dient voor detoxificatie van lichaamsvreemde medicijnen/toxines maar het dient
ook voor detoxificatie van toxines die in het lichaam zelf geproduceerd worden. Maar de
cytochromen zijn ook belangrijk in de synthese van cholesterolmetabolieten zoals de
galzouten en de steroïdhormonen.
OPBOUW VAN HEEM UIT AMINOZUURBOUWSTENEN EN IJZER
Heemsynthese:
1. Heemsynthese vertrekt van heel eenvoudige moleculen zijnde: glycine en
succinyl-CoA dat we halen uit de Krebs cyclus
2. Glycine en succinyl-CoA worden aan elkaar gebonden door het ALAS ter vorming
van delta-aminolevulinaat.
Deze stap is de fluxbeperkende stap die ook allosterisch beïnvloed zal worden door het
eindproduct van de heemsynthese pathway namelijk heem: dus hoe meer heem er
geproduceerd word, hoe trager het glycine en succinyl-CoA verbonden zullen worden
tot delta-ala, er zal zo dus ook minder heem geproduceerd worden.
, CHRONISCHE LOODINTOXICATIE à BELANGRIJKE INVLOED OP HEEMSYNTHESE
Wanneer een van de enzymes van de heemsynthese pathway defect is door een
genetische variant die de functie van het enzyme gaat compromiteren, dan krijgen we de
porfyrieën. Dat is een verzameling van aangeboren stofwisselingsziekten, waarbij er
metabolieten van de heemsynthese pathway gaan opstapelen omdat er ergens een stop
zit op die pathway. Aangezien er dan weinig eindproduct: heem gevormd word, gaat de
feedbackinhibitie die heem normaal uitoefent op de eerste enzymatische stap (op het
ala-synthase), die feedbackinhibitie valt weg waardoor we ongeremde doorstroom
krijgen in de heemsynthese pathway maar ergens stopt dat en alles wat
stroomopwaarts ligt in de pathway gaat opstapelen en dat kan ziekte veroorzaken.
Lood kan ook interfereren met de heemsynthes pathway: lood kan verschillende
enzymes remmen van de pathway. Als er dus een overmatige bloodstelling is aan lood
en als er dus teveel lood stapelt in het lichaam, dan krijgen we een probleem met de
heemsynthese en gaan we dus ook een tekort hebben aan hemoglobine en worden de
patiënten bloedarmoedig. Maar ook gaan we problemen krijgen met de cytochromen in
de celademhaling, met cytochroom P450 systemen,… dus er is ook een graad van
neurotoxiciteit en dat is wel degelijk in de geschiedenis herhaaldelijk in een probleem
geweest:
• In Rome zat er teveel lood in het drinkwater
• Er werd heel wat lood gebruikt in verven en leidingen
• Uitlaatgassen bevatten ook lood
Een van de symptomen die we zien bij kinderen die loodintoxicatie hebben is dat ze
vanalles beginnen eten dat ze op de grond vinden = Pica.
Pica gravidarum is een vorm van Pica tijdens de zwangerschap, hierbij krijgen vrouwen
die zwanger zijn plots zin in gekke dingen.
Ook bij ijzertekort is er een vorm van Pica.
HEEMAFBRAAK PATHWAY + ICTERUS
De heemafbraak pathway is nodig om overtollig of kapot heem kwijt te raken, een van de
symptomen die kunnen ontstaan wanneer wij er niet in slagen om onze
heemafbraakproducten goed te verwijderen uit ons lichaam is icterus. Die icterus is in
eerste instantie zichtbaar in het wit van de ogen, dit is een belangrijk ziekteteken dat
veroorzaakt word door het onvermogen van het lichaam om heemafbraak producten te
verwijderen uit het lichaam.
