METABOLISME
BIOKATALYSE EN BIO-ENERGETICA (DEEL 2)
2e Bachelor Biomedische wetenschappen
2e Bachelor Biochemie en Biotechnologie
Gedoceerd door:
Universiteit Antwerpen
Andy Wullaert Wim Vanden Berghe
,H1: Glycolyse en gluconeogenese
INLEIDING
Glycolyse = De sequentie van reacties dat 1 molecule glucose metaboliseert naar 2 moleculen pyruvaat samen
met de productie van 2 moleculen ATP à katabole pathway
Gluconeogenese = proces waarbij glucose wordt gesynthetiseerd startend van een noncarbohydraat precursor
zoals pyruvaat of lactaat à anabole pathway
Ze zijn niet het omgekeerde van elkaar!
• Andere reacties waarbij andere enzymen vereist zijn
• ATP aangemaakt bij de glycolyse terwijl ATP verbruikt wordt bij de gluconeogenese
GLUCOSE ALS BRANDSTOF MOLECULE
Zetmeel en glycogeen (= polysachariden) worden omgezet naar glucose (= monosachariden)
Waarom glucose als brandstof?
• Enige brandstofmolecule in hersenen onder ‘nonstarvation’ condities (kunnen geen
vetten gebruiken) en is enige brandstof in RBC
• Kan gevormd worden onder pre-biotische voorwaarden (formose reactie) à geen levende
organismen nodig à fermentatie
• Liefst als ringstructuur zonder vrije aldehyde groep = stabiel (andere sachariden liever open structuur)
o Minder interactie met omliggende eiwitten omdat het geen vrije aldehyde groep heeft
• Glycolyse heeft geen O2 nodig à ATP geproduceerd in anaerobe omstandigheden (kan dus ook
gebruikt worden door facultatief- of obligaat anaëroben)
FERMENTATIE VERSUS COMPLETE OXIDATIE
Fermentatie = mechanisme van omzetting waarbij geen zuurstof aanwezig is.
- Pyruvaat wordt in bepaalde micro-organismen (bv. gist) omgezet naar ethanol
- Bij de mens wordt pyruvaat omgevormd tot lactaat (bij anaëroob sporten)
Complete oxidatie = mechanisme van omzetten waarbij wel zuurstof aanwezig is
1
,LOT VAN GLUCOSE IN VERSCHILLENDE WEEFSELS
Omzetting van glucose is afhankelijk vh soort weefsel:
1) Rode bloedcellen
- Glucose is enige brandstofmolecule want de RBC
hebben geen mitochondriën (MT)
- Glucose eerst omgezet naar glucose-6-fosfaat
- Dan ofwel een pentose fosfaat pathway
- Of G6P wordt omgezet naar lactaat (glycolyse)
2) Hersencellen
- Glucose is primaire brandstofmolecule
- Hersencellen hebben wel mitochondriën
- Deze MT kunnen het pyruvaat oxideren tot acetyl CoA
3) Spier- en hartweefsel
- Glucose kan opgeslagen worden in de vorm van
glycogeen als er voldoende glucose aanwezig is
- G6P wordt omgezet naar pyruvaat
- Bij voldoende zuurstof: pyruvaat kan dan naar de
citroenzuurcyclus (CZS) à Acetyl CoA
- Bij onvoldoende zuurstof: pyruvaat à lactaat
4) Vetcellen
- Glucose wordt omgezet naar vet
- Dit gebeurt als er een overmaat aan glucose is en het
niet meer gebruikt wordt voor energie
- Kleine hoeveelheid wordt ook omgezet naar
glycogeen
5) Levercellen
- De lever reguleert mee de bloedsuikerspiegel
- Kan glucose in z’n normale vorm terug afgeven aan
het bloed
- Ook gluconeogenese = synthese van glucose uit
pyruvaat en lactaat
2
, DE GLYCOLYSE IS EEN KATABOLE PATHWAY
Bestaat uit 3 verschillende fasen:
Fase Naam Start Eind
1 Voorbereiding Glucose Fructose-1,6-bifosfaat 2 ATP omgezet naar
(F1,6BF) 2 ADP
3 enzymen
2 Splitsing: Fructose-1,6-bifosfaat 2 * Glyceraldehyde-3-fosfaat 2 enzymen
6C à 2*3C (F1,6BP) (GAP) en dihydroxyaceton
fosfaat (DHAP)
3 Energie- Glyceraldehyde-3- Pyruvaat 2 ADP omgezet naar 2ATP
productie fosfaat (GAP) (dubbel door aankomst 2
molec. en maar 1 nodig)
Pi en NAD+ omgezet naar
NADH
5 enzymen
OPNAME VAN GLUCOSE IN DE CEL VIA TRANSPORTERS
Opname = altijd carrier gemoduleerd
• Passief: met diffusie gradiënt mee = H à L = ‘gefaciliteerde diffusie’ à GLUT transporters
• Actief: tegen diffusie gradiënt in = L à H = ‘actief transport’ à Na+/Glucose Symporter
GEFACILITEERDE DIFFUSIE ( =PASSIEF TRANSPORT): GLUT TRANSPORTERS
Gebruikt reversibele glucose transporters (GLUT) aanwezig op celmembraan:
- Hebben een bindingsplaats voor glucose
- Bij binding ondergaan ze een conformatieverandering
Er zijn verschillende soorten GLUT transporters (verschillen in affiniteit voor glucose)
Zie sldie 18: Als Km lager ligt dan glucose concentratie in bloed, zullen de
transporters automatisch glucose transporteren.
Bij hoge Km: bijna nooit glucose opnemen, behalve als je op een moment
zit met hoge concentratie glucose in het bloed (bv. na een maaltijd)
1. Bindt glucose extracellulair
2. Glut transporteert (opening naar intracellulair)
3. Dissociatie van glucose intracellulair
4. Transporter draait terug
GLUT4 is de transporter in spieren en vetcellen wordt gereguleerd door insuline.
Deze transporter heeft een affiniteit bij 5mM glucose (bloed heeft meestal glucose concentratie rond 4-8 mM)
à Werkt via exo/endocytose cyclus
• insuline zal zorgen door regulatie van enzymen dat pathways aan- of uitgeschakeld zijn.
• Bepalen de mate van glucose opname van GLUT4
• Als insuline bindt op de cel, zal je hogere expressie krijgen van GLUT4 op het membraan
3
BIOKATALYSE EN BIO-ENERGETICA (DEEL 2)
2e Bachelor Biomedische wetenschappen
2e Bachelor Biochemie en Biotechnologie
Gedoceerd door:
Universiteit Antwerpen
Andy Wullaert Wim Vanden Berghe
,H1: Glycolyse en gluconeogenese
INLEIDING
Glycolyse = De sequentie van reacties dat 1 molecule glucose metaboliseert naar 2 moleculen pyruvaat samen
met de productie van 2 moleculen ATP à katabole pathway
Gluconeogenese = proces waarbij glucose wordt gesynthetiseerd startend van een noncarbohydraat precursor
zoals pyruvaat of lactaat à anabole pathway
Ze zijn niet het omgekeerde van elkaar!
• Andere reacties waarbij andere enzymen vereist zijn
• ATP aangemaakt bij de glycolyse terwijl ATP verbruikt wordt bij de gluconeogenese
GLUCOSE ALS BRANDSTOF MOLECULE
Zetmeel en glycogeen (= polysachariden) worden omgezet naar glucose (= monosachariden)
Waarom glucose als brandstof?
• Enige brandstofmolecule in hersenen onder ‘nonstarvation’ condities (kunnen geen
vetten gebruiken) en is enige brandstof in RBC
• Kan gevormd worden onder pre-biotische voorwaarden (formose reactie) à geen levende
organismen nodig à fermentatie
• Liefst als ringstructuur zonder vrije aldehyde groep = stabiel (andere sachariden liever open structuur)
o Minder interactie met omliggende eiwitten omdat het geen vrije aldehyde groep heeft
• Glycolyse heeft geen O2 nodig à ATP geproduceerd in anaerobe omstandigheden (kan dus ook
gebruikt worden door facultatief- of obligaat anaëroben)
FERMENTATIE VERSUS COMPLETE OXIDATIE
Fermentatie = mechanisme van omzetting waarbij geen zuurstof aanwezig is.
- Pyruvaat wordt in bepaalde micro-organismen (bv. gist) omgezet naar ethanol
- Bij de mens wordt pyruvaat omgevormd tot lactaat (bij anaëroob sporten)
Complete oxidatie = mechanisme van omzetten waarbij wel zuurstof aanwezig is
1
,LOT VAN GLUCOSE IN VERSCHILLENDE WEEFSELS
Omzetting van glucose is afhankelijk vh soort weefsel:
1) Rode bloedcellen
- Glucose is enige brandstofmolecule want de RBC
hebben geen mitochondriën (MT)
- Glucose eerst omgezet naar glucose-6-fosfaat
- Dan ofwel een pentose fosfaat pathway
- Of G6P wordt omgezet naar lactaat (glycolyse)
2) Hersencellen
- Glucose is primaire brandstofmolecule
- Hersencellen hebben wel mitochondriën
- Deze MT kunnen het pyruvaat oxideren tot acetyl CoA
3) Spier- en hartweefsel
- Glucose kan opgeslagen worden in de vorm van
glycogeen als er voldoende glucose aanwezig is
- G6P wordt omgezet naar pyruvaat
- Bij voldoende zuurstof: pyruvaat kan dan naar de
citroenzuurcyclus (CZS) à Acetyl CoA
- Bij onvoldoende zuurstof: pyruvaat à lactaat
4) Vetcellen
- Glucose wordt omgezet naar vet
- Dit gebeurt als er een overmaat aan glucose is en het
niet meer gebruikt wordt voor energie
- Kleine hoeveelheid wordt ook omgezet naar
glycogeen
5) Levercellen
- De lever reguleert mee de bloedsuikerspiegel
- Kan glucose in z’n normale vorm terug afgeven aan
het bloed
- Ook gluconeogenese = synthese van glucose uit
pyruvaat en lactaat
2
, DE GLYCOLYSE IS EEN KATABOLE PATHWAY
Bestaat uit 3 verschillende fasen:
Fase Naam Start Eind
1 Voorbereiding Glucose Fructose-1,6-bifosfaat 2 ATP omgezet naar
(F1,6BF) 2 ADP
3 enzymen
2 Splitsing: Fructose-1,6-bifosfaat 2 * Glyceraldehyde-3-fosfaat 2 enzymen
6C à 2*3C (F1,6BP) (GAP) en dihydroxyaceton
fosfaat (DHAP)
3 Energie- Glyceraldehyde-3- Pyruvaat 2 ADP omgezet naar 2ATP
productie fosfaat (GAP) (dubbel door aankomst 2
molec. en maar 1 nodig)
Pi en NAD+ omgezet naar
NADH
5 enzymen
OPNAME VAN GLUCOSE IN DE CEL VIA TRANSPORTERS
Opname = altijd carrier gemoduleerd
• Passief: met diffusie gradiënt mee = H à L = ‘gefaciliteerde diffusie’ à GLUT transporters
• Actief: tegen diffusie gradiënt in = L à H = ‘actief transport’ à Na+/Glucose Symporter
GEFACILITEERDE DIFFUSIE ( =PASSIEF TRANSPORT): GLUT TRANSPORTERS
Gebruikt reversibele glucose transporters (GLUT) aanwezig op celmembraan:
- Hebben een bindingsplaats voor glucose
- Bij binding ondergaan ze een conformatieverandering
Er zijn verschillende soorten GLUT transporters (verschillen in affiniteit voor glucose)
Zie sldie 18: Als Km lager ligt dan glucose concentratie in bloed, zullen de
transporters automatisch glucose transporteren.
Bij hoge Km: bijna nooit glucose opnemen, behalve als je op een moment
zit met hoge concentratie glucose in het bloed (bv. na een maaltijd)
1. Bindt glucose extracellulair
2. Glut transporteert (opening naar intracellulair)
3. Dissociatie van glucose intracellulair
4. Transporter draait terug
GLUT4 is de transporter in spieren en vetcellen wordt gereguleerd door insuline.
Deze transporter heeft een affiniteit bij 5mM glucose (bloed heeft meestal glucose concentratie rond 4-8 mM)
à Werkt via exo/endocytose cyclus
• insuline zal zorgen door regulatie van enzymen dat pathways aan- of uitgeschakeld zijn.
• Bepalen de mate van glucose opname van GLUT4
• Als insuline bindt op de cel, zal je hogere expressie krijgen van GLUT4 op het membraan
3
