Peter Clarys
BIOCHEMIE VAN DE INSPANNING
HOC
1. Métabolisme : basisconcepten en design
Samenhangend ontwerp met veel gemeenschappelijk motieven (gebruik van energie en herhaalde verschijning
van een beperkt aantal van geactiveerde intermediairen).
→ Vb. acetyl-CoA
Veel reacties in metabolisme, weinig verschillende soorten. De mechanismen zijn relatief eenvoudig.
De metabolische routes worden gemeenschappelijk gereguleerd.
1.1 Algemene principes
1) Brandstoffen (vnl. KH en vetten maar eiwitten kunnen ook) worden afgebroken en grote moleculen
worden stap voor stap opgebouwd in metabole routes (= reeks gekoppelde reacties).
2) ATP (nodig voor alle vorm van leven): verbinden energiewegen → routes die energie nodig hebben en
routes die energie vrijstellen.
3) Oxidatie van koolstof bevattende substraten (brandstoffen) → vormt ATP.
4) Veel wegen, weinig verschillende soorten reacties. Veel gemeenschappelijke intermediairen.
→ (Vb. Acetyl co A, geactiveerd C2 fragment komen we tegen in vetzuurmetabolisme, KH
metabolisme en eiwitmetabolisme.
5) Metabolische wegen worden sterk gereguleerd. Opbouw en afbraak gebeuren nooit tegelijkertijd.
Regulatie is nodig omdat sommige processen snel dienen opgestart te worden (vb. anaerobe
glycolyse).
6) Enzymen die betrokken zijn georganiseerd in grote complexen om efficiëntie te verhogen. Enzymen
liggen in een rij en het product van de ene wordt het substraat van de 2 e enzym in de rij zodat het
substraat gewoon doorgegeven wordt → verhoogt snelheid/ flow.
Enzymen liggen vast op cytoskelet.
Het metabolisme bestaat uit gekoppelde reacties
Levende organismen hebben een continue input van energie nodig voor drie belangrijke doeleinden:
- Mechanische werk in spiercontractie en cellulaire bewegingen → ATP is nodig
- Actief transport van moleculen en ionen
- Synthese van macromoleculen en biomoleculen vanaf simpele precursoren.
1
, Peter Clarys
Fototrofen halen energie uit zonlichten → CO2 en H2O aan elkaar binden om glucose aan te maken. Daarvoor is
ATP nodig en reducerend vermogen.
Chemotrofen halen energie dankzij oxidatie van de voedingsproducten en energie te gaan generen.
➔ Beide maken gebruik van een protonengradiënt. Bij de Fototrofen in chloroplasten en bij chemotrofen
in mitochondriën.
Het metabolisme bestaat uit energie leverende en energie vergende reacties
Wegen zijn onafhankelijk en de coördinatie van activiteit gebeurt door sensitieve communicatie waar
allosterische* enzymen predominant zijn.
*Enzymen die kunnen binden aan regulatoren waardoor de vorm en activiteit kan veranderen.
2 grote klassen van reacties:
- Converteren energie uit brandstoffen in biologisch bruikbare vormen
- Input van energie nodig
Katabolisme: brandstof zijn KH, vetten
worden geoxideerd en worden omgezet
naar CO2, H2O en energie
Anabolisme: bouwblokjes aan elkaar via
energie
Belangrijk is dat biosynthetische en afbraakroutes zijn altijd verschillend.
2
, Peter Clarys
Beperkt aantal types reacties (6)
Ongunstig = energieverbruik
Gunstig = energie komt vrij
Thermodynamisch ongunstige reacties worden aangedreven door thermodynamisch gunstige reacties
→ energie verbruiken, kan niet spontaan doorgaan
→ Levert energie op
→ Globaal een gunstige reactie
Een thermodynamisch ongunstige reactie kan worden aangedreven door een thermodynamisch gunstige
reactie waaraan het is gekoppeld.
ATP is het universele betaalmiddel van vrije energie in biologische systemen
De hydrolyse (splitsen door toevoeging van water) van ATP is exergonische → energie komt vrij.
Er komt een grote hoeveelheid vrije energie vrij wanneer ATP wordt gehydrolyseerd tot adenosine difosfaat
(ADP) en orthofosfaat (Pi) of wanneer ATP wordt gehydrolyseerd tot adenosine monofosfaat (AMP) en
pyrofosfaat (PPi).
→ Uit AMP kunnen we geen energie meer halen want dit is een esterbinding.
→ Levert meer energie op.
3
, Peter Clarys
ATP wordt vaak een hoogenergetische fosfaatverbinding genoemd, en de fosfoanhydride-bindingen zijn dat
ook hoogenergetische obligaties genoemd. Inderdaad, een "kronkel" (～ P) wordt vaak gebruikt om een
dergelijke aan te duiden band. ATP heeft een hoog fosforyl-overdrachtspotentieel.
NAD+, FAD en CoA zijn derivaten van ATP
De rol van ATP in het energiemetabolisme staat voorop: ATP in de structuur van elektronendragers en de
acylgroepdrager.
De Fosforyl-transfer potentiaal is een belangrijke vorm van cellulaire energie transformatie
→ mogelijkheid om fosforgroep over te dragen
Sommige verbindingen in biologische systemen hebben een hogere fosforyl-overdrachtspotentieel dan dat van
ATP.
Deze verbindingen omvatten fosfoenolpyruvaat (PEP), 1,3-bisfosfoglyceraat (1,3-BPG) en creatine fosfaat.
Ze kunnen hun fosforylgroep overbrengen naar ADP om ATP te vormen
Hoger potentiaal (meer energie dat vrijkomt) → PEP, creatine-fosfaat
kunnen een fosforylgroep transferen naar ADP om ATP te maken.
Niet het geval voor alles onder ATP.
4
BIOCHEMIE VAN DE INSPANNING
HOC
1. Métabolisme : basisconcepten en design
Samenhangend ontwerp met veel gemeenschappelijk motieven (gebruik van energie en herhaalde verschijning
van een beperkt aantal van geactiveerde intermediairen).
→ Vb. acetyl-CoA
Veel reacties in metabolisme, weinig verschillende soorten. De mechanismen zijn relatief eenvoudig.
De metabolische routes worden gemeenschappelijk gereguleerd.
1.1 Algemene principes
1) Brandstoffen (vnl. KH en vetten maar eiwitten kunnen ook) worden afgebroken en grote moleculen
worden stap voor stap opgebouwd in metabole routes (= reeks gekoppelde reacties).
2) ATP (nodig voor alle vorm van leven): verbinden energiewegen → routes die energie nodig hebben en
routes die energie vrijstellen.
3) Oxidatie van koolstof bevattende substraten (brandstoffen) → vormt ATP.
4) Veel wegen, weinig verschillende soorten reacties. Veel gemeenschappelijke intermediairen.
→ (Vb. Acetyl co A, geactiveerd C2 fragment komen we tegen in vetzuurmetabolisme, KH
metabolisme en eiwitmetabolisme.
5) Metabolische wegen worden sterk gereguleerd. Opbouw en afbraak gebeuren nooit tegelijkertijd.
Regulatie is nodig omdat sommige processen snel dienen opgestart te worden (vb. anaerobe
glycolyse).
6) Enzymen die betrokken zijn georganiseerd in grote complexen om efficiëntie te verhogen. Enzymen
liggen in een rij en het product van de ene wordt het substraat van de 2 e enzym in de rij zodat het
substraat gewoon doorgegeven wordt → verhoogt snelheid/ flow.
Enzymen liggen vast op cytoskelet.
Het metabolisme bestaat uit gekoppelde reacties
Levende organismen hebben een continue input van energie nodig voor drie belangrijke doeleinden:
- Mechanische werk in spiercontractie en cellulaire bewegingen → ATP is nodig
- Actief transport van moleculen en ionen
- Synthese van macromoleculen en biomoleculen vanaf simpele precursoren.
1
, Peter Clarys
Fototrofen halen energie uit zonlichten → CO2 en H2O aan elkaar binden om glucose aan te maken. Daarvoor is
ATP nodig en reducerend vermogen.
Chemotrofen halen energie dankzij oxidatie van de voedingsproducten en energie te gaan generen.
➔ Beide maken gebruik van een protonengradiënt. Bij de Fototrofen in chloroplasten en bij chemotrofen
in mitochondriën.
Het metabolisme bestaat uit energie leverende en energie vergende reacties
Wegen zijn onafhankelijk en de coördinatie van activiteit gebeurt door sensitieve communicatie waar
allosterische* enzymen predominant zijn.
*Enzymen die kunnen binden aan regulatoren waardoor de vorm en activiteit kan veranderen.
2 grote klassen van reacties:
- Converteren energie uit brandstoffen in biologisch bruikbare vormen
- Input van energie nodig
Katabolisme: brandstof zijn KH, vetten
worden geoxideerd en worden omgezet
naar CO2, H2O en energie
Anabolisme: bouwblokjes aan elkaar via
energie
Belangrijk is dat biosynthetische en afbraakroutes zijn altijd verschillend.
2
, Peter Clarys
Beperkt aantal types reacties (6)
Ongunstig = energieverbruik
Gunstig = energie komt vrij
Thermodynamisch ongunstige reacties worden aangedreven door thermodynamisch gunstige reacties
→ energie verbruiken, kan niet spontaan doorgaan
→ Levert energie op
→ Globaal een gunstige reactie
Een thermodynamisch ongunstige reactie kan worden aangedreven door een thermodynamisch gunstige
reactie waaraan het is gekoppeld.
ATP is het universele betaalmiddel van vrije energie in biologische systemen
De hydrolyse (splitsen door toevoeging van water) van ATP is exergonische → energie komt vrij.
Er komt een grote hoeveelheid vrije energie vrij wanneer ATP wordt gehydrolyseerd tot adenosine difosfaat
(ADP) en orthofosfaat (Pi) of wanneer ATP wordt gehydrolyseerd tot adenosine monofosfaat (AMP) en
pyrofosfaat (PPi).
→ Uit AMP kunnen we geen energie meer halen want dit is een esterbinding.
→ Levert meer energie op.
3
, Peter Clarys
ATP wordt vaak een hoogenergetische fosfaatverbinding genoemd, en de fosfoanhydride-bindingen zijn dat
ook hoogenergetische obligaties genoemd. Inderdaad, een "kronkel" (～ P) wordt vaak gebruikt om een
dergelijke aan te duiden band. ATP heeft een hoog fosforyl-overdrachtspotentieel.
NAD+, FAD en CoA zijn derivaten van ATP
De rol van ATP in het energiemetabolisme staat voorop: ATP in de structuur van elektronendragers en de
acylgroepdrager.
De Fosforyl-transfer potentiaal is een belangrijke vorm van cellulaire energie transformatie
→ mogelijkheid om fosforgroep over te dragen
Sommige verbindingen in biologische systemen hebben een hogere fosforyl-overdrachtspotentieel dan dat van
ATP.
Deze verbindingen omvatten fosfoenolpyruvaat (PEP), 1,3-bisfosfoglyceraat (1,3-BPG) en creatine fosfaat.
Ze kunnen hun fosforylgroep overbrengen naar ADP om ATP te vormen
Hoger potentiaal (meer energie dat vrijkomt) → PEP, creatine-fosfaat
kunnen een fosforylgroep transferen naar ADP om ATP te maken.
Niet het geval voor alles onder ATP.
4
