Hoofdstuk 12 – AMINOZUUR- en NUCLEOTIDEMETABOLISME
1. Overzicht van het stikstokmetabolisme
a. De stikstofcyclus houdt een voorraad biologisch beschikbare
stikstof in stand
N is een van de meest voorkomende elementen in biologische systemen (samen met C, H
en O)
Stikstof wordt beschikbaar door de stikstofcyclus (de kringloop van verschillende
vormen van biologisch beschikbare stikstof door de planten-, dieren- en microbenwereld
en door de atmosfeer en geosfeer)
1e stap is de reductie van atmosferische stikstof (N2) tot ammoniak (NH3 of
NH4+), uitgevoerd door bacteriën (fixatie)
Deze ammoniak wordt opgenomen in aminozuren in planten (via glutamine en
glutamaat)
Dieren gebruiken planten als bron van aminozuren om hun eiwitten op te bouwen
Sommige bodembacteriën kunnen energie halen uit de oxidatie van ammoniak en
nitrieten en nitraten produceren (nitrificatie)
Evenwicht behouden tussen vaste stikstof en
atmosferische stikstof door bacteriën die nitrieten en
nitraten onder anaërobe omstandigheden reduceren tot N2
(denitrificatie; deze organismen gebruiken NO2- en NO3-
als uiteindelijke elektronenacceptor)
Sommige bacteriën kunnen een anaërobe oxidatie van
ammoniak uitvoeren om N2 te genereren (anammox)
Het grootste deel van de biologisch beschikbare
stikstof is gebonden in aminozuren en nucleotiden
2. Aminozuur metabolisme
b. Aminozuren hebben verschillende katabole bestemmingen
Aminozuren die worden aangevoerd via afbraak of vertering vooral gebruikt als
bouwstenen voor de synthese van eiwitten & nucleotidenbasen (N-houdende
verbindingen)
Aminozuren kunnen worden geoxideerd om energie op te wekken, afh vd
metabolische toestand van het organisme
o Planten:
Oxideren aminozuren om voorlopers te genereren
Over het algemeen niet voor energieproductie (fotosynthese levert
genoeg energie)
o Carnivoren:
Consumeren vooral eiwitten
Grootste deel van energie uit aminozuurkatabolisme
o Herbivoren:
Klein deel van hun energiebehoefte via aminozuurkatabolisme
1
, o Omnivoren (mensen): 10% tot 15% van de energie die door het lichaam
geproduceerd, afkomstig van aminozuurkatabolisme (de rest vd oxidatie
van suikers en vetten)
Aminozuurverbranding in 3 verschillende metabolische omstandigheden bij dieren
(mensen):
1) Eiwitrijk dieet – meer aminozuren innemen dan de behoefte van het lichaam,
overschot wordt afgebroken (aminozuren kunnen niet worden opgeslagen!) (alleen
indirect in glycogeen en vetten)
2) Tijdens de normale synthese en afbraak van cellulaire eiwitten worden sommige
aminozuren vrijgemaakt bij de afbraak van eiwitten en zijn niet nodig voor de
synthese van nieuwe eiwitten
3) Tijdens uithongering of ongecontroleerde diabetes, wanneer koolhydraten niet
beschikbaar zijn of niet goed worden benut
Katabolisme van aminozuren genereert ammoniak, dat giftig is en moet worden
verwijderd (gebruikt voor biosynthese of uitgescheiden)
Voor de oxidatie van aminozuren moet hun ‘aminogroep’ worden verwijderd
Resterende ‘koolstofskelet’ van de aminozuren (α-ketozuren) wordt
gemetaboliseerd en komt terecht in de citroenzuurcyclus, waarvan het startpunt
afhankelijk is van het aminozuur
o α-ketozuren worden geoxideerd tot CO2 en H2O en leveren 3- en 4-
koolstofeenheden voor biosynthetische routes
Ketogene aminozuren leveren acetyl-CoA op, een voorloper van ketonlichamen
en vetzuurvorming
Leu, Lys, Phe, Trp, Tyr, Ile, Thr
Glucogene aminozuren kunnen worden omgezet in glucose of glycogeen door
gluconeogenese
Arg, Gln, Glu, His, Pro, Met, Val, Ala, Cys, Gly, Ser, Asn, Asp
2
1. Overzicht van het stikstokmetabolisme
a. De stikstofcyclus houdt een voorraad biologisch beschikbare
stikstof in stand
N is een van de meest voorkomende elementen in biologische systemen (samen met C, H
en O)
Stikstof wordt beschikbaar door de stikstofcyclus (de kringloop van verschillende
vormen van biologisch beschikbare stikstof door de planten-, dieren- en microbenwereld
en door de atmosfeer en geosfeer)
1e stap is de reductie van atmosferische stikstof (N2) tot ammoniak (NH3 of
NH4+), uitgevoerd door bacteriën (fixatie)
Deze ammoniak wordt opgenomen in aminozuren in planten (via glutamine en
glutamaat)
Dieren gebruiken planten als bron van aminozuren om hun eiwitten op te bouwen
Sommige bodembacteriën kunnen energie halen uit de oxidatie van ammoniak en
nitrieten en nitraten produceren (nitrificatie)
Evenwicht behouden tussen vaste stikstof en
atmosferische stikstof door bacteriën die nitrieten en
nitraten onder anaërobe omstandigheden reduceren tot N2
(denitrificatie; deze organismen gebruiken NO2- en NO3-
als uiteindelijke elektronenacceptor)
Sommige bacteriën kunnen een anaërobe oxidatie van
ammoniak uitvoeren om N2 te genereren (anammox)
Het grootste deel van de biologisch beschikbare
stikstof is gebonden in aminozuren en nucleotiden
2. Aminozuur metabolisme
b. Aminozuren hebben verschillende katabole bestemmingen
Aminozuren die worden aangevoerd via afbraak of vertering vooral gebruikt als
bouwstenen voor de synthese van eiwitten & nucleotidenbasen (N-houdende
verbindingen)
Aminozuren kunnen worden geoxideerd om energie op te wekken, afh vd
metabolische toestand van het organisme
o Planten:
Oxideren aminozuren om voorlopers te genereren
Over het algemeen niet voor energieproductie (fotosynthese levert
genoeg energie)
o Carnivoren:
Consumeren vooral eiwitten
Grootste deel van energie uit aminozuurkatabolisme
o Herbivoren:
Klein deel van hun energiebehoefte via aminozuurkatabolisme
1
, o Omnivoren (mensen): 10% tot 15% van de energie die door het lichaam
geproduceerd, afkomstig van aminozuurkatabolisme (de rest vd oxidatie
van suikers en vetten)
Aminozuurverbranding in 3 verschillende metabolische omstandigheden bij dieren
(mensen):
1) Eiwitrijk dieet – meer aminozuren innemen dan de behoefte van het lichaam,
overschot wordt afgebroken (aminozuren kunnen niet worden opgeslagen!) (alleen
indirect in glycogeen en vetten)
2) Tijdens de normale synthese en afbraak van cellulaire eiwitten worden sommige
aminozuren vrijgemaakt bij de afbraak van eiwitten en zijn niet nodig voor de
synthese van nieuwe eiwitten
3) Tijdens uithongering of ongecontroleerde diabetes, wanneer koolhydraten niet
beschikbaar zijn of niet goed worden benut
Katabolisme van aminozuren genereert ammoniak, dat giftig is en moet worden
verwijderd (gebruikt voor biosynthese of uitgescheiden)
Voor de oxidatie van aminozuren moet hun ‘aminogroep’ worden verwijderd
Resterende ‘koolstofskelet’ van de aminozuren (α-ketozuren) wordt
gemetaboliseerd en komt terecht in de citroenzuurcyclus, waarvan het startpunt
afhankelijk is van het aminozuur
o α-ketozuren worden geoxideerd tot CO2 en H2O en leveren 3- en 4-
koolstofeenheden voor biosynthetische routes
Ketogene aminozuren leveren acetyl-CoA op, een voorloper van ketonlichamen
en vetzuurvorming
Leu, Lys, Phe, Trp, Tyr, Ile, Thr
Glucogene aminozuren kunnen worden omgezet in glucose of glycogeen door
gluconeogenese
Arg, Gln, Glu, His, Pro, Met, Val, Ala, Cys, Gly, Ser, Asn, Asp
2
