Samenvatting Cel 3 H2(glycolyse), H3(Krebs) en H4(oxidatieve fosforylatie) 1ebach THK/GNK UGent

H2: de glycolyse = ‘Emden Meyerhof’ metabole pathway

1. Inleiding
 Kan zowel doorgaan met als zonder O2: ‘’emergency pathway’’
 bv bij bevalling (bij kind): O2 toevoer naar cellen wordt stopgezet (door beperkte
bloedvoorziening) en ze zijn dus aangewezen op glycolyse voor aanmaak ATP! O2
toevoer naar hersenen gaat wel door! Glucose = voornaamste energiebron
voor hersenen
 O2 wordt steeds gespaard voor hersenen
 In anaerobe cellen: reductie van glucose naar lactaat
 In aerobe cellen: omzetting van glucose naar 2 pyruvaat
 Deficient glucose-metabolisme: bij diabetes(hyperglycemie, insuline
werkt slecht) en obesitas(hypoglycemie)
 Glycolyse: netto-winst 2 ATP per mol glucose (2 nodig 4 gemaakt)
 Hersenen: sterk glucose afhankelijk!!! 120g glucose/dag aanvoer (Nu 50-60)
 Erytrocyten, cornea, lens, retina, nier, medulla, testis en leukocyten
hebben geen mitochondriën en zijn dus aangewezen op enkel glycolyse
met vorming van lactaat voor hun energievoorziening!!! 40 g
glucose/dag aanvoer volstaat
 Voor glycolyse geen O2 nodig!
 Metabole aandoeningen zijn zeldzaam omdat ze ontstaan door mutaties die door de natuur
getolereerd zijn en dus niet voor een letaal individu zorgen -> metabole reacties kunnen nog
doorgaan, maar in mindere mate!
Bv mature erytrocyten hebben geen mitochondriën en zijn dus volledig aangewezen op
glycolyse met vorming van 2 ATP voor het in stand houden van hun ionenpompen (=>
biconcave vorm). Indien ze geen ATP kunnen vormen, zwellen ze op (=hemolytische
anemie). Nog niet-mature erytrocyten (=retinulocyten) hebben wel nog mitochondriën.
 Zuurstof kan indirect glycolyse onderdrukken: pasteureffect



 Samengevat
 Glycolyse: omzetting van glucose tot 2 pyruvaat
 In aerobe cellen: pyruvaat zal verder geoxideerd worden tot H2O en CO2
 In anaerobe cellen: pyruvaat zal verder gereduceerd worden tot lactaat
 In gisten: pyruvaat zal verder omgezet worden tot ethanol


2. Overzicht sleutelmoleculen en reacties
 Overzicht sleutelmoleculen
1) Alle intermediairen worden gefosfolyseerd zodat ze niet zouden
diffunderen uit cytosol
2) Alle intermediairen bevatten ofwel 6 ofwel 3 C-atomen

9

, Overzicht reacties
1) Fosforyltransfer: verplaatsing fosfaatgroep van ene molecule naar
andere
2) Fosforylshift: verplaatsing fosfaatgroep binnen eenzelfde molecule
3) Isomerisatie: bv van ketose naar een aldose
4) Dehydratatie: verwijdering H2O
5) Aldolsplitsing: aldol in 2 delen splitsen

Alle reacties van glycolyse gebeuren in cytosol en worden gekatalyseerd door
waterolosbare enzymen, verloopt dankzij allosetere regulatie (PFK en
pyruvaatkinase)


START
3. Van glucose naar Fructose 1,6-bisfosfaat
1) Via GLUT’s (Glut 1-4) wordt glucose in de cel (cytosol) gepompt vanuit darm
 Glucose wordt onmiddellijk gefosfolyseerd via enzym hexokinase
(=brengt fosfaatgroep van ATP over naar glucose) VERBRUIK VAN 1 ATP
 G is zeer negatief: zeer spontane reactie
 Reactie is irreversibel
 Mg2+ noodzakelijk want vormt complex met ATP
 van glucose naar glucose-6-fosfaat
(achtergrond: kinase = enzym dat voor transfer van fosfaatgroep van ATP naar acceptor zorgt)

Normaal 1ste stap: fosfolysering van glucose tot glucose-6-fosfaat door
HEXOKINASE
Maar: in lever -> fosfolysering van glucose tot glucose-6-fosfaat door
GLUCOKINASE

Verschil hexokinase en glucokinase
1) glucokinase heeft hoge Km voor glucose (=lage affiniteit)
 veel glucose nodig voor effectieve binding
 hexokinase heeft lage Km voor glucose(=hoge affiniteit) en
fosfolyseert dus veel sneller!
 Er mag geen competitie zijn tussen lever en hersenen!!
2) glucokinase geeft voorrang aan spier-en hersencellen(met
hexokinase) voor vraag naar glucose
3) hexokinase wordt geïnhibeerd door glucose-6-fosfaat
(concentratie monitoren)
 glucokinase wordt niet geïnhibeerd door glucose-6-fosfaat en
zal als sensor werken waneer er teveel glucose in het bloed zit
10

, 2) Isomerisatie van glucose-6-fosfaat naar fructose-6-fosfaat door fosfogluco-
isomerase
 Wel reversibel

3) 2de fosfolysering
 enzym fosfofructokinase PFK transfereert fosfaatgroep van 2de ATP (ook
MG2+ nodig) – fosfor van ATP aan fructose-6-fosfaat: VERBRUIK 1 ATP
 ontstaan van fructose-1-6-bisfosfaat
 reactie is irreversibel: ‘’commited pathway’’ genoemd
 indien PFK geïnhibeerd wordt door ATP: van ‘’pathway’’ naar
‘’glycogeensynthese’’
 indien PFK niet geïnhibeerd wordt en zorgt voor omzetting naar
Fructose-1-6-bifosfaat: beslissing om glycolyse ‘’pathway’’ te volgen

PFK is een belangrijk controle-enzym en is onderhevig aan allosterische
regulatie door ATP (en door NADH en citraat (koppeling van de metabole
routes) : activiteit PFK wordt geregeld door energielading van cel

 bij hoge ATP-concentraties = energielading hoog: ATP bindt op
allosterische plaats van PFK en zorgt ervoor dat PFK een lage affiniteit
krijgt voor fructose-6-fosfaat, glycolyse moet stoppen
 bij lage ATP-concentraties = lage energielading (veel AMP is aanwezig
en bindt op allosterisch centrum) ATP bindt op katalytisch centrum
zonder allosterische effecten en PFK zorgt voor transfer van
fosfaatgroep van ATP naar fructose-6-fosfaat met vorming van fructose-
1-6-bifosfaat!, glycolyse moet doorgaan


4. van 6C tot 3C
4) aldolsplitsing: splitsing van fructose-1-6-bifosfaat in dihydroxyaceton-
fosfaat = DHAP (werd gereduceerd) en het glyceraldehyde 3-fosfaat = G3P
(werd geoxideerd) door aldolase
 reversibele reactie
 aangezien glyceraldehyde-3-fosfaat directe weg is tot pyruvaat, wordt
DHAP omgezet in G3P door triosefosfaatisomerase in een reversibele
reactie
 netto resultaat: uit 1 molecule fructose-1,6-bisfosfaat worden 2
moleculen glyceraldehyde-3-fosfaat gevormd!
Vanaf nu is alles 2x want 2 moleculen gevormd

11