1
Medische en Klinische Biochemie
1. Introductie tot het intermediair metabolisme
1.1 Metabole brandstoffen en voedingsbestandelen
Metabole brandstoffen : bekomen via KH, vetten & proteïnen uit voeding
» Circuleren in bloed, passeren weefsels & evt opgenomen dr cellen
» In cellen --> verbranding (oxidatie dr transfer v e- nr O2) tot CO2 en H2O => E vrijstellen
o Reductie = opname e oxidatie = e weg
o e- weg uit brandstof => nr zuurstof
» Opslagen v metabole brandstof : TG, glycogeen & proteïne
o Vasten (’s nachts) => oxideren vr E-behoefte
o + lichaamseigen componenten aanmaken : AZ, essentiële VZ
Brandstoffen uit de voeding
De belangrijkste voedingsstoffen: suikers (koolhydraten), proteïnen, lipiden
» Resultaat: CO2 en H2O, warmte (onbenutb E), ATP (=vrnaamste doel v/h proces)
o CO2 nr de longen en uitademen
o H2O excretie via urine, zweet, etc.
o warmte: lichaamstemp. op peil houden
o ATP : "De universele energieleverancier in ons lichaam"
▪ dankzij "hoog- E fosfaatbinding (2x) --> eig gewone covalente binding
= binding(en) tussen fosfaatgroepen v ATP (enkel tsn α-β-γ-fosfaat)
▪ Neg ladingen zetten binding “onder druk” dr afstoting
• ↑E nodig om bindingen te maken en samen te houden
▪ gemakkelijk te hydrolyseren
• ATP + H2O & terminale fosfaatgroepen (β & γ wrd vlug afgesplitst)
▪ Vrijgekomen fosfaat = stabiel, ≠resonatievormen mog (≠ drastische wanorde)
ATP: base + 3 fosfaatgroepen
- In fosfaatgroepen = 2 bindingen --> hoog energetische fosfaat bindingen
- Enorm veel enrgie nodig om bindingen te vormen --> eens gevormd, zit deze energie er ook in
○ Bij hydrolyse : energie terug vrij
Negatieve lading zet bindingen onder spanning/druk --> kracht nodig om te maken !
ATP levert de energie die de meeste energie-kostende processen in de cellen aandrijft
o (anabole) biochemische reacties
o contractie v/d spieren (cfr. Myosine ATPase)
o actief transport over membranen
, 2
» Tds dit E-verbruik w ATP trg omgezet tot ADP en Pi !!!
» Er is een gesloten cyclus v reacties = ATP-ADP cyclus
o "BIO-ENERGETICA" --> energietransformaties die plaatsgrijpen i/d ATP- ADP cyclus
Elke dag volwassene = hvh ATP om die correspondeert met minstens de helft v z’n lichaamsgewicht
Alle E-kostende processen i/h lichaam maken gebruik v/d hoog- E fosfaatbinding om aan E te geraken
» ATP = meest vrkomend
» Soms bij suikers/KH = ander mechanisme : UTP, GTP, CTP
» Overgrote deel v O2 die we inademen --> om dit proces te ondersteunen
Om ATP te regenereren moet E vrijgesteld w. via catabole reacties
» Synth. v. hoog-E bindingen in ATP via oxid. v. brandstoffen verbruikt ong. 95% v alle ingeademde
zuurstof
» hele gebeuren = aaneenschakeling v energietrans- formaties
Energieveranderingen in biologische systemen: wetten v thermodynamica !
» behoud v energie
» universum neigt nr wanorde (entropie ↑)
Hvh. E die kan vrijgemaakt wrd bij chemische reactie (cf. hydrolyse ATP) = beschikb vr arbeid: ΔG
o Afh v ≠ in chemische bindingsenergie tsn subst & prod (ΔH), hvh.energie niet beschikbaar vr werk
(= verloren : ΔS), initiële conc. v/d substr. & prod
ΔG = ΔH - TΔS
ΔG0 = reactie met substr. & prod in 1M conc (equimolair)
o In biochemie: ΔG0' --> stand. Condities : 1M ; pH 7,0 ; 25 °C
o relatie tss. ΔG en ΔG0' Stel reactie A → B:
o ΔG0' kan gebruikt wrd vr kwantitatieve interpretaties v E-transformaties:
▪ Vrijgestelde hvh E uit => soorten brandstoffen vergelijken
▪ Efficiëntie ≠processen m.b.t. transformatie v chemische bindingsE vergelijken
▪ nuttig om richting chemische reactie (thermodynamisch bepalen
• Negatieve = vrwaartse richting positief = achterwaartse richting
Energie uit de hoog-E fosfaatbinding
» ‘hoog E’ = covalente binding kn makk gebroken w
o P-groepen dragen neg. Lading --> stoten elkaar af => onderlinge bindingen onder spanning
▪ Vergt veel E om bij elkaar te houden
» + water => hydrolyse v ATP: ATP --> ADP + Pi --> AMP + Pi
o Pi = stabiel dr resonantievormen
o hydrolyseproducten = ↓E dan reactieproducten (substraten)
WANT: lagere chemische bindingsE + stabielere reactieproducten + Δ wanorde is beperkt
hydrolysereactie verloopt in vr- waartse richting mét vrijstelling v E
ΔG°’ = -7 tot -8 kcal/mol
Medische en Klinische Biochemie
1. Introductie tot het intermediair metabolisme
1.1 Metabole brandstoffen en voedingsbestandelen
Metabole brandstoffen : bekomen via KH, vetten & proteïnen uit voeding
» Circuleren in bloed, passeren weefsels & evt opgenomen dr cellen
» In cellen --> verbranding (oxidatie dr transfer v e- nr O2) tot CO2 en H2O => E vrijstellen
o Reductie = opname e oxidatie = e weg
o e- weg uit brandstof => nr zuurstof
» Opslagen v metabole brandstof : TG, glycogeen & proteïne
o Vasten (’s nachts) => oxideren vr E-behoefte
o + lichaamseigen componenten aanmaken : AZ, essentiële VZ
Brandstoffen uit de voeding
De belangrijkste voedingsstoffen: suikers (koolhydraten), proteïnen, lipiden
» Resultaat: CO2 en H2O, warmte (onbenutb E), ATP (=vrnaamste doel v/h proces)
o CO2 nr de longen en uitademen
o H2O excretie via urine, zweet, etc.
o warmte: lichaamstemp. op peil houden
o ATP : "De universele energieleverancier in ons lichaam"
▪ dankzij "hoog- E fosfaatbinding (2x) --> eig gewone covalente binding
= binding(en) tussen fosfaatgroepen v ATP (enkel tsn α-β-γ-fosfaat)
▪ Neg ladingen zetten binding “onder druk” dr afstoting
• ↑E nodig om bindingen te maken en samen te houden
▪ gemakkelijk te hydrolyseren
• ATP + H2O & terminale fosfaatgroepen (β & γ wrd vlug afgesplitst)
▪ Vrijgekomen fosfaat = stabiel, ≠resonatievormen mog (≠ drastische wanorde)
ATP: base + 3 fosfaatgroepen
- In fosfaatgroepen = 2 bindingen --> hoog energetische fosfaat bindingen
- Enorm veel enrgie nodig om bindingen te vormen --> eens gevormd, zit deze energie er ook in
○ Bij hydrolyse : energie terug vrij
Negatieve lading zet bindingen onder spanning/druk --> kracht nodig om te maken !
ATP levert de energie die de meeste energie-kostende processen in de cellen aandrijft
o (anabole) biochemische reacties
o contractie v/d spieren (cfr. Myosine ATPase)
o actief transport over membranen
, 2
» Tds dit E-verbruik w ATP trg omgezet tot ADP en Pi !!!
» Er is een gesloten cyclus v reacties = ATP-ADP cyclus
o "BIO-ENERGETICA" --> energietransformaties die plaatsgrijpen i/d ATP- ADP cyclus
Elke dag volwassene = hvh ATP om die correspondeert met minstens de helft v z’n lichaamsgewicht
Alle E-kostende processen i/h lichaam maken gebruik v/d hoog- E fosfaatbinding om aan E te geraken
» ATP = meest vrkomend
» Soms bij suikers/KH = ander mechanisme : UTP, GTP, CTP
» Overgrote deel v O2 die we inademen --> om dit proces te ondersteunen
Om ATP te regenereren moet E vrijgesteld w. via catabole reacties
» Synth. v. hoog-E bindingen in ATP via oxid. v. brandstoffen verbruikt ong. 95% v alle ingeademde
zuurstof
» hele gebeuren = aaneenschakeling v energietrans- formaties
Energieveranderingen in biologische systemen: wetten v thermodynamica !
» behoud v energie
» universum neigt nr wanorde (entropie ↑)
Hvh. E die kan vrijgemaakt wrd bij chemische reactie (cf. hydrolyse ATP) = beschikb vr arbeid: ΔG
o Afh v ≠ in chemische bindingsenergie tsn subst & prod (ΔH), hvh.energie niet beschikbaar vr werk
(= verloren : ΔS), initiële conc. v/d substr. & prod
ΔG = ΔH - TΔS
ΔG0 = reactie met substr. & prod in 1M conc (equimolair)
o In biochemie: ΔG0' --> stand. Condities : 1M ; pH 7,0 ; 25 °C
o relatie tss. ΔG en ΔG0' Stel reactie A → B:
o ΔG0' kan gebruikt wrd vr kwantitatieve interpretaties v E-transformaties:
▪ Vrijgestelde hvh E uit => soorten brandstoffen vergelijken
▪ Efficiëntie ≠processen m.b.t. transformatie v chemische bindingsE vergelijken
▪ nuttig om richting chemische reactie (thermodynamisch bepalen
• Negatieve = vrwaartse richting positief = achterwaartse richting
Energie uit de hoog-E fosfaatbinding
» ‘hoog E’ = covalente binding kn makk gebroken w
o P-groepen dragen neg. Lading --> stoten elkaar af => onderlinge bindingen onder spanning
▪ Vergt veel E om bij elkaar te houden
» + water => hydrolyse v ATP: ATP --> ADP + Pi --> AMP + Pi
o Pi = stabiel dr resonantievormen
o hydrolyseproducten = ↓E dan reactieproducten (substraten)
WANT: lagere chemische bindingsE + stabielere reactieproducten + Δ wanorde is beperkt
hydrolysereactie verloopt in vr- waartse richting mét vrijstelling v E
ΔG°’ = -7 tot -8 kcal/mol
