BIOCHEMIE
8 BVDI GLYCOGEEN METABOLISME
Introductie
Glucose is een belangrijke brandstof + zoals we zullen zien, een
belangrijke voorloper voor de biosynthese van veel moleculen.
Glucose kan echter niet worden opgeslagen, omdat hoge
concentraties glucose de osmotische balans van de cel verstoren (à
celbeschadiging of dood). Glucose wordt opgeslagen als een niet -
osmotisch actief polymeer = glycogeen (groot, vertakt en makkelijk
te mobiliseren). Gaat osmotische balans niet verstoren omdat er
minder delen aanwezig gaan zijn (omdat 1 glycogeen wordt
opgebouwd uit vele glucosemoleculen). Osmotische druk hang af
van het aantal delen (hoe meer, hoe hoger de osmotische druk), en
niet van de grootte van de deeltjes.
Glycogeen à vertakte polymeer met Alfa 1,4 (meerderheid) en Alfa 1,6. Vertakte polymeer zorgt dat
er verschillende uiteinden zijn aan de moleculen en op iedere uiteinde kan er een enzym werken:
glycogeen fosforylase. Gaat glycogeen afbreken als we relatief snel en veel glucose nodig hebben.
Dankzij de vertakte polymeer zijn er veel uiteinden en aan alle uiteinde kunnen afbreken gaat dat
sneller gaan dan 1 lange polymeer!
Reductie = een stof (de oxidator) neemt elektronen op van een andere stof (reductor).
Glycogeen is minder gereduceerd dan vetzuren en is daarom niet zo energierijk. Vetten afbreken gaat
niet snel genoeg, glucose is hiervoor een beter substraat omdat het deelt al geoxideerd
(gehydrateerd) is.
De gecontroleerde afgifte van glucose uit glycogeen zorgt ervoor dat de bloedsuikerspiegel tussen de
maaltijden blijft. Het circulerende bloed voorziet de hersenen van glucose, wat vrijwel de enige
brandstof is die door de hersenen wordt gebruikt (behalve tijdens langdurige uithongering).
Glucose (uit glycogeen) à goede energiebron voor plotselinge, inspannende activiteit
In tegenstelling tot vetzuren, kan de vrijgekomen glucose energie leveren in afwezigheid van zuurstof
en kan zo energie leveren voor anaërobe activiteit.
Hoewel de meeste weefsels wat glycogeen bevatten, zijn de 2 belangrijkste locaties van
glycogeenopslag de lever- en skeletspieren. De glycogeenconcentratie is hoger in de lever dan in de
spieren (10% versus 2% op gewichtsbasis), maar in het algemeen wordt meer glycogeen opgeslagen in
de skeletspieren vanwege de veel grotere massa van de spieren in totaal. Glycogeen is aanwezig in het
cytoplasma, waarbij het molecuul als granula verschijnt.
Glycogeensynthese en- afbraak:
In de lever à bloedsuikerspiegel op peil te houden.
In spieren à energiebehoeften van de spier zelf
, Glycogeenmetabolisme is de gereguleerde afgifte en opslag van glucose
Glycogeenafbraak en -synthese zijn eenvoudige biochemische processen.
AFBRAAK
Glycogeenafbraak bestaat uit drie stappen:
1. afgifte van glucose 1-fosfaat uit glycogeen
2. hermodellering van het glycogeensubstraat om
verdere afbraak mogelijk te maken
3. omzetting van glucose 1-fosfaat in glucose 6-
fosfaat voor verder metabolisme.
Het glucose 6-fosfaat afkomstig van de afbraak van
glycogeen heeft drie mogelijke lotgevallen:
- Beginsubstraat voor glycolyse (omzetting naar
pyruvaat en dan naar lactaat of CO2 en H2O voor
krebscyclus)
- Wordt omgezet in vrije glucose voor afgifte in de
bloedbaan (vnl in lever)
- Verwerkt door de pentosefosfaatroute om
NADPH- en ribose-derivaten te vormen
SYNTHESE
Glycogeen synthese, die plaatsvindt wanneer glucose overvloedig is, vereist een geactiveerde vorm
van glucose = uridine difosfaat glucose (UDPglucose). Deze wordt gevormd door de reactie van UTP en
glucose 1-fosfaat.
De regulatie van glycogeenafbraak en -synthese is complex. Verschillende enzymen die deelnemen
aan het glycogeenmetabolisme reageren allosterisch op metabolieten die de energiebehoeften van de
cel aangeven. Door deze allosterische reacties wordt de enzymactiviteit aangepast om aan de
behoeften van de cel te voldoen. Bovendien kunnen hormonen signaalcascades initiëren die leiden tot
de omkeerbare fosforylatie van enzymen, die hun katalytische snelheden veranderen. Regulering door
hormonen past het glycogeenmetabolisme aan om aan de behoeften van het gehele organisme te
voldoen.
De regulering van de afbraak en opbouw zijn ook met elkaar verbonden: reciproke inhibitie. Als de ene
actief is, mag de andere niet actief zijn. Als de synthetase (opbouw glycogeen) actief is, mag de
fosforylase (afbraak) niet actief zijn.
De afbraak van glycogeen vereist het samenspel van verschillende enzymes
De efficiënte afbraak van glycogeen om glucose-6-fosfaat te verschaffen voor verder metabolisme
vereist 4 enzymactiviteiten:
1. Om glycogeen af te breken
2. Om glycogeen te remodelleren zodat het een substraat voor degradatie kan zijn
3. Om het product van glycogeenafbraak om te vormen, zodat deze geschikt is voor verder
metabolisme.
8 BVDI GLYCOGEEN METABOLISME
Introductie
Glucose is een belangrijke brandstof + zoals we zullen zien, een
belangrijke voorloper voor de biosynthese van veel moleculen.
Glucose kan echter niet worden opgeslagen, omdat hoge
concentraties glucose de osmotische balans van de cel verstoren (à
celbeschadiging of dood). Glucose wordt opgeslagen als een niet -
osmotisch actief polymeer = glycogeen (groot, vertakt en makkelijk
te mobiliseren). Gaat osmotische balans niet verstoren omdat er
minder delen aanwezig gaan zijn (omdat 1 glycogeen wordt
opgebouwd uit vele glucosemoleculen). Osmotische druk hang af
van het aantal delen (hoe meer, hoe hoger de osmotische druk), en
niet van de grootte van de deeltjes.
Glycogeen à vertakte polymeer met Alfa 1,4 (meerderheid) en Alfa 1,6. Vertakte polymeer zorgt dat
er verschillende uiteinden zijn aan de moleculen en op iedere uiteinde kan er een enzym werken:
glycogeen fosforylase. Gaat glycogeen afbreken als we relatief snel en veel glucose nodig hebben.
Dankzij de vertakte polymeer zijn er veel uiteinden en aan alle uiteinde kunnen afbreken gaat dat
sneller gaan dan 1 lange polymeer!
Reductie = een stof (de oxidator) neemt elektronen op van een andere stof (reductor).
Glycogeen is minder gereduceerd dan vetzuren en is daarom niet zo energierijk. Vetten afbreken gaat
niet snel genoeg, glucose is hiervoor een beter substraat omdat het deelt al geoxideerd
(gehydrateerd) is.
De gecontroleerde afgifte van glucose uit glycogeen zorgt ervoor dat de bloedsuikerspiegel tussen de
maaltijden blijft. Het circulerende bloed voorziet de hersenen van glucose, wat vrijwel de enige
brandstof is die door de hersenen wordt gebruikt (behalve tijdens langdurige uithongering).
Glucose (uit glycogeen) à goede energiebron voor plotselinge, inspannende activiteit
In tegenstelling tot vetzuren, kan de vrijgekomen glucose energie leveren in afwezigheid van zuurstof
en kan zo energie leveren voor anaërobe activiteit.
Hoewel de meeste weefsels wat glycogeen bevatten, zijn de 2 belangrijkste locaties van
glycogeenopslag de lever- en skeletspieren. De glycogeenconcentratie is hoger in de lever dan in de
spieren (10% versus 2% op gewichtsbasis), maar in het algemeen wordt meer glycogeen opgeslagen in
de skeletspieren vanwege de veel grotere massa van de spieren in totaal. Glycogeen is aanwezig in het
cytoplasma, waarbij het molecuul als granula verschijnt.
Glycogeensynthese en- afbraak:
In de lever à bloedsuikerspiegel op peil te houden.
In spieren à energiebehoeften van de spier zelf
, Glycogeenmetabolisme is de gereguleerde afgifte en opslag van glucose
Glycogeenafbraak en -synthese zijn eenvoudige biochemische processen.
AFBRAAK
Glycogeenafbraak bestaat uit drie stappen:
1. afgifte van glucose 1-fosfaat uit glycogeen
2. hermodellering van het glycogeensubstraat om
verdere afbraak mogelijk te maken
3. omzetting van glucose 1-fosfaat in glucose 6-
fosfaat voor verder metabolisme.
Het glucose 6-fosfaat afkomstig van de afbraak van
glycogeen heeft drie mogelijke lotgevallen:
- Beginsubstraat voor glycolyse (omzetting naar
pyruvaat en dan naar lactaat of CO2 en H2O voor
krebscyclus)
- Wordt omgezet in vrije glucose voor afgifte in de
bloedbaan (vnl in lever)
- Verwerkt door de pentosefosfaatroute om
NADPH- en ribose-derivaten te vormen
SYNTHESE
Glycogeen synthese, die plaatsvindt wanneer glucose overvloedig is, vereist een geactiveerde vorm
van glucose = uridine difosfaat glucose (UDPglucose). Deze wordt gevormd door de reactie van UTP en
glucose 1-fosfaat.
De regulatie van glycogeenafbraak en -synthese is complex. Verschillende enzymen die deelnemen
aan het glycogeenmetabolisme reageren allosterisch op metabolieten die de energiebehoeften van de
cel aangeven. Door deze allosterische reacties wordt de enzymactiviteit aangepast om aan de
behoeften van de cel te voldoen. Bovendien kunnen hormonen signaalcascades initiëren die leiden tot
de omkeerbare fosforylatie van enzymen, die hun katalytische snelheden veranderen. Regulering door
hormonen past het glycogeenmetabolisme aan om aan de behoeften van het gehele organisme te
voldoen.
De regulering van de afbraak en opbouw zijn ook met elkaar verbonden: reciproke inhibitie. Als de ene
actief is, mag de andere niet actief zijn. Als de synthetase (opbouw glycogeen) actief is, mag de
fosforylase (afbraak) niet actief zijn.
De afbraak van glycogeen vereist het samenspel van verschillende enzymes
De efficiënte afbraak van glycogeen om glucose-6-fosfaat te verschaffen voor verder metabolisme
vereist 4 enzymactiviteiten:
1. Om glycogeen af te breken
2. Om glycogeen te remodelleren zodat het een substraat voor degradatie kan zijn
3. Om het product van glycogeenafbraak om te vormen, zodat deze geschikt is voor verder
metabolisme.
