Hoofdstuk 3: Glycogeen metabolisme en
gluconeogenese
3.1 Inleiding
• glycogeen
➢ Polymeer van glucose
➢ Vertakt (alfa 1,6 binding)
➢ Alfa 1,4 binding verbonden
• Gluconeogenese
➢ Pathway zal glucose maken op basis van koolstofskelet die geen carbohydraat zijn →
vb aminozuren
• Glucose polymeren = voorraad glucose = voorraad energie:
– Glycogeen (dieren, fungi, bacteriën)
– Zetmeel (planten)
• Glucose essentieel voor werking hersenen en rode bloedcellen → werken enkel op glucose
→ constant beschikbaarheid glucose nodig
• Constante beschikbaarheid glucose is noodzakelijk:
– Vrijstelling (‘mobilisatie’) van glucose uit glycogeen (lever en spieren)
– of, indien glycogeen is uitgeput: aanmaak in de gluconeogenese
– Gluconeogenese gebeurt in de lever (en nieren)
– [glucose] = ~ 5 mM in bloed
– Glucose bereikt alle weefsels via bloed → groot deel suikers word uit bloed gehaald
en opgeslaan in glycogeen
• Na maaltijd: [glucose] = hoog → synthese glycogeen
• Bij vasten: [glucose] = laag → synthese glucose = gluconeogenese
Glucose metabolisme is:
G6P
– sterk gereguleerd
➔ is belangrijk kruispunt waar vershcillende
– afhankelijk van ‘vraag’ en ‘aanbod’ pathways vertrekken en uitkomen
o Bekomen uit vrij glucose via
hexokinase
o Product van afbraak glycogeen uit
gluconeogenese
➔ Synthese van glycogeen
➔ Pentose fosfaat pathway : vorming NADPH en
R5P
➔ Glycolyse: vorming ATP en pyruvaat
➔ Omgezet tot glucose in nieren en lever
Regulatie van tegenovergestelde processen is met
elkaar verbonden: indien één van de processen word
‘aangezet’ dan zal de andere worden ’afgezet’
, 3.2 Gluconeogenese
• Synthese van glucose indien glycogeen voorraad is uitgeput
• Vnl. in lever, vanuit precursoren die geen koolhydraten zijn:
– Lactaat en pyruvaat uit glycolyse (uit andere weefsels)
➢ Lactaat is enige uitzondering waarbij koolstofskelet dat niet uit aminozuren
komt toch terug in gluconeogenese kan
– Intermediairen uit citroenzuurcyclus
– C-skelet van de meeste aminozuren (niet leucine, lysine)
• Alle precursoren worden eerst omgezet naar oxaloacetaat
➢ De meeste aminozuren kunne aanleiding geven tot koolstofskelet dat omzetbaar is
tot oxaloacetaat of pyruvaat
• Leucine, lysine en vetzuren
– Worden afgebroken tot acetyl-CoA
– Geen pathway van acetyl-CoA → oxaloacetaat
– Dus geen precursoren voor glucose synthese
Gluconeogenese vanuit pyruvaat
• Bestaat hoofdzakelijk uit omgekeerde reacties uit glycolyse
• Behalve irreversibele reacties:
– Hexokinase (reactie 1)
– Fosfofructokinase (reactie 3)
– Pyruvaat kinase (reactie 10)
Andere enzymen voor het katalyseren van de omgekeerde reactie
Rood: reacties die door andere enzymen gekatalyseerd worden in de
gluconeogenese
De omzetting van lactaat naar pyruvaat is in de lever en
omgekeerd gebeur in de spier
Pyruvaat zal moeten omgezet worden naar glucose, heel
reeks van enzymen die je kunt recycleren vanuit de
glycolyse
, Van pyruvaat tot fosfoenolpyruvaat: 2 reacties
• Dit is het omgekeerde van een zeer exergone reactie!
• Vereist vrije energie, die wordt bekomen door decarboxylatie van oxaloacetaat = hoog-
energetische verbinding
• Pyruvaat carboxylase:
• Carboxylatie van pyruvaat naar oxaloacetaat
• Verbruik van ATP
• Fosfoenolpyruvaat carboxykinase (PEPCK):
• Decarboxylatie van oxaloacetaat tot fosfoenolpyruvaat
• Gebruik van GTP als fosforyl groep donor
1. Pyruvaat carboxylase
• Enzym bevat biotine gebonden aan lysine = lange flexibele arm
• Biotine (vit B7) wordt ‘opgeladen’ met CO2 tot carboxybiotine
• Dit gebeurt in het eerste actief centrum
• Hiervoor is 1 ATP nodig
• Substraat bereikt actieve site d.m.v. verplaatsingen van de arm
Positie 1,2,3 vormen een
ureido groep Bicarbonaat activeren
en aanhechten aan
Het carboxybiotinyl-enzym
biotine groep
ontstaat wanner N1 van de
ureido groep word
gecarboxyleerd
• Tweede stap is carboxylatie vanuit carboxybiotine
• Dit gebeurt in de tweede actieve site na nieuwe verplaatsing flexibele arm
Carboxylaat word doorgegeven aan pyruvaat
Pyruvaat enolaat gaat CO2 aanvallen op de C en
je krijgt vorming oxaloacetaat
gluconeogenese
3.1 Inleiding
• glycogeen
➢ Polymeer van glucose
➢ Vertakt (alfa 1,6 binding)
➢ Alfa 1,4 binding verbonden
• Gluconeogenese
➢ Pathway zal glucose maken op basis van koolstofskelet die geen carbohydraat zijn →
vb aminozuren
• Glucose polymeren = voorraad glucose = voorraad energie:
– Glycogeen (dieren, fungi, bacteriën)
– Zetmeel (planten)
• Glucose essentieel voor werking hersenen en rode bloedcellen → werken enkel op glucose
→ constant beschikbaarheid glucose nodig
• Constante beschikbaarheid glucose is noodzakelijk:
– Vrijstelling (‘mobilisatie’) van glucose uit glycogeen (lever en spieren)
– of, indien glycogeen is uitgeput: aanmaak in de gluconeogenese
– Gluconeogenese gebeurt in de lever (en nieren)
– [glucose] = ~ 5 mM in bloed
– Glucose bereikt alle weefsels via bloed → groot deel suikers word uit bloed gehaald
en opgeslaan in glycogeen
• Na maaltijd: [glucose] = hoog → synthese glycogeen
• Bij vasten: [glucose] = laag → synthese glucose = gluconeogenese
Glucose metabolisme is:
G6P
– sterk gereguleerd
➔ is belangrijk kruispunt waar vershcillende
– afhankelijk van ‘vraag’ en ‘aanbod’ pathways vertrekken en uitkomen
o Bekomen uit vrij glucose via
hexokinase
o Product van afbraak glycogeen uit
gluconeogenese
➔ Synthese van glycogeen
➔ Pentose fosfaat pathway : vorming NADPH en
R5P
➔ Glycolyse: vorming ATP en pyruvaat
➔ Omgezet tot glucose in nieren en lever
Regulatie van tegenovergestelde processen is met
elkaar verbonden: indien één van de processen word
‘aangezet’ dan zal de andere worden ’afgezet’
, 3.2 Gluconeogenese
• Synthese van glucose indien glycogeen voorraad is uitgeput
• Vnl. in lever, vanuit precursoren die geen koolhydraten zijn:
– Lactaat en pyruvaat uit glycolyse (uit andere weefsels)
➢ Lactaat is enige uitzondering waarbij koolstofskelet dat niet uit aminozuren
komt toch terug in gluconeogenese kan
– Intermediairen uit citroenzuurcyclus
– C-skelet van de meeste aminozuren (niet leucine, lysine)
• Alle precursoren worden eerst omgezet naar oxaloacetaat
➢ De meeste aminozuren kunne aanleiding geven tot koolstofskelet dat omzetbaar is
tot oxaloacetaat of pyruvaat
• Leucine, lysine en vetzuren
– Worden afgebroken tot acetyl-CoA
– Geen pathway van acetyl-CoA → oxaloacetaat
– Dus geen precursoren voor glucose synthese
Gluconeogenese vanuit pyruvaat
• Bestaat hoofdzakelijk uit omgekeerde reacties uit glycolyse
• Behalve irreversibele reacties:
– Hexokinase (reactie 1)
– Fosfofructokinase (reactie 3)
– Pyruvaat kinase (reactie 10)
Andere enzymen voor het katalyseren van de omgekeerde reactie
Rood: reacties die door andere enzymen gekatalyseerd worden in de
gluconeogenese
De omzetting van lactaat naar pyruvaat is in de lever en
omgekeerd gebeur in de spier
Pyruvaat zal moeten omgezet worden naar glucose, heel
reeks van enzymen die je kunt recycleren vanuit de
glycolyse
, Van pyruvaat tot fosfoenolpyruvaat: 2 reacties
• Dit is het omgekeerde van een zeer exergone reactie!
• Vereist vrije energie, die wordt bekomen door decarboxylatie van oxaloacetaat = hoog-
energetische verbinding
• Pyruvaat carboxylase:
• Carboxylatie van pyruvaat naar oxaloacetaat
• Verbruik van ATP
• Fosfoenolpyruvaat carboxykinase (PEPCK):
• Decarboxylatie van oxaloacetaat tot fosfoenolpyruvaat
• Gebruik van GTP als fosforyl groep donor
1. Pyruvaat carboxylase
• Enzym bevat biotine gebonden aan lysine = lange flexibele arm
• Biotine (vit B7) wordt ‘opgeladen’ met CO2 tot carboxybiotine
• Dit gebeurt in het eerste actief centrum
• Hiervoor is 1 ATP nodig
• Substraat bereikt actieve site d.m.v. verplaatsingen van de arm
Positie 1,2,3 vormen een
ureido groep Bicarbonaat activeren
en aanhechten aan
Het carboxybiotinyl-enzym
biotine groep
ontstaat wanner N1 van de
ureido groep word
gecarboxyleerd
• Tweede stap is carboxylatie vanuit carboxybiotine
• Dit gebeurt in de tweede actieve site na nieuwe verplaatsing flexibele arm
Carboxylaat word doorgegeven aan pyruvaat
Pyruvaat enolaat gaat CO2 aanvallen op de C en
je krijgt vorming oxaloacetaat
