GESLAAGD IN EERSTE ZIT (17/20). Samenvatting medische & klinische biochemie

Medische & klinische biochemie
1 INHOUDSOPGAVE


2 METABOLE BRANDSTOFFEN & VOEDINGSBESTANDDELEN ....................................................... 9

2.1 BRANDSTOFFEN UIT DE VOEDING ................................................................................................. 9
DE BIO-ENERGETICA VD CEL ......................................................................................................................... 10
GIBBS VRIJE ENERGIE .................................................................................................................................. 11
KOPPELING HYDROLYSE ATP AAN ENERGIECONSUMERENDE PROCESSEN (ENERGIETRANSFORMATIES OM ARBEID TE
VERRICHTEN) ............................................................................................................................................. 13
GEBRUIK VAN ENERGIE UIT HOOG-ENERGETISCHE FOSFAATVERBINDINGEN ........................................................... 13
2.1.1.1 Biosynthese van grotere moleculen, vb vorming van glycogeen (anabole reacties) ........... 13
2.1.1.2 Mechanische arbeid, vb contractie vd spieren ..................................................................... 16
2.1.1.3 Actief transport ..................................................................................................................... 17
2.2 KOOLHYDRATEN, VETTEN & PROTEÏNEN ALS BRANDSTOF ................................................................. 18
KOOLHYDRATEN......................................................................................................................................... 18
2.2.1.1 De lever ................................................................................................................................. 20
DE EIWITTEN ............................................................................................................................................. 21
DE LIPIDEN ................................................................................................................................................ 22
ALCOHOL (ETHANOL) .................................................................................................................................. 24
2.3 DE BRANDSTOFRESERVES IN HET LICHAAM .................................................................................... 25
TRIACYLGLYCEROLEN .................................................................................................................................. 25
GLYCOGEEN .............................................................................................................................................. 25
PROTEÏNEN ............................................................................................................................................... 26
2.4 ROL VAN DE VOEDING, NAAST FUNCTIE ALS OXIDATIEVE BRANDSTOF................................................... 26
DE KOOLHYDRATEN .................................................................................................................................... 26
DE ESSENTIËLE VETZUREN ............................................................................................................................ 26
PROTEÏNEN & ESSENTIËLE AZ’EN .................................................................................................................. 27
VITAMINEN & MINERALEN ........................................................................................................................... 28
WATER .................................................................................................................................................... 28

3 FASEN IN HET INTERMEDIAIR METABOLISME ........................................................................ 29

3.1 HORMOON-VERANDERINGEN NA EEN MAALTIJD ............................................................................ 29
3.2 DE “ABSORPTIEVE” STATUS ...................................................................................................... 30
HET LOT VAN GLUCOSE NA DE MAALTIJD ........................................................................................................ 31
3.2.1.1 Lever: (inter)conversie nr glycogeen & TG ........................................................................... 31
3.2.1.2 Glucose metabolisme in hersenen & zenuwweefsel ........................................................... 31
3.2.1.3 Glucose metabolisme in de RBC ........................................................................................... 32
3.2.1.4 Glucose metabolisme in de spier .......................................................................................... 32
3.2.1.5 Glucose metabolisme in het vetweefsel (adipocyten)......................................................... 32
HET LOT VAN DE LIPOPROTEÏNEN IN DE ABSORPTIEVE TOESTAND ........................................................................ 33
HET LOT VAN DE AMINOZUREN IN DE ABSORPTIEVE TOESTAND ........................................................................... 33
ENKELE KLINISCHE BEMERKINGEN.................................................................................................................. 34
3.3 VASTEN ............................................................................................................................... 35
BLOEDGLUCOSE & DE ROL VD LEVER BIJ VASTEN .............................................................................................. 35
DE ROL VAN HET VETWEEFSEL TIJDENS VASTEN ................................................................................................ 36
3.4 LANGDURIGE VASTEN: DE PERIODE VAN UITHONGEREING ................................................................. 37
METABOLE VERANDERINGEN TIJDENS LANGDURIG VASTEN ................................................................................ 37

1

,DE ROL VAN HET VETWEEFSEL TIJDENS DE FASE V UITHONGERING ....................................................................... 38
3.5 DE RELATIE MET DE KLINISCHE BIOLOGIE ...................................................................................... 39

4 INTRODUCTIE TOT DE METABOLE PATHWAYS ....................................................................... 40

4.1 METABOLE SCHEMA’S: EIGENLIJK SOORT PLATTEGROND ................................................................... 40
4.2 RELATIE TSS CELBIOLOGIE & BIOCHEMIE: DE CELARCHITECTUUR ......................................................... 40
DE MITOCHONDRIËN .................................................................................................................................. 40

1 HET ENERGIEMETABOLISME ................................................................................................. 42

1.1 DE BIOSYNTHESE VAN ATP, DE MOLECULE DIE HET METABOLISME AANDRIJFT ....................................... 42
1.1.1 DE BIOSYNTHESE VAN ATP ............................................................................................................. 42
1.1.1.1 Fosforylering op substraatniveau (substraat-level fosforylering)......................................... 42
1.1.1.1.1 creatine – creatinefosfaat .................................................................................................. 43
1.1.1.2 Oxidatieve fosforylering ........................................................................................................ 46
1.1.1.2.1 energietransformaties in de cellulaire ademhaling ........................................................... 46
1.1.1.2.2 “hydrogen carriers” of “elektron accepting coënzymes/ cofactoren” (NAD+ & FAD) ....... 47
1.2 DE BIOSYNTHESE VAN ATP: DE MITOCHONDRIALE ADEMHALINGSKETEN .............................................. 49
1.2.1 ELEKTRONENTRANSPORT & OXIDATIEVE FOSFORYLERING ..................................................................... 49
1.2.2 PROTON EXTRUSIE & ATP SYNTHESE ................................................................................................ 50
1.2.2.1 De ATP/ADP translocase ....................................................................................................... 53
1.2.3 ENERGIEOPBRENGST REDOX REACTIES ADEMHALINGSKETEN ................................................................. 56
1.2.4 STOICHIOMETRIE VAN DE ATP SYNTHESE .......................................................................................... 58
1.2.5 DE THYROÏDHORMONEN T4 & T3 ..................................................................................................... 59
1.2.6 REGELING VAN DE CELLULAIRE ADEMHALING...................................................................................... 62
1.2.7 INHIBITOREN VD ADEMALINGSKETEN ................................................................................................ 63

2 HET GLUCOSEMETABOLISME (SUIKERMETABOLISME MET FOCUS OP GLUCOSE) .................... 65

2.1 HET METABOLISME VAN GLUCOSE VOOR ENERGIEPRODUCTIE ............................................................ 65
2.1.1 ENERGIETRANSFORMATIES: NUTTIG GEBRUIKEN VAN CHEMISCHE BINDINGENERGIE .................................. 65
2.1.2 HET GLUCOSEMETABOLISME ........................................................................................................... 66
2.1.3 REGELING: DE GLUCOSETRANSPORTERS............................................................................................. 67
2.1.4 HET BELANG VAN INSULINE ............................................................................................................. 68
2.1.4.1 Metabole homeostase .......................................................................................................... 69
2.1.4.2 Insuline, glucagon & de “counter-regulatory” hormonen .................................................... 69
2.1.4.3 Hyperglycemie ...................................................................................................................... 71
2.1.5 MECHANISMEN VAN HORMONALE BEÏNVLOEDING .............................................................................. 72
2.2 METABOLE AFBRAAK VAN GLUCOSE: DE GLYCOLYSE ........................................................................ 73
2.2.1 GLYCOLYSE .................................................................................................................................. 73
2.3 METABOLE AFBRAAK VAN GLUCOSE: DE KREBSCYCLUS ..................................................................... 74
2.3.1 DE KREBSCYCLUS ........................................................................................................................... 74
2.3.1.1 Doel & cyclus algemeen ........................................................................................................ 74
2.3.1.2 De individuele stappen van de Krebscyclus .......................................................................... 76
2.3.1.2.1 rondjes Krebs ..................................................................................................................... 76
2.3.1.2.2 de individuele enzymatische stappen in detail.................................................................. 80
2.3.2 DE VERSCHILLEN TUSSEN NAD+ & FAD ............................................................................................ 85
2.3.3 DE OXIDATIE V CYTOSOLISCH NADH: DE MALAAT/ASPARTAAT & GLYCEROLFOSFAAT SHUTTLES .................. 86

2

,2.3.3.1 De malaat/aspartaat shuttle ................................................................................................ 86
2.3.3.2 De glycerolfosfaat shuttle .................................................................................................... 89
2.3.3.3 Belang van shuttles ............................................................................................................... 90
2.3.4 DE TOTALE ENERGIEOPBRENGST ONDER VORM V ATP BIJ TOTALE OXIDATIE VAN 1 MOLECULE GLUCOSE ...... 91
2.4 DE REGELING VAN DE KREBS CYCLUS ........................................................................................... 94
2.4.1 DE KREBSCYCLUS: HET METABOLE “KRUISPUNT” BIJ UITSTEK ................................................................. 94
2.4.2 ATP-VERBRUIKSSNELHEID = DRIJVENDE KRACHT ................................................................................. 94
2.4.3 DE REGELINGSSTADIA..................................................................................................................... 95
2.4.3.1 Regeling thv het PDH complex ............................................................................................. 95
2.4.3.2 De regeling thv het 𝜶-ketoglutaarzuurDH complex............................................................. 97
2.4.3.3 De regeling thv het isocitraatDH .......................................................................................... 97
2.4.3.4 De regeling thv het citraatsynthase ..................................................................................... 97
2.5 HET ANAËROBE METABOLISME VAN GLUCOSE................................................................................ 98
2.5.1 DE ANAËROBE GLYCOLYSE: VORMING LACTAAT ................................................................................... 98
2.5.2 DE ATP-OPBRENGST VIA ANAËROOB METABOLISME ........................................................................... 99
2.5.3 ONDERLINGE RELATIE AËROBE & ANAËROBE GLYCOLYSE ...................................................................... 99
2.5.4 FYSIOLOGISCHE & KLINISCHE RELEVANTIE ANAËROBE GLYCOLYSE ......................................................... 100
2.5.4.1 De Cori cyclus ...................................................................................................................... 100
2.5.4.2 Melkzuur & melkzuuracidose.............................................................................................. 101
2.5.5 DE ANAËROBE GLYCOLYSE & RBC .................................................................................................. 101
2.6 DE GLUCONEOGENESE PATHWAY ..............................................................................................102
2.6.1 DE ROL VAN DE GLUCONEOGENESE ................................................................................................ 102
2.6.2 DE GLUCONEOGENETISCHE PRECURSOREN ....................................................................................... 102
2.6.3 DE OMGEKEERDE GLYCOLYSE.. EN TOCH NET NIET ............................................................................. 102
2.7 HET METABOLISME VAN GLUCOSE TOT GLYCOGEEN........................................................................105
2.7.1 OPSLAG RESERVEBRANDSTOF ........................................................................................................ 105
2.7.2 GLYCOGEEN: EEN MOLECULE DIE VOOR ZIJN FUNCTIE EEN PERFECTE STRUCTUUR HEEFT........................... 105
2.7.3 CITRAAT & ATP ALS BOODSCHAPPERS VAN EEN ENERGETISCHE SURPLUS .............................................. 106
2.7.4 GLYCOGEENSYNTHESE & -DEGRADATIE VIA GLUCOSE-1-P, MAAR VIA VERSCHILLENDE ENZYMEN............... 107
2.7.5 GLYCOGEENSYNTHESE / GLYCOGENESE PATHWAY ............................................................................. 108
2.7.6 GLYCOGEENDEGRADATIE / GLYCOGENOLYSE .................................................................................... 109
2.7.7 GLYCOGEEN ALS BRANDSTOFRESERVE ............................................................................................. 111
2.7.7.1 In de spier & andere celtypes ............................................................................................. 111
2.7.7.2 In de lever ........................................................................................................................... 111
2.8 GLYCOGEENMETABOLISME EN REGELING: LEVER ...........................................................................112
2.8.1 DE VERSCHILLENDE ROL VAN GLYCOGEEN IN LEVER & SPIER ................................................................ 112
2.8.2 METABOLE EISEN VOOR GLYCOGEENMETABOLISME ........................................................................... 112
2.8.3 DE REGELING VAN HET GLYCOGEENMETABOLISME ............................................................................ 112
2.8.3.2 Het glycogeenmetabolisme in de LEVER ............................................................................ 114
2.8.3.2.1 glycogenolyse in de lever ................................................................................................ 114
2.8.3.2.2 Glycogenese in de lever .................................................................................................. 116
2.8.4 DE GLYCOGEEN STAPELINGSZIEKTEN: LEVER GERELATEERD.................................................................. 117
2.9 GLYCOGEENMETABOLISME: SPIER .............................................................................................120
2.9.1 DE REGELING VH GLYCOGEENMETABOLISME .................................................................................... 120
2.9.1.1 De glycogenolyse in de spier .............................................................................................. 120
2.9.1.2 de glycogenese in de spier.................................................................................................. 123
2.9.2 DE GLYCOGEENSTAPELINGSZIEKTEN: SPIER GERELATEERD ................................................................... 123
2.10 HET FRUCTOSEMETABOLISME .................................................................................................124
2.10.1 FRUCTOSE HEEFT GEEN INSULINE NODIG OM DE CEL BINNEN TE GERAKEN ........................................... 124
2.10.2 HET FRUCTOSEMETABOLISME...................................................................................................... 124
2.10.2.1 in de lever.............................................................................................................................. 124

3

,2.10.2.2 In de spier ......................................................................................................................... 125
2.11 DE PATHOLOGIE IN RELATIE TOT HET SUIKERMETABOLISME ............................................................126
2.11.1 Diabetes mellitus (suikerziekte) ........................................................................................... 126
2.11.2 Andere endocrine ziekten met verstoring van het suikermetabolisme .............................. 126
2.11.2.1 Insulinoom ........................................................................................................................ 126
2.12 KLINISCH-BIOLOGISCHE BEPALINGEN IN RELATIE TOT HET SUIKERMETABOLISME ..................................127
2.12.1 GLYCEMIE ................................................................................................................................ 127
2.12.1.1 Doel ................................................................................................................................... 127
1.12.1.2 Methoden ......................................................................................................................... 127
1.12.1.2.1 koper-reductiemethoden (colorimetrisch) .................................................................... 127
1.12.1.2.2 de glucose-oxidase methode (enzymatisch) ................................................................. 128
1.12.1.2.3 de hexokinase methode (enzymatisch) ......................................................................... 128
2.11.2 GLUCOSURIE ............................................................................................................................ 129
2.11.2.1 Doel ................................................................................................................................... 129
2.11.2.2 Methoden ......................................................................................................................... 129
2.11.2.2.1 identificatie van suikers ................................................................................................. 129
2.11.2.2.2 kwalitatieve bepaling van reducerende substanties of glucose in de urine ................. 129

3 HET LIPIDENMETABOLISME .................................................................................................130

3.1 OMZETTING VAN GLUCOSE NAAR TRIACYLGLYCEROLEN ...................................................................130
3.1.1 HET BELANG VAN LIPIDEN IN ONS ENERGIEMETABOLISME ................................................................... 130
3.1.2 VETZUUR- & LIPIDENSYNTHESE: WAAR & WANNEER ......................................................................... 130
3.1.3 DE ADIPOCYT.............................................................................................................................. 132
3.1.4 DE ROL VAN INSULINE IN DE SYNTHESE VAN TAG .............................................................................. 132
3.2 METABOLISME VAN GLUCOSE TOT VETZUREN & TRIACYLGLYCEROL: DE PATHWAY..................................133
3.2.1 DE ROL VAN CITRAAT IN DE INITIATIE VAN DE SYNTHESE VAN VETZUREN ................................................ 133
3.2.2 DE PYRUVAAT/ MALAATCYCLUS ..................................................................................................... 134
3.2.3 HET ACETYLCOA CARBOXYLASE-𝜶 (VZ-SPIRAAL) & ZIJN REGELING ...................................................... 136
3.2.4 DE VETZUURSYNTHESE-SPIRAAL: HET VETZUURSYNTHASE-COMPLEX..................................................... 138
3.2.5 DE SYNTHESE VAN TAG UIT VZ & GLYCEROL-3-FOSFAAT ................................................................... 140
3.2.6 HET LOT VAN DE GEVORMDE TAG ................................................................................................. 142
3.2.6.1 LeverTAG: transport & afbraak (lipoproteïnelipase) .......................................................... 142
3.2.6.2 Herverestering in de adipocyt ............................................................................................. 143
3.3 DE PENTOSEFOSFAAT PATHWAY (PPP) .......................................................................................144
3.3.1 DE IRREVERSIBELE OF OXIDATIEVE FASE: PRODUCTIE NADPH ............................................................. 146
3.3.2 DE REVERSIBELE OF NIET-OXIDATIEVE FASE ...................................................................................... 146
3.3.3 WAT MET FRUCTOSE-6-FOSFAAT? ................................................................................................. 147
3.3.3.1 In lever, adipocyt,… in weldoorvoede toestand ................................................................. 147
3.3.3.2 In de RBC ............................................................................................................................. 149
3.3.4 DE VORMING VAN RIBOSE-5-FOSFAAT ............................................................................................ 150
3.3.5 DE REGELING VAN DE PPP ............................................................................................................ 151
3.3.6 DE VERSCHILLENDE FUNCTIES VAN NADPH ..................................................................................... 152
3.3.6.1 Reducerende equivalenten voor diverse metabole reacties .............................................. 152
3.3.6.2 De rol van NADPH in oxidatieve stress ............................................................................... 152
3.3.6.2.1 reactive oxygen species (ROS) ......................................................................................... 153
3.3.6.2.2 bescherming via glutathion: de rol van glucose-6P DH & de glucose-6-fosfaat DH
deficiëntie 155
3.3.6.3 NADPH & biotransforamtie via Cyt. P450 ............................................................................. 156
3.3.6.4 De rol van NADPH in het immuunsysteem ......................................................................... 156
3.4 HET KATABOLISME VAN TAG VOOR ENERGIEVOORZIENING ONDER DE VORM VAN ATP .........................157
4

,3.4.1 VRIJSTELLING VZ UIT TAG IN DE ADIPOCYT ...................................................................................... 157
3.4.2 DE VZ ALS BRANDSTOF ................................................................................................................ 158
3.4.2.1 4 groepen VZ ifv hun ketenlengte ....................................................................................... 158
3.4.2.2 Activatie tot acylCoA esters ................................................................................................ 158
3.4.2.3 Shuttle over mito membraan .............................................................................................. 159
3.4.2.4 De ß-oxidatie ....................................................................................................................... 159
3.4.2.5 Het energierendement ovv ATP bij afbraak v VZ ................................................................ 160
3.4.3 DE OXIDATIE VAN ONEVEN KETEN VZ .............................................................................................. 161
3.5 DE REGELING VAN DE VZ OXIDATIE I: DE MOBILISATIE VAN VZ VANUIT HUN OPSLAGVORM IN VETWEEFSEL ..162
3.5.1 DE ROL VAN TAG ........................................................................................................................ 162
3.5.2 DE REGELING: OP 4 NIVEAUS ......................................................................................................... 162
3.5.3 NIVEAU 1: LIPOLYSE IN VETWEEFSEL ............................................................................................... 162
3.5.4 NIVEAU 2: DE TAG-VZ CYCLUS ONRECHTSTREEKS ONDER INSULINECONTROLE ...................................... 164
3.6 DE REGELING VAN DE VZ OXIDATIE II: DE CARNITINE SHUTTLE ..........................................................165
3.6.1 DE VRIJE VZ NA MOBILISATIE: OPNAME IN WEEFSELS / LEVER ............................................................. 165
3.6.2 NIVEAU 3: DE CARNITINE SHUTTLE ................................................................................................. 165
3.6.3 NIVEAU 4: BESCHIKBAARHEID VAN FAD & NAD+ ............................................................................. 167
3.6.4 DE MITOCHONDRIALE ENZYMES ..................................................................................................... 167
3.6.4.1 De acylCoA dehydrogenasen .............................................................................................. 167
3.6.5 DE MCAD DEFICIËNTIE ................................................................................................................ 169
3.6.6 REGELING VZ OXIDATIE CONSERVEERT GLUCOSE IN DE SPIER ............................................................... 171
3.7 ZOOGDIEREN KUNNEN GEEN GLUCOSE AANMAKEN UITGAANDE VAN VZ .............................................172
3.7.1 ACETYLCOA OXIDATIE IN KREBS: VERLIES 2 MOLECULEN CO2 → DUS GEEN NETTO WINST ....................... 172
3.7.2 TAG GLYCEROL ALS ENIGE BRON VAN GLUCOSE ................................................................................ 172
3.7.3 TOCH GLUCONEOGENESE VIA VZ PRECURSOREN: DOGMA DOORBROKEN? ............................................ 173
3.8 HET CHOLESTEROL METABOLISME & BLOEDLIPOPROTEÏNEN .............................................................174
3.8.1 CHOLESTEROL: VRIEND OF VIJAND? ................................................................................................ 174
3.8.2 DE CHOLESTEROLSYNTHESE ........................................................................................................... 175
3.8.3 CHOLESTEROLTRANSPORT VIA BLOEDLIPOPROTEÏNEN ........................................................................ 176
3.8.3.1 Chylomicrone-cholesterol ................................................................................................... 176
3.8.3.2 VLDL cholesterol.................................................................................................................. 177
3.8.3.3 LDL cholesterol .................................................................................................................... 177
3.8.3.4 De lipoproteïne receptor .................................................................................................... 178
3.8.3.5 De rol van HDL..................................................................................................................... 179
3.8.3.6 De galzouten & eliminatie v cholesterol ............................................................................. 181
3.9 PATHOLOGIE IN RELATIE TOT HET LIPIDENMETABOLISME .................................................................182
3.9.1 DE LIPIDEN-MALABSORPTIE ........................................................................................................... 182
3.9.2 DE VETTIGE DEGENERATIE VAN DE LEVER ......................................................................................... 183
3.9.3 HYPERCHOLESTEROLEMIE & ATHEROSCLEROSE ................................................................................. 184
3.9.4 FAMILIALE LIPOPROTEÏNELIPASE DEFICIËNTIE .................................................................................... 184
3.10 KLINISCH-BIOLOGISCHE BEPALINGEN IN RELATIE TOT HET LIPIDENMETABOLISME .................................185
3.10.1 CHOLESTEROL & CHOLESTEROLESTERS .......................................................................................... 185

4 INTERACTIEVE & ADAPTIEVE REGELING VAN DE GROTE BLOKKEN IN HET INTERMEDIAIR
METABOLISME ..........................................................................................................................186

4.1 DE REGELING VAN DE GLYCOLYSE IN DE LEVER...............................................................................186
4.1.1 HET VERSCHIL TUSSEN HARTSPIER, LEVER & SKELETSPIER.................................................................... 186
4.1.2 DE REGELINGSSTADIA IN DE GLYCOLYSE ........................................................................................... 186
4.1.2.1 Het transport van glucose in de cel .................................................................................... 186
4.1.2.2 De fosforylering van glucose .............................................................................................. 187
5

,4.1.2.3 Het “glucokinase regulatory protein” of GKRP ................................................................... 188
4.1.2.4 Het fosfofructokinase-1 of PFK-1 ........................................................................................ 190
4.1.2.4.1 ATP als substraat & inhibitor: een bifasisch verloop ....................................................... 191
4.1.2.4.2 AMP als gevoelige indicator van ATP verbruik ................................................................ 191
4.1.2.4.3 fructose 2,6-bisfosfaat (F 2,6-bisP) ................................................................................. 192
4.1.2.4.4 PFK-1 & de totaalregeling in de lever ............................................................................. 193
4.1.2.5 het effect van alanine, glucagon & fructose-1,6-bisfosfaat op pyruvaatkinase ................ 195
4.2 DE REGELING VAN DE GLYCOLYSE IN DE HARTSPIER ........................................................................196
4.2.1 DE REGELINGSSTADIA IN DE GLYCOLYSE ........................................................................................... 196
4.2.1.1 Het transport van glucose in de cel .................................................................................... 196
4.2.1.2 De fosforylering van glucose .............................................................................................. 196
4.2.1.3 Het fosfofructokinase-1 of PFK-1 ........................................................................................ 196
4.2.1.4 Het effect van alanine, glucagon & fructose-1,6 bisfosfaat op pyruvaatkinase ................ 198
4.3 DE REGELING VAN DE GLYCOLYSE IN DE SKELETSPIERCEL ..................................................................199
4.3.1 DE DIVERSE REGELINGSSTADIA ....................................................................................................... 199
4.3.1.1 De glucosetransporters ...................................................................................................... 199
4.3.1.2 Het PFK-1 ............................................................................................................................ 199
4.4 DE REGELING VAN DE GLUCONEOGENESE.....................................................................................200
4.4.1 DE ROL VAN DE GLUCONEOGENESE ................................................................................................ 200
4.4.2 DE GLUCONEOGENETISCHE PRECURSOREN ....................................................................................... 200
4.4.3 REGELING: GLUCONEOGENESE-ACTIVITEIT IS GEKOPPELD AAN DE OXIDATIE VAN VZ ................................ 201
4.4.4 REGELING: HORMONALE REGELING VAN INDIVIDUELE ENZYMATISCHE STAPPEN ...................................... 202
4.4.5 RECIPROKE REGELING VIA PFK-1/F-1,6-BISPASE ............................................................................. 202

5 DE KETONEN .......................................................................................................................203

5.1 DE KETONLICHAMEN & KETOGENESE (AANMAAK KETONEN) ............................................................203
5.1.1 “ONGEWENSTE METABOLE GASTEN”, TEN ONRECHTE ........................................................................ 203
5.1.2 KETOGENESE .............................................................................................................................. 205
5.1.2.1 Ketogenese vanuit TAG → VZ ............................................................................................. 205
5.1.2.2 Regeling vd TAG geïnduceerde ketogenese ....................................................................... 207
5.1.2.3 Ketogenese vanuit AZ’en .................................................................................................... 207
5.2 DE KETONLICHAMEN: GEBRUIK ALS BRANDSTOF ............................................................................208
5.2.1 DE ROL VD KETONEN BIJ UITHONGERING ......................................................................................... 208
5.2.2 DE METABOLE OMZETTING VAN KETONEN TOT ENERGIE ..................................................................... 208
5.2.3 ATP RENDEMENT BIJ COMPLETE OXIDATIE VD KETONEN..................................................................... 209

6 HET AMINOZUURMETABOLISME..........................................................................................210

6.1 ANZ, STIKSTOF & DE UREUMCYCLUS .........................................................................................210
6.1.1 AMINOZUREN: HET GEBRUIK ......................................................................................................... 210
6.1.1.1 Aminozuren uit voedingsproteïnen .................................................................................... 210
6.1.1.2 Aminozuren uit spierproteïnen........................................................................................... 212
6.1.1.3 Aminozuren degradatie ...................................................................................................... 212
6.1.2 DE OXIDATIE VH C-SKELET VAN AMINOZUREN VERGT DE ELIMINATIE VD AMINO-N ................................. 213
6.1.3 “STIKSTOF-TRANSPORT” NAAR DE LEVER: ALANINE, GLUTAMINE ......................................................... 214
6.1.4 OORSPRONG VD UREUM-N........................................................................................................... 215
6.1.4.1 In doorvoede toestand ....................................................................................................... 215
6.1.4.2 In toestand van uithongering ............................................................................................. 215
6.1.5 DE UREUMCYCLUS ....................................................................................................................... 217
6

,6.1.5.1 De trans-deaminatie route.................................................................................................. 217
6.1.5.2 De trans2 aminatie route ..................................................................................................... 219
6.1.6 DE REGELING VD UREUMCYCLUS: NAG ........................................................................................... 220
6.1.7 CREATINE & CREATININE .............................................................................................................. 220
6.1.8 DE ROL VAN GLUTAMAAT IN HET METABOLISME VAN DE AZ-STIKSTOF .................................................. 220
6.2 DE BIOSYNTHESE VAN ENKELE NIET-ESSENTIËLE AMINOZUREN ..........................................................221
6.2.1 11 NIET-ESSENTIËLE AZ’N............................................................................................................. 221
6.2.2 DE BIOSYNTHESEPATHWAYS .......................................................................................................... 221
6.2.2.1 Tyrosine ............................................................................................................................... 221
6.2.2.2 Glycine................................................................................................................................. 222
6.2.2.3 Alanine ................................................................................................................................ 222
6.3 HET KATABOLISME VAN AMINOZUREN: OXIDATIE VOOR ENERGIE (ATP) .............................................223
6.3.1 FYSIOLOGISCHE STATUS BEPAALT HET LOT VAN DE AMINOZUUR-KOOLSTOFFEN ...................................... 223
6.3.2 AZ’N VOOR DIRECTE OXIDATIE TOT ATP: KATABOLE PATHWAYS .......................................................... 224
6.3.2.1 Alanine ................................................................................................................................ 225
6.3.2.2 Glycine................................................................................................................................. 225
6.3.2.3 Methionine.......................................................................................................................... 225
6.3.2.4 Tryptofaan ........................................................................................................................... 226
6.3.2.4.1 het tryptofaan katabolisme naar energie........................................................................ 226
6.3.2.4.2 tryptofaan als precursor van NAD+ & serotonine ............................................................ 227
6.3.2.5 Glutamaat ........................................................................................................................... 230
6.3.2.6 Fenylalanine ........................................................................................................................ 230
6.3.2.7 Tyrosine ............................................................................................................................... 231
6.4 HET KATABOLISME VAN ANZ: OMZETTING TOT RESERVEBRANDSTOF ...................................................233
6.4.1 ABSORPTIEVE TOESTAND: VORMING (TIJDELIJK) VAN GLUCOSE (→ GLYCOGEEN) UIT OVERMAAT
VOEDINGSAMINOZUREN ............................................................................................................................ 233
6.4.2 DE OMZETTING VAN AZ’N TOT VETZUREN (VETTEN) .......................................................................... 234
6.4.2.1 De vorming van acetylCoA .................................................................................................. 234
6.4.2.2 De verestering v VZ tot TAG ................................................................................................ 234
6.5 HET KATABOLISME VAN ANZ: GLUCOSE-VORMING BIJ VASTEN/ UITHONGERING & DE BCAA....................235
6.5.1 GLUCONEOGENESE UIT ANZ PRECURSOREN .................................................................................... 235
6.5.2 VASTEN/UITHONGERING: ACTIVATIE GLUCONEOGENESE OA VIA ACETYLCOA ......................................... 235
6.5.3 AFBRAAK AMINOZUREN: BELANGRIJK BIJ UITHONGERING ................................................................... 236
6.5.4 HET BCAA KATABOLISME ............................................................................................................. 237
6.5.4.1 BCAA katabolisme in de spier ............................................................................................. 239
6.5.4.2 BCAA katabolisme in de lever ............................................................................................. 240
6.5.5 DE VORMING VAN ALANINE & GLUTAMAAT/GLUTAMINE DOOR DE SPIER .............................................. 241
6.5.5.1 De alanine-cyclus ................................................................................................................ 241
6.5.6 HET KETOGENETISCHE LEUCINE & ISOLEUCINE .................................................................................. 241
6.6 PATHOLOGIE IN RELATIE TOT HET AMINOZUURMETABOLISME ...........................................................242
6.6.1 FENYLKETONURIE ........................................................................................................................ 243
6.6.1.1 De klassieke PKU ................................................................................................................. 245
6.6.1.2 De “maligne” vorm .............................................................................................................. 245
6.6.2 ALKAPTONURIA........................................................................................................................... 247
6.6.3 DE TYROSINEMIA’S ...................................................................................................................... 248
6.6.3.1 Type 1 of tyrosinosis: hepatorenaal.................................................................................... 248
6.6.3.2 Type II (Richner-Hanhart syndroom): oculocutaan............................................................. 249
6.6.4 DE METHYLMALONZUUR ACIDURIA................................................................................................. 250
6.6.5 MSUD OF “MAPLE SYRUP URINE DISEASE” .................................................................................... 251

7 HET NUCLEOTIDEN METABOLISME .......................................................................................252
7

,7.1 DE “1-CARBON POOL” ...........................................................................................................252
7.1.1 DE FOLAAT “1-CARBON” UNITS ..................................................................................................... 252
7.1.1.1 Het foliumzuur of folaat ...................................................................................................... 252
7.1.1.2 De oxidatiestadia v een 1-C unit gebonden aan folaat ....................................................... 253
7.1.2 S-ADENOSYLMETHIONINE (SAM) .................................................................................................. 254
7.1.3 DE ROL VD AMINOZUREN MBT DE “1-CARBON POOL”........................................................................ 254
7.1.4 VITAMINE B12............................................................................................................................. 255
7.1.4.1 Bronnen van viramine B12 ................................................................................................... 255
7.1.4.2 De rol van vitmaine B12: 2 reacties ...................................................................................... 255
7.1.4.2.1 de “salvage” van methionine, vitamine B12 & de methyl-folaat trap .............................. 256
7.1.4.2.2 het methylmalonylCoA mutase ....................................................................................... 258
7.2 DE BIOSYNTHESE VAN DE PURINES .............................................................................................259
7.2.1.1 “de-novo” synthese............................................................................................................. 259
7.2.1.1.1 van ribose-5-fosfaat tot IMP ............................................................................................ 259
7.2.1.1.2 van IMP naar AMP / (d)ADP/ (d)ATP en gmp/ (d)GDP/ (d)GTP ....................................... 260
7.2.1.2 Regeling van de “de-novo” pathway................................................................................... 260
7.2.2 DE DEGRADATIE VAN DE PURINE-NUCLEOTIDEN ................................................................................ 261
7.2.2.1 90% van de nucleotidemonofosfaten: reconstructie via PRT’s .......................................... 261
7.2.2.2 10% van de purinemonofosfaten: degradatie tot urinezuur.............................................. 263
7.2.2.2.1 de vorming van urinezur .................................................................................................. 263
7.2.2.2.2 hyperuricemie & jicht ...................................................................................................... 264

8 HET ALCOHOL METABOLISME ..............................................................................................265

8.1 HET METABOLISME VAN ETHANOL .............................................................................................265
8.1.1 ETHANOL WORDT GEMETABOLISEERD VIA 3 ENZYMSYSTEMEN ............................................................ 265
8.1.1.1 Alcoholdehydrogenase in het cytosol ................................................................................. 266
8.1.1.2 Het microsomaal ethanol oxidatiesysteem (MEOS) ........................................................... 266
8.1.1.3 Peroxysmale ehtanol oxidatie ............................................................................................. 267
8.1.2 HET METABOLISME VAN HET GEVORMDE ACETALDEHYDE ................................................................... 267
8.1.3 DE BIOCHEMISCHE EFFECTEN VAN ETHANOL..................................................................................... 268
8.1.3.1 Een verhoogde NADH/NAD+ ratio ....................................................................................... 268
8.1.3.2 Hyperlactatemie & jicht ...................................................................................................... 270
8.1.3.3 Ethanolinteractie met geneesmiddelen.............................................................................. 270
8.1.3.4 Ehtanol geïnduceerde hypoglycemie (vasten) .................................................................... 270
8.1.4 DE ALCOHOLISCHE LEVERAANDOENING ........................................................................................... 270




8

,I. INTRODUCTIE TOT HET INTERMEDIAIR METABOLISME
2 METABOLE BRANDSTOFFEN & VOEDINGSBESTANDDELEN
- Metabole brandstoffen : vnl via koolhydraten, vetten & proteïnen uit voeding
- Eten → voedingsbestanddelen w verteerd & geabs
- Verteringsproducten circuleren in bloed → passeren diverse weefsels → w ev opgenomen door
cellen
• In cellen: w geoxideerd vr productie v E
- Om voedingsstoffen voll om te zetten tot CO2 & H2O: ook moleculaire O2 nodig → ademen om
deze O2 op te nemen & tegelijk geproduceerde CO2 te elimineren

- Metabole brandstof uit voeding welke in overmaat tot de onmiddellijke energiebehoefte vh
lichaam ingenomen w, w opgeslagen
• Vnl onder vorm v TAG (vet) in vetweefsel, glycogeen (koolhydraat) in spier & lever, onder
bepaalde voorwaarden als proteïne in spieren

- Vasten + tss maaltijden + ’s nachts als we slapen: uit reserves brandstof betrekken & oxideren vr
E behoefte
- Voeding: brandstoffen vr eigen E noden + precursoren waaruit we lichaamseigen componenten
kn maken
• Belangr: essentiële VZ’en & AZ’en → lichaam kan niet overleven zonder
- Uit voeding ook viraminen, mineralen & water → water = solvent vh leven

2.1 BRANDSTOFFEN UIT DE VOEDING
- Belangrijkste uit metabolisme = brandstoffen uit voeding metaboliseren
- Belangrijkste voedingsstoffen :
• Suikers (koolhydraten)
• Proteïnen
• Lipiden
= leveranciers v energie

- Waarom opname & verbranding tot CO2 & H2O?
• = E vrijstellen !!!!
 Verbranding = oxidatie door transfer e- naar O2
 !! oxidatie = van brandstof (molecule) w e- weggenomen → gaat meestal naar O2
 Reductie = e- krijgen (O2)

- Resultaat:
• CO2 & H2O
▪ CO2 = via bloed naar longen & uitademen
▪ H2O = exretie via urine, zweet, …
• Warmte
▪ Lichaamstemp op peil houden
• ATP (energie onder bruikbare vorm) = voornaamste doel vh proces (= bedoeling metab)
▪ “de universele energieleverancier in ons lichaam” (~ elektriciteit in gebouw)
▪ = energieleverancier dankzij “hoog-energetische fosfaatverbinding” (x2)
▪ Levert E die meeste vd E-vergende processen in lichaam aandrijft (biochemische
reacties, spiercontractie, actief transport over membranen)




9

, - Hoog-energetische fosfaatverbinding
• = binding(en) tss fosfaatgroepen van ATP
• Enkel tss 𝛾 − 𝛽 𝑒𝑛 𝛽 − 𝛼 fosfaat !!
• = eigenlijk gewone covalente binding, maar…
▪ Negatieve ladingen → afstoting → zetten binding “onder druk”
➔ ↑↑↑ E nodig om bindingen te maken & samen te houden
➔ zit rel veel E in de binding (“hoog-energetische” fosfaatbindingen)
▪ Gemakkelijk te hydrolyseren (want binding wil niet blijven bestaan) → E vrij
o ATP + H2O & terminale fosfaatgroepen (𝛾 𝑒𝑛 𝛽) w vlug afgesplitst
▪ Vrijgekomen fosfaat = stabiel → door mogelijkheid ≠ resonantievormen
o Producten v ATP-hydrolyse lagere vrije E dan substraten → reactie spontaan in
voorwaartse richting met vrijstelling E
▪ (kan nog keer met, vorming AMP +
fosfaat), maar dan niet meer




- ATP: levert E die meeste E-kostende processen in
cellen aandrijft → oa:
• (anabole = opbouwende) biochemische reacties
• Contractie spieren (cfr Myosine ATPase)
• Actief transport over membraan
- Tijdens E-verbruik: ATP terug omgezet tot ADP & Pi
 Moeten ATP terug kn regeneneren !

De bio-energetica vd cel
- Er is een gesloten cyclus van reacties: ATP-ADP cyclus
• Term ‘BIO-ENERGETICA’ = energietransformaties i/d ATP-ADP cyclus
- Cst verbruik v chemische bindingsenergie v ATP (om arbeid, nodig vr in stand houden v leven, te
verrichten) + gelijktijdige cst oxidatie v brandstoffen om ATP te regereren



Gebruik v
voedingsstoffen (& O2)
om E (ATP) te genereren E w verbruikt
(katabole reacties)




 Elke dag: volwassene zet hoeveelh ATP om = ½ lichaamsgewicht
= … kg ATP verbruikt + gevormd



10