Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Basis: hft 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
Verdieping: hft 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
Inhoud
Suikers ..................................................................................................................................................... 8
Lipiden ..................................................................................................................................................... 9
............................................................................................................................................................. 9
Lipidendubbellagen= door amfifatische structuren .......................................................................... 10
AZs en eiwitten (gecodeerd in DNA) ..................................................................................................... 10
AZs ..................................................................................................................................................... 10
Zijketenmodificaties .......................................................................................................................... 11
Eiwitstructuur .................................................................................................................................... 11
Primaire structuur: ........................................................................................................................ 11
Orthologe verwantschap van primaire eiwitstructuren ................................................................ 11
Paraloge verwantschap van primaire eiwitstructuren .................................................................. 11
Basen, nucleosiden, nucleotiden, en nucleïnezuren ............................................................................. 12
Bloedgroep ........................................................................................................................................ 13
Polymorfisme onder de mensheid: ABO-gen .................................................................................... 13
Wat is een stofwisselingsziekte? ........................................................................................................... 15
Zonlicht: UV-fotonen ......................................................................................................................... 16
Polymorfismen in de Melaninesynthese ........................................................................................... 16
Porfyrieën stofwisselingsziekten ....................................................................................................... 16
Pathologische fotosensitiviteit .......................................................................................................... 16
Behandeling? ......................................................................................................................................... 17
Screenen = preventie ......................................................................................................................... 17
Metabolieten herstelmechanismen ...................................................................................................... 18
Glucosetransporters .............................................................................................................................. 20
Passieve diffusie door GLUTs: faciliterende glucostransporters: van hoge naar lage Gluc
concentratie....................................................................................................................................... 20
Actief transport ................................................................................................................................. 20
De 10 reactiestappen van de glycolyse: katabool proces ...................................................................... 20
STAPPEN: roze = onomkeerbare regulerende stappen...................................................................... 21
Regulatie ............................................................................................................................................ 23
bij te weinig zuurstof ..................................................................................................................... 23
NAD+ nodig -> moet bijgevuld worden door verder metabolisme van pyruvaat ................................. 23
Alcoholische fermentatie/ethanolgisting = wat er gebeurt met pyruvaat bij gisten......................... 24
1
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Melkzuurfermentatie of melkzuurgisting .......................................................................................... 25
Klinische toepassing: ..................................................................................................................... 26
Oxidatieve decarboxylering = hft4..................................................................................................... 26
De aansluiting van fructose en galactose op de glycolyse..................................................................... 26
Fructose: Komt voor in disacharide sucrose...................................................................................... 26
Gevolg voor fluxcontrole ............................................................................................................... 27
Galactose: .......................................................................................................................................... 27
Gevolg voor fluxcontrole ............................................................................................................... 28
Samenvatting ......................................................................................................................................... 28
Complicaties bij diabetes: een rol voor de glycolyse? ........................................................................... 29
Hoe veroorzaakt chronische hyperglycemie macro-en microvasculaire complicaties? .................... 29
Polyol metabole weg ..................................................................................................................... 29
Toename in de vorming van “advanced glycation end products” ................................................. 30
Activatie van proteïnekinase C ...................................................................................................... 30
Toegenomen flux door de hexosamine metabole weg ................................................................. 31
Waarom door hyperglycemie? ...................................................................................................... 31
Fructose-intolerantie of fructosemie .................................................................................................... 32
Zorgt voor: ......................................................................................................................................... 32
Klinische kenmerken.......................................................................................................................... 32
Galactose-intolerantie of galactosemie................................................................................................. 33
Klinische symptomen:.................................................................................................................... 33
Wat er gebeurt met pyruvaat als er voldoende O2 is ........................................................................... 35
1. Mitochondriën: pyruvaat moet naar mitochondriale matrix ........................................................ 35
2. Oxidatieve decarboxylering door het pyruvaatdehydrogenase complex ...................................... 35
3. De Krebscyclus: 9 stappen ............................................................................................................. 36
4. Beta-oxidatie van acetyl-CoA uit vetzuren .................................................................................... 38
Carnitine schuttle .............................................................................................................................. 38
Bèta-oxidatie van vetzuren in de mitochondriën .............................................................................. 38
Bèta-oxidatie van vetzuren kan ook in de peroxisomen ................................................................... 39
Zeer lange keten vetzuren (VLCFA), fytaanzuur, en cholesterol .................................................... 39
5. Oxidatie ketonlichamen ................................................................................................................. 41
6. Aminozuuroxidatie die aansluit op citroenzuurcyclus ................................................................... 41
SAMENVATTING ..................................................................................................................................... 42
Stofwisselingsziekten geassocieerd met mitochondriale koolstofverbranding .................................... 43
Primaire pyruvaatdehydrogenasecomplex deficiëntie ...................................................................... 43
Succinaatdehydrogenasecomplex deficiëntie ................................................................................... 43
2
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Klinische kenmerken ...................................................................................................................... 44
Fumaraathydratase (fumarase) deficiëntie ....................................................................................... 44
Klinische kenmerken ...................................................................................................................... 44
Deficiëntie in metaboliettransporters: pyruvaat transporter ............................................................ 45
Peroxisomen: andere metabole paden en peroxisomale ziektes.......................................................... 45
1. Peroxisoombiogenesestoornissen: peroxisoom zelf kan ni goe worden opgebouwd............... 45
Syndroom van Zellweger: .............................................................................................................. 46
2. Enkelvoudige enzymedefecten .................................................................................................. 46
Binnenste mitochondriale membraan................................................................................................... 48
Energetica van redoxreacties in de ademhalingsketen ..................................................................... 48
De elektronen worden door 2 co-enzymen verplaats tussen de complexen ................................ 48
Door de verschillende complexen vervalt het potentiaal in 3 stappen doorheen de ECT ............ 48
Weg van NADH .............................................................................................................................. 49
Weg van FAHD2 ............................................................................................................................. 51
Complex V: ATP-synthase............................................................................................................... 52
Samenvatting ................................................................................................................................. 53
Maximaal rendement van glucose verbranding: 36 ATP per glucose ............................................ 53
Maximaal rendement van palmitaatverbranding: 129 ATP per palmitaat .................................... 53
Respiratoir quotiënt (RQ): ratio tussen geproduceerd CO2 en verbruikt O2 ................................ 53
P:O ratio: ratio tussen fosforylering (# ATP gemaakt) en oxidatie (# zuurstofatomen verbruikt) . 53
Energetisch rendement = % van energie die eindigt als nuttige potentiële energie ATP .............. 54
Respiratoire ontkoppeling ................................................................................................................. 54
uitwisseling van adininenucleotiden ............................................................................................. 54
Uncoupling proteins ...................................................................................................................... 54
Zuurstof als potentieel gevaarlijk molecule....................................................................................... 54
Mitochondriale ziekten: erfelijk defect in mitochondriaal genoom...................................................... 55
Mitochondriale genetica: .................................................................................................................. 55
Mitochondriale ziekten: erfelijke defecten in het nucleaire genoom ................................................... 56
Superoxide dismutase en amyotrofe laterale sclerose (ALS) ................................................................ 56
Lever: 1/3 van al het glycogeen: glycemie regeling (vooral hersenen) ................................................. 58
Spieren: 2/3 van al het glycogeen: eigen gebruik ................................................................................. 58
Glycogeen metabolisme ........................................................................................................................ 59
Structuur glycogeen........................................................................................................................... 59
Opbouw en afbraak ........................................................................................................................... 59
Glycogenolyse: heel snel veel glucose mobiliseren ....................................................................... 59
Glycogeen synthese ....................................................................................................................... 60
3
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Regeling van glycogeenmetabolisme ................................................................................................ 60
Hoe in de lever? ............................................................................................................................. 61
Hoe in de skeletspier? ................................................................................................................... 61
Gluconeogenese .................................................................................................................................... 62
Deelprocessen rond/in de leverparenchymcellen............................................................................. 62
Hoe werkt de gluconeogenese? ........................................................................................................ 62
Stap 10 v/d glycolyse: omzetting van pyruvaat naar fosfo-enolpyruvaat...................................... 62
Stap 3 v/d glycolyse: omzetting van fructose-1,6-bifosfaat naar fructose-6-fosfaat ..................... 62
Stap 1 v/d glycolyse: omzetting van glucose-6-fosfaat naar glucose............................................. 62
Lactaat, alanine en glycerol kunnen op die proces aansluiten ...................................................... 62
Regeling gluconeogenese .................................................................................................................. 63
Allosterische regulatie ................................................................................................................... 63
Expressie van de enzymen als regulatie ........................................................................................ 64
Ketogenese ............................................................................................................................................ 64
Ketonlichamen................................................................................................................................... 64
Deelprocessen ................................................................................................................................... 65
Synthese van de ketonlichamen .................................................................................................... 65
Ketonlichamen tijdens het vasten ..................................................................................................... 65
Enzymen defecten en hun fenotypes .................................................................................................... 65
Hft 7 Vetzuren, cholesterol en pentosefosfaat..................................................................................... 68
Vetzuur-synthese en triglyceriden ..................................................................................................... 68
1e fase: export Acetyl-CoA via citraat-pyruvaat shuttle ................................................................. 69
2e fase: Multifunctioneel Fatty Acid Synthase ............................................................................... 70
3de fase: desaturatie en elongatie van palmitaat in het ER ........................................................... 72
Opslaan van vetzuren als triglyceriden via de G3P-& MAG-weg ................................................... 72
Lipolyse .......................................................................................................................................... 73
Regulatie ........................................................................................................................................ 73
Brandstofreserve in het lichaam ................................................................................................... 73
Cholesterolsynthese: mevalonaatweg enkel de grote stappen: niet in detail .................................. 74
Fase 1: synthese IPPP via mevalonaat ........................................................................................... 74
Fase 2: polymerisatie tot squaleen ................................................................................................ 75
Fase 3: ringsluiting en zijketenmodificaties ................................................................................... 75
Lipidentransport in het menselijk bloed ........................................................................................... 76
Klaring chylomicronen & VLDL via LPL-gemedieerde hydrolyse: TG afgeven aan de vetcel ......... 77
Klaring LDL via receptor-gemedieerde endocytose (RME): via APO-proteïne .............................. 77
Klaring en reverse transport van/via HDL a.d.h.v. ABC transporters ............................................. 78
4
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Uitwisseling van cholesterol van HDL naar LDL a.d.h.v. het CEPT ................................................. 78
Werking doorheen het lichaam: .................................................................................................... 78
Pentosefosfaatweg als generator van NADPH ................................................................................... 79
Oxidatieve fase: vorming NADPH en pentose: twee NADPHs worden gevormd .......................... 80
Non-oxidatieve interconversie: bouwstenen van RNA/DNA ......................................................... 80
Non-oxidatieve aansluiting op de glycolyse .................................................................................. 80
4 modaliteiten: 4 doelen ............................................................................................................... 81
NADPH als reducerend vermogen ................................................................................................. 81
Hft 7&8 verdieping: vetzuren en cholesterol ........................................................................................ 84
Abnormale vetzuursynthese in kankercellen .................................................................................... 84
Leververvetting door voeding of alcohol........................................................................................... 84
Niet-alcoholische leververvetting (NAFLD) .................................................................................... 85
Dislipidemie en atherosclerose ......................................................................................................... 85
Drie fasen van atherosclerose ....................................................................................................... 85
Statines .......................................................................................................................................... 86
Transvetten .................................................................................................................................... 87
Pentosefosfaatweg in rode bloedcellen ............................................................................................ 87
G6PD-deficientie............................................................................................................................ 88
Lysosomale stapelingsziekten door verstoorde afbraak sfingolipiden .............................................. 88
Androgenitaal syndroom: een CYP450-stofwisselingsziekte ............................................................. 89
CYP21A1 mutaties of CYP11B1 mutaties ....................................................................................... 89
Cortisol (zij houdt van cortisol) ...................................................................................................... 90
Hormoongevoelige kankers ............................................................................................................... 90
Prostaatkankercellen zijn gevoelig aan testosteron -> testosteron onderdrukkende medicatie als
behandeling ................................................................................................................................... 90
Borstkankercellen zijn gevoelig aan oestrogeen en progesteron .................................................. 90
NSAIDs: Niet-steroïdale anti-inflammatoire geneesmiddelen .......................................................... 91
Hft 8: afgeleiden van vetzuren en cholesterol ....................................................................................... 93
Afgeleiden van vetzuren .................................................................................................................... 93
Membraanlipiden afgeleid van vetzuren ....................................................................................... 93
Signaalmoleculen afgeleid van vetzuren ....................................................................................... 96
Cytochroom P450-systeem en detoxificatie ...................................................................................... 97
Metabole detoxificatie: ................................................................................................................. 97
Algeleiden van cholesterol ................................................................................................................ 98
Galzouten: metabole detoxificatie van cholesterol in de lever: .................................................... 98
Steroïdhormonen .......................................................................................................................... 98
5
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Vitamine D3 ................................................................................................................................. 100
Hft 9: AZ-metabolisme......................................................................................................................... 103
Essentiële en niet-essentiële aminozuren ....................................................................................... 103
Synthese van niet-essentiële AZs ................................................................................................ 104
Lichaamsbenodigheden in AZs .................................................................................................... 105
Proteïne-energiemalnutritie (PEM) in de wereld ........................................................................ 106
Afbraak van aminozuren => detoxificatie van ammoniak ............................................................... 106
Ureumcyclus: voor afbraak AZs en pyrimidinebasen .................................................................. 107
Voedingsarginine treedt de arginine-citrulline cyclus binnen ..................................................... 109
VERDIEPING HFT9: AZ-afgeleide moleculen ........................................................................................ 109
Creatine, carnitine, en carnosine..................................................................................................... 109
Creatine = afgeleide van arginine ................................................................................................ 109
Carnitine = afgeleide van trimethyl-lysine-residu’s in eiwitten ................................................... 110
Carnosine = dipeptide ................................................................................................................. 110
Polyaminen ...................................................................................................................................... 110
Heemsynthese uit AZ-bouwstenen en ijzer ..................................................................................... 111
1e fase: delta-aminolevulinaat synthese = fluxbepalende stap .................................................. 111
2e fase: polymerisatie van 8 delta-aminolevulinaat moleculen .................................................. 111
3e fase: cyclische heemstructuur ................................................................................................. 111
Chronische loodintoxicatie .......................................................................................................... 112
Porfyrieën (hft2) .......................................................................................................................... 112
Afbraak en eliminatie heem: 3 fasen ........................................................................................... 112
Neurotransmitters ........................................................................................................................... 113
Normale ANTEROGRADE neurotransmissie ................................................................................ 113
NO: werkt in het zenuwstelsel via een RETROGRADE neurotransmissie .................................... 114
Hft 10: metabolisme van basen en nucleotiden.................................................................................. 116
nucleotiden- en basenhuishouding van een cel: ............................................................................. 116
Nomenclatuur: basen, nucleosiden, nucelotiden ........................................................................... 116
De novo synthese van purine en pyrimidinen ................................................................................. 117
Purines ......................................................................................................................................... 117
De novo pyrimidinesynthese ....................................................................................................... 119
Salvage vs De novo! ..................................................................................................................... 119
Purine-analogen als antimetabolieten ............................................................................................ 119
DNA synthese .................................................................................................................................. 120
Van ribose naar desoxyribose door ribonucleotidereductase .................................................... 120
Thyminesynthese uit uracil .......................................................................................................... 120
6
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Anti-metabolieten van het pyrimidinemetabolisme ................................................................... 122
Hft 10 verdieping metabolisme van kankercellen ............................................................................... 122
Dagelijkse waterbehoefte .................................................................................................................... 124
Energiebehoefte: thermisch, inspanning, rustmetabolisme ............................................................... 124
Malnutritie: 2 vormen ..................................................................................................................... 126
Essentiële voedingstoffen: macro-en micronutriënten ....................................................................... 126
KOOLHYDRATEN: ............................................................................................................................. 127
Vezels: .......................................................................................................................................... 127
VETTEN: ........................................................................................................................................... 128
Cholesterol: ................................................................................................................................. 128
Toxische vetoplosbare contaminanten ........................................................................................ 128
EIWITTEN: ........................................................................................................................................ 128
Tekort aan aminozuren – stikstofbalans ...................................................................................... 129
Eiwitspijsvertering: maag, pancreas, duodenum, dunne darm, mucosacellen, lever ................. 129
MINERALEN EN SPORELEMENTEN: ................................................................................................. 129
Natrium en chloor ....................................................................................................................... 129
Kalium: 3-4g ................................................................................................................................. 130
Calcium ........................................................................................................................................ 130
Fosfor ........................................................................................................................................... 130
Ijzer: ............................................................................................................................................. 131
Jodium ......................................................................................................................................... 131
Selenium ...................................................................................................................................... 132
Wateroplosbare en vetoplosbare vitaminen ................................................................................... 132
Vit A: vetoplosbaar ...................................................................................................................... 132
VIT D: vetoplosbaar ..................................................................................................................... 132
VIT E en K (laatste van de vetoplosbare) ..................................................................................... 133
Wateroplosbare vitamines B1, B2, B3, B5 ....................................................................................... 134
B1(thiamine) te korten -> Beri-Beri en Wernicke-Korsacov........................................................ 134
B3 (niacin) te korten -> Pellagra .................................................................................................. 134
Vitamine B8 = Vitamine H = biotine ............................................................................................ 134
Vitamine B12 = cobalamine -> te korten: permiceuze anemie ................................................... 134
Foliumzuur -> te korten: openrugsyndroom en dervingsziekte .................................................. 134
Vitamine B12 en foliumzuur treden samen op in de actieve C1 cyclus (methylcyclus) .............. 134
Vitamine C = L-ascorbinezuur -> te korten = scheurbuik............................................................. 135
7
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Hft 1: Biomoleculen
Suikers
• Monosachariden met glycoside bindingen ertussen
• Energiebron, structuurgevend
• Stereochemie:
o Fisher
o Haworth
• Bv; lactose(moedermelk), sucrose, maltose(spijsvertering van zetmeel)
• Oligosachariden: structuur membraan + bloedgroepen
➔ Glycoproteinen
o
• Polysacchariden:
➔ structuurgevend
o Verschil cellulose(planten) en chitine(ongewervelde dieren)
➔ Glucosaminoglycanen:
o lange strengen van disachariden herhalingen
o polair&negatieve ladingen -> binden veel H2O
o functies extracellulaire ruimte
o sommige zijn proteglycanen=binden cov aan eiwit
8
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
➔ Energieopslag
o Glycogeen= vertakt rond eiwit= glycogenine -> mens
(lever en spieren)
o zetmeel= onvertakt -> planten
o Dextranen -> van bacteriën in mondholte
Lipiden
➔ Vorm: 3 vetzuren + 1 alkoholdrager -> via 3 OH-groepen van glycerol (ester of ether
bindingen)
o DON: dubbele bindingen is Onverzadigd= minder vast = gezond
o Geen dubbele bindingen = verzadigd= vaster (hogere smeltemperatuur) =
ongezond
➔ Functies: energiebron & biologische membranen
fosfatidylgroep
➔ Glycerolipiden=twee vetzuren+P-groep+glycerol+extra groep nl. Choline, ethanolamine,
serine, of inositol
➔ Sfingolipiden = 2 vetzuren met amino-alkohol sfingosine (met suikergroepen of een P-
groep)
9
, Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Lipidendubbellagen= door amfifatische structuren
➔ Opbouw
o vloeibaar vanbinnen -> er dobberen integrale membraaneiwitten
o extracellulair: suikergroepen op eiwitten en lipiden
o op integrale eiwitten zitten vaak perifere eiwitten ( ankerpunten,
signaaltransductie…)
➔ Cholesterol: 4 ringstructuren
o Niet veresterd maar bindt via H-brug in membranen-> verstevigd en verlengt
sfingolipiden in membraan -> lipid rafts
o Wel veresterd in vetdruppels in bloedbaan of cellen
AZs en eiwitten (gecodeerd in DNA)
Aminozuren
20 verschillende R groepen -> verschillende eigenschappen
Bv. Polariteit bepaald hoe de 2D ketting zich oprolt
10
Basis: hft 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
Verdieping: hft 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
Inhoud
Suikers ..................................................................................................................................................... 8
Lipiden ..................................................................................................................................................... 9
............................................................................................................................................................. 9
Lipidendubbellagen= door amfifatische structuren .......................................................................... 10
AZs en eiwitten (gecodeerd in DNA) ..................................................................................................... 10
AZs ..................................................................................................................................................... 10
Zijketenmodificaties .......................................................................................................................... 11
Eiwitstructuur .................................................................................................................................... 11
Primaire structuur: ........................................................................................................................ 11
Orthologe verwantschap van primaire eiwitstructuren ................................................................ 11
Paraloge verwantschap van primaire eiwitstructuren .................................................................. 11
Basen, nucleosiden, nucleotiden, en nucleïnezuren ............................................................................. 12
Bloedgroep ........................................................................................................................................ 13
Polymorfisme onder de mensheid: ABO-gen .................................................................................... 13
Wat is een stofwisselingsziekte? ........................................................................................................... 15
Zonlicht: UV-fotonen ......................................................................................................................... 16
Polymorfismen in de Melaninesynthese ........................................................................................... 16
Porfyrieën stofwisselingsziekten ....................................................................................................... 16
Pathologische fotosensitiviteit .......................................................................................................... 16
Behandeling? ......................................................................................................................................... 17
Screenen = preventie ......................................................................................................................... 17
Metabolieten herstelmechanismen ...................................................................................................... 18
Glucosetransporters .............................................................................................................................. 20
Passieve diffusie door GLUTs: faciliterende glucostransporters: van hoge naar lage Gluc
concentratie....................................................................................................................................... 20
Actief transport ................................................................................................................................. 20
De 10 reactiestappen van de glycolyse: katabool proces ...................................................................... 20
STAPPEN: roze = onomkeerbare regulerende stappen...................................................................... 21
Regulatie ............................................................................................................................................ 23
bij te weinig zuurstof ..................................................................................................................... 23
NAD+ nodig -> moet bijgevuld worden door verder metabolisme van pyruvaat ................................. 23
Alcoholische fermentatie/ethanolgisting = wat er gebeurt met pyruvaat bij gisten......................... 24
1
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Melkzuurfermentatie of melkzuurgisting .......................................................................................... 25
Klinische toepassing: ..................................................................................................................... 26
Oxidatieve decarboxylering = hft4..................................................................................................... 26
De aansluiting van fructose en galactose op de glycolyse..................................................................... 26
Fructose: Komt voor in disacharide sucrose...................................................................................... 26
Gevolg voor fluxcontrole ............................................................................................................... 27
Galactose: .......................................................................................................................................... 27
Gevolg voor fluxcontrole ............................................................................................................... 28
Samenvatting ......................................................................................................................................... 28
Complicaties bij diabetes: een rol voor de glycolyse? ........................................................................... 29
Hoe veroorzaakt chronische hyperglycemie macro-en microvasculaire complicaties? .................... 29
Polyol metabole weg ..................................................................................................................... 29
Toename in de vorming van “advanced glycation end products” ................................................. 30
Activatie van proteïnekinase C ...................................................................................................... 30
Toegenomen flux door de hexosamine metabole weg ................................................................. 31
Waarom door hyperglycemie? ...................................................................................................... 31
Fructose-intolerantie of fructosemie .................................................................................................... 32
Zorgt voor: ......................................................................................................................................... 32
Klinische kenmerken.......................................................................................................................... 32
Galactose-intolerantie of galactosemie................................................................................................. 33
Klinische symptomen:.................................................................................................................... 33
Wat er gebeurt met pyruvaat als er voldoende O2 is ........................................................................... 35
1. Mitochondriën: pyruvaat moet naar mitochondriale matrix ........................................................ 35
2. Oxidatieve decarboxylering door het pyruvaatdehydrogenase complex ...................................... 35
3. De Krebscyclus: 9 stappen ............................................................................................................. 36
4. Beta-oxidatie van acetyl-CoA uit vetzuren .................................................................................... 38
Carnitine schuttle .............................................................................................................................. 38
Bèta-oxidatie van vetzuren in de mitochondriën .............................................................................. 38
Bèta-oxidatie van vetzuren kan ook in de peroxisomen ................................................................... 39
Zeer lange keten vetzuren (VLCFA), fytaanzuur, en cholesterol .................................................... 39
5. Oxidatie ketonlichamen ................................................................................................................. 41
6. Aminozuuroxidatie die aansluit op citroenzuurcyclus ................................................................... 41
SAMENVATTING ..................................................................................................................................... 42
Stofwisselingsziekten geassocieerd met mitochondriale koolstofverbranding .................................... 43
Primaire pyruvaatdehydrogenasecomplex deficiëntie ...................................................................... 43
Succinaatdehydrogenasecomplex deficiëntie ................................................................................... 43
2
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Klinische kenmerken ...................................................................................................................... 44
Fumaraathydratase (fumarase) deficiëntie ....................................................................................... 44
Klinische kenmerken ...................................................................................................................... 44
Deficiëntie in metaboliettransporters: pyruvaat transporter ............................................................ 45
Peroxisomen: andere metabole paden en peroxisomale ziektes.......................................................... 45
1. Peroxisoombiogenesestoornissen: peroxisoom zelf kan ni goe worden opgebouwd............... 45
Syndroom van Zellweger: .............................................................................................................. 46
2. Enkelvoudige enzymedefecten .................................................................................................. 46
Binnenste mitochondriale membraan................................................................................................... 48
Energetica van redoxreacties in de ademhalingsketen ..................................................................... 48
De elektronen worden door 2 co-enzymen verplaats tussen de complexen ................................ 48
Door de verschillende complexen vervalt het potentiaal in 3 stappen doorheen de ECT ............ 48
Weg van NADH .............................................................................................................................. 49
Weg van FAHD2 ............................................................................................................................. 51
Complex V: ATP-synthase............................................................................................................... 52
Samenvatting ................................................................................................................................. 53
Maximaal rendement van glucose verbranding: 36 ATP per glucose ............................................ 53
Maximaal rendement van palmitaatverbranding: 129 ATP per palmitaat .................................... 53
Respiratoir quotiënt (RQ): ratio tussen geproduceerd CO2 en verbruikt O2 ................................ 53
P:O ratio: ratio tussen fosforylering (# ATP gemaakt) en oxidatie (# zuurstofatomen verbruikt) . 53
Energetisch rendement = % van energie die eindigt als nuttige potentiële energie ATP .............. 54
Respiratoire ontkoppeling ................................................................................................................. 54
uitwisseling van adininenucleotiden ............................................................................................. 54
Uncoupling proteins ...................................................................................................................... 54
Zuurstof als potentieel gevaarlijk molecule....................................................................................... 54
Mitochondriale ziekten: erfelijk defect in mitochondriaal genoom...................................................... 55
Mitochondriale genetica: .................................................................................................................. 55
Mitochondriale ziekten: erfelijke defecten in het nucleaire genoom ................................................... 56
Superoxide dismutase en amyotrofe laterale sclerose (ALS) ................................................................ 56
Lever: 1/3 van al het glycogeen: glycemie regeling (vooral hersenen) ................................................. 58
Spieren: 2/3 van al het glycogeen: eigen gebruik ................................................................................. 58
Glycogeen metabolisme ........................................................................................................................ 59
Structuur glycogeen........................................................................................................................... 59
Opbouw en afbraak ........................................................................................................................... 59
Glycogenolyse: heel snel veel glucose mobiliseren ....................................................................... 59
Glycogeen synthese ....................................................................................................................... 60
3
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Regeling van glycogeenmetabolisme ................................................................................................ 60
Hoe in de lever? ............................................................................................................................. 61
Hoe in de skeletspier? ................................................................................................................... 61
Gluconeogenese .................................................................................................................................... 62
Deelprocessen rond/in de leverparenchymcellen............................................................................. 62
Hoe werkt de gluconeogenese? ........................................................................................................ 62
Stap 10 v/d glycolyse: omzetting van pyruvaat naar fosfo-enolpyruvaat...................................... 62
Stap 3 v/d glycolyse: omzetting van fructose-1,6-bifosfaat naar fructose-6-fosfaat ..................... 62
Stap 1 v/d glycolyse: omzetting van glucose-6-fosfaat naar glucose............................................. 62
Lactaat, alanine en glycerol kunnen op die proces aansluiten ...................................................... 62
Regeling gluconeogenese .................................................................................................................. 63
Allosterische regulatie ................................................................................................................... 63
Expressie van de enzymen als regulatie ........................................................................................ 64
Ketogenese ............................................................................................................................................ 64
Ketonlichamen................................................................................................................................... 64
Deelprocessen ................................................................................................................................... 65
Synthese van de ketonlichamen .................................................................................................... 65
Ketonlichamen tijdens het vasten ..................................................................................................... 65
Enzymen defecten en hun fenotypes .................................................................................................... 65
Hft 7 Vetzuren, cholesterol en pentosefosfaat..................................................................................... 68
Vetzuur-synthese en triglyceriden ..................................................................................................... 68
1e fase: export Acetyl-CoA via citraat-pyruvaat shuttle ................................................................. 69
2e fase: Multifunctioneel Fatty Acid Synthase ............................................................................... 70
3de fase: desaturatie en elongatie van palmitaat in het ER ........................................................... 72
Opslaan van vetzuren als triglyceriden via de G3P-& MAG-weg ................................................... 72
Lipolyse .......................................................................................................................................... 73
Regulatie ........................................................................................................................................ 73
Brandstofreserve in het lichaam ................................................................................................... 73
Cholesterolsynthese: mevalonaatweg enkel de grote stappen: niet in detail .................................. 74
Fase 1: synthese IPPP via mevalonaat ........................................................................................... 74
Fase 2: polymerisatie tot squaleen ................................................................................................ 75
Fase 3: ringsluiting en zijketenmodificaties ................................................................................... 75
Lipidentransport in het menselijk bloed ........................................................................................... 76
Klaring chylomicronen & VLDL via LPL-gemedieerde hydrolyse: TG afgeven aan de vetcel ......... 77
Klaring LDL via receptor-gemedieerde endocytose (RME): via APO-proteïne .............................. 77
Klaring en reverse transport van/via HDL a.d.h.v. ABC transporters ............................................. 78
4
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Uitwisseling van cholesterol van HDL naar LDL a.d.h.v. het CEPT ................................................. 78
Werking doorheen het lichaam: .................................................................................................... 78
Pentosefosfaatweg als generator van NADPH ................................................................................... 79
Oxidatieve fase: vorming NADPH en pentose: twee NADPHs worden gevormd .......................... 80
Non-oxidatieve interconversie: bouwstenen van RNA/DNA ......................................................... 80
Non-oxidatieve aansluiting op de glycolyse .................................................................................. 80
4 modaliteiten: 4 doelen ............................................................................................................... 81
NADPH als reducerend vermogen ................................................................................................. 81
Hft 7&8 verdieping: vetzuren en cholesterol ........................................................................................ 84
Abnormale vetzuursynthese in kankercellen .................................................................................... 84
Leververvetting door voeding of alcohol........................................................................................... 84
Niet-alcoholische leververvetting (NAFLD) .................................................................................... 85
Dislipidemie en atherosclerose ......................................................................................................... 85
Drie fasen van atherosclerose ....................................................................................................... 85
Statines .......................................................................................................................................... 86
Transvetten .................................................................................................................................... 87
Pentosefosfaatweg in rode bloedcellen ............................................................................................ 87
G6PD-deficientie............................................................................................................................ 88
Lysosomale stapelingsziekten door verstoorde afbraak sfingolipiden .............................................. 88
Androgenitaal syndroom: een CYP450-stofwisselingsziekte ............................................................. 89
CYP21A1 mutaties of CYP11B1 mutaties ....................................................................................... 89
Cortisol (zij houdt van cortisol) ...................................................................................................... 90
Hormoongevoelige kankers ............................................................................................................... 90
Prostaatkankercellen zijn gevoelig aan testosteron -> testosteron onderdrukkende medicatie als
behandeling ................................................................................................................................... 90
Borstkankercellen zijn gevoelig aan oestrogeen en progesteron .................................................. 90
NSAIDs: Niet-steroïdale anti-inflammatoire geneesmiddelen .......................................................... 91
Hft 8: afgeleiden van vetzuren en cholesterol ....................................................................................... 93
Afgeleiden van vetzuren .................................................................................................................... 93
Membraanlipiden afgeleid van vetzuren ....................................................................................... 93
Signaalmoleculen afgeleid van vetzuren ....................................................................................... 96
Cytochroom P450-systeem en detoxificatie ...................................................................................... 97
Metabole detoxificatie: ................................................................................................................. 97
Algeleiden van cholesterol ................................................................................................................ 98
Galzouten: metabole detoxificatie van cholesterol in de lever: .................................................... 98
Steroïdhormonen .......................................................................................................................... 98
5
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Vitamine D3 ................................................................................................................................. 100
Hft 9: AZ-metabolisme......................................................................................................................... 103
Essentiële en niet-essentiële aminozuren ....................................................................................... 103
Synthese van niet-essentiële AZs ................................................................................................ 104
Lichaamsbenodigheden in AZs .................................................................................................... 105
Proteïne-energiemalnutritie (PEM) in de wereld ........................................................................ 106
Afbraak van aminozuren => detoxificatie van ammoniak ............................................................... 106
Ureumcyclus: voor afbraak AZs en pyrimidinebasen .................................................................. 107
Voedingsarginine treedt de arginine-citrulline cyclus binnen ..................................................... 109
VERDIEPING HFT9: AZ-afgeleide moleculen ........................................................................................ 109
Creatine, carnitine, en carnosine..................................................................................................... 109
Creatine = afgeleide van arginine ................................................................................................ 109
Carnitine = afgeleide van trimethyl-lysine-residu’s in eiwitten ................................................... 110
Carnosine = dipeptide ................................................................................................................. 110
Polyaminen ...................................................................................................................................... 110
Heemsynthese uit AZ-bouwstenen en ijzer ..................................................................................... 111
1e fase: delta-aminolevulinaat synthese = fluxbepalende stap .................................................. 111
2e fase: polymerisatie van 8 delta-aminolevulinaat moleculen .................................................. 111
3e fase: cyclische heemstructuur ................................................................................................. 111
Chronische loodintoxicatie .......................................................................................................... 112
Porfyrieën (hft2) .......................................................................................................................... 112
Afbraak en eliminatie heem: 3 fasen ........................................................................................... 112
Neurotransmitters ........................................................................................................................... 113
Normale ANTEROGRADE neurotransmissie ................................................................................ 113
NO: werkt in het zenuwstelsel via een RETROGRADE neurotransmissie .................................... 114
Hft 10: metabolisme van basen en nucleotiden.................................................................................. 116
nucleotiden- en basenhuishouding van een cel: ............................................................................. 116
Nomenclatuur: basen, nucleosiden, nucelotiden ........................................................................... 116
De novo synthese van purine en pyrimidinen ................................................................................. 117
Purines ......................................................................................................................................... 117
De novo pyrimidinesynthese ....................................................................................................... 119
Salvage vs De novo! ..................................................................................................................... 119
Purine-analogen als antimetabolieten ............................................................................................ 119
DNA synthese .................................................................................................................................. 120
Van ribose naar desoxyribose door ribonucleotidereductase .................................................... 120
Thyminesynthese uit uracil .......................................................................................................... 120
6
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Anti-metabolieten van het pyrimidinemetabolisme ................................................................... 122
Hft 10 verdieping metabolisme van kankercellen ............................................................................... 122
Dagelijkse waterbehoefte .................................................................................................................... 124
Energiebehoefte: thermisch, inspanning, rustmetabolisme ............................................................... 124
Malnutritie: 2 vormen ..................................................................................................................... 126
Essentiële voedingstoffen: macro-en micronutriënten ....................................................................... 126
KOOLHYDRATEN: ............................................................................................................................. 127
Vezels: .......................................................................................................................................... 127
VETTEN: ........................................................................................................................................... 128
Cholesterol: ................................................................................................................................. 128
Toxische vetoplosbare contaminanten ........................................................................................ 128
EIWITTEN: ........................................................................................................................................ 128
Tekort aan aminozuren – stikstofbalans ...................................................................................... 129
Eiwitspijsvertering: maag, pancreas, duodenum, dunne darm, mucosacellen, lever ................. 129
MINERALEN EN SPORELEMENTEN: ................................................................................................. 129
Natrium en chloor ....................................................................................................................... 129
Kalium: 3-4g ................................................................................................................................. 130
Calcium ........................................................................................................................................ 130
Fosfor ........................................................................................................................................... 130
Ijzer: ............................................................................................................................................. 131
Jodium ......................................................................................................................................... 131
Selenium ...................................................................................................................................... 132
Wateroplosbare en vetoplosbare vitaminen ................................................................................... 132
Vit A: vetoplosbaar ...................................................................................................................... 132
VIT D: vetoplosbaar ..................................................................................................................... 132
VIT E en K (laatste van de vetoplosbare) ..................................................................................... 133
Wateroplosbare vitamines B1, B2, B3, B5 ....................................................................................... 134
B1(thiamine) te korten -> Beri-Beri en Wernicke-Korsacov........................................................ 134
B3 (niacin) te korten -> Pellagra .................................................................................................. 134
Vitamine B8 = Vitamine H = biotine ............................................................................................ 134
Vitamine B12 = cobalamine -> te korten: permiceuze anemie ................................................... 134
Foliumzuur -> te korten: openrugsyndroom en dervingsziekte .................................................. 134
Vitamine B12 en foliumzuur treden samen op in de actieve C1 cyclus (methylcyclus) .............. 134
Vitamine C = L-ascorbinezuur -> te korten = scheurbuik............................................................. 135
7
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Hft 1: Biomoleculen
Suikers
• Monosachariden met glycoside bindingen ertussen
• Energiebron, structuurgevend
• Stereochemie:
o Fisher
o Haworth
• Bv; lactose(moedermelk), sucrose, maltose(spijsvertering van zetmeel)
• Oligosachariden: structuur membraan + bloedgroepen
➔ Glycoproteinen
o
• Polysacchariden:
➔ structuurgevend
o Verschil cellulose(planten) en chitine(ongewervelde dieren)
➔ Glucosaminoglycanen:
o lange strengen van disachariden herhalingen
o polair&negatieve ladingen -> binden veel H2O
o functies extracellulaire ruimte
o sommige zijn proteglycanen=binden cov aan eiwit
8
,Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
➔ Energieopslag
o Glycogeen= vertakt rond eiwit= glycogenine -> mens
(lever en spieren)
o zetmeel= onvertakt -> planten
o Dextranen -> van bacteriën in mondholte
Lipiden
➔ Vorm: 3 vetzuren + 1 alkoholdrager -> via 3 OH-groepen van glycerol (ester of ether
bindingen)
o DON: dubbele bindingen is Onverzadigd= minder vast = gezond
o Geen dubbele bindingen = verzadigd= vaster (hogere smeltemperatuur) =
ongezond
➔ Functies: energiebron & biologische membranen
fosfatidylgroep
➔ Glycerolipiden=twee vetzuren+P-groep+glycerol+extra groep nl. Choline, ethanolamine,
serine, of inositol
➔ Sfingolipiden = 2 vetzuren met amino-alkohol sfingosine (met suikergroepen of een P-
groep)
9
, Roos Mertens BMW 2de bach Metabolisme
Lipidendubbellagen= door amfifatische structuren
➔ Opbouw
o vloeibaar vanbinnen -> er dobberen integrale membraaneiwitten
o extracellulair: suikergroepen op eiwitten en lipiden
o op integrale eiwitten zitten vaak perifere eiwitten ( ankerpunten,
signaaltransductie…)
➔ Cholesterol: 4 ringstructuren
o Niet veresterd maar bindt via H-brug in membranen-> verstevigd en verlengt
sfingolipiden in membraan -> lipid rafts
o Wel veresterd in vetdruppels in bloedbaan of cellen
AZs en eiwitten (gecodeerd in DNA)
Aminozuren
20 verschillende R groepen -> verschillende eigenschappen
Bv. Polariteit bepaald hoe de 2D ketting zich oprolt
10
