Biochemie deel 2 (Clarys)
1. Metabolisme
Inleiding
6 algemene principes: EX!
1. Fuels are degraded and large molecules are constructed step by step in a series of linked
reactions = methabolic pathways
2. ATP links E-releasing pathways with E-requiring pathways → dingen aan elkaar vastzetten
kost altijd E, E-releasibng = katabolisme VS E-requiring = anabolisme
3. Oxidation of carbon fuels powers the formation of ATP → E substraten oxideren = beste
manier om E te verkrijgen
4. Er zijn veel versch soorten metabolische pathways MAAR er zijn er een aantal die de meeste
gemeenschappelijk hebben (specifiek intermediates)
5. Metabolische pathways zijn goed geregeld → vb insp: al u ATP voor insp DUs niet ATP voor
synthese v vet (regulering gebeurt heel fijn en ifv wat er gaande is)
6. Metabolische enzymen zitten georganiseerd in grote complexen. Het maken v deze
metabolische enzymen naar de grote complexen stijgt efficiënt doordat substraten-en
product gemakkelijker bewegen tss de individuele enzymen v zo’n complex.
- Enzym heeft affiniteit vr substraat → binden → reactie kan doorgaan → laten
los, DAN gaat het substraat op zoek nr een volgend enzym vr weer een reactie
In de complexen liggen alle enzymen mooi naast elkaar DUS eens de reactie
gestart is °snelle kettingsreactie (product = substraat voor zijn buur enz)
E nodig voor 3 doeleinden:
1. Mechanisch werk bij spiercontractie en cellulaire bew (adhv motor proteïnen)
2. Actief transport v moleculen en ionen (<-> conc gradiënt in)
3. Synthese v macromoleculen en andere biomoleculen maken v simpele precursors (eiwitten,
suikers, …)
Vrije E gebruikt in deze processen → komt uit omgeving:
- Photosynthetische organismen/fototrofen: °E door zonlicht te vangen
- Chemotrofen (dieren): °E door oxidatie voedingsstoffen door fototrofen gemaakt
Metabolisme bestaat uit E-leverende EN E-vergende reacties
Metabolisme = aaneenschakeling chem reacties
→ Hiervoor gebruikt het 2 gescheiden routes (efficiënter proces =
geen E verlies): communicatie via allosterische enzymen
Metabole routes:
- Katabolisme: ruwe brandstof afbreken (lipiden, KH, …) nr
bruikbare vorm
- Anabolisme:
zaken opbouwen → ATP als betaalmiddel
1
, Allosterie = enzym kan binden op een modulator op een bep plaats waardoor zijn vorm veranderd →
activiteit op een andere plaats stimuleren OF inhiberen
Opm: amphibolic pathways = subtype v metabole types met uniek kenmerk:
- Kunnen zowel bijdragen aan anabole als katabole processen
→ afh vd E-condities vd cel vb: Krebscyclus, pentosefosfaatweg, …
DUS bieden flexibiliteit aan cellen om zich aan te passen aan veranderlijke omstandigheden
6 soorten reacties vh metabolisme:
1. Oxidatie-reductie: e- transfer (e- bij = reduceren, e- weg = oxideren)
2. Ligatie (ATP nodig): covalente bindingen vormen (vb: C-C binding)
3. Isomerisatie: atomen veranderen v positie om isomeren te vormen
4. Groeptransfer: een functionele groep verplaatsen v een molecule nr een andere
5. Hydrolyse: bindingen splitsen dmv toevoeging H2O
6. Functionele groepen toevoegen/verwijderen: functionele groepen toevoegen om bindingen
te verdubbelen OF functionele groepen verwijderen om dubbele bindingen te vormen
Thermodynamisch ongunstige reacties = aangedreven dr thermodynamisch gunstige reacties
Route heeft 2 criteria:
1. Individuele reacties moeten specifiek zijn
2. Geheel v reacties die de route vormen moeten thermodynamisch GUNSTIG zijn
Totale vrije E-verandering vr een chem gekoppelde reeks = som vd vrije E-veranderingen vd
afzonderlijke stappen
A B + C = + vrije E DUS ongunstig (gaat normaal niet
door)
DRM kunnen we B (ongunstig) koppelen aan D (wel
gunstig)
A C + D = - vrije E DUS gunstig (we verliezen E)
Conclusie:
Thermodynamisch ongunstige reactie kan w gedreven dr een thermodynamisch gunstige reactie (aan
elkaar gekoppeld)
→ °metabole routes dr koppeling enzym-gekatalyseerde reacties → - vrije E vd route = gunstig
ATP = universele betaalmiddel v vrije E in biologische systemen
Deel vd vrije E = afkomstig v:
- Oxidatie voedingsstoffen (substraten oxideren)
- Licht
→ omgezet in zeer toegankelijk molecuul = ATP (donor v vrije E in meeste E-behoevende processen)
Hydrolyse v ATP = exergonisch
→ grote hvlheid vrije E komt vrij wnnr:
- ATP w gehydroliseerd tt ADP en Pi
- ATP w gehydroliseerd tt AMP en Ppi
Exergone reactie = E w vrijgelaten
Endergone reactie = E moet w opgenomen
2
,ATP: hoog potentieel voor fosforyloverdracht → fosforgroep kan makkelijk w afgezet DUS veel E vrij
- ATP = hoog-energetische fosfaatbinding
- Fosfoanhydridebindingen = hoog-energetische bindingen (～P)
WANT bij splitsing komt er veel E vrij
NAD+, FAD, CoA = derivaten v ATP
Rol ATP in E-metabolisme = !
WANT ATP = struct v e- dragers EN acyl-groepdrager
Fosforyl-transfer potentiaal = ! vorm v cellulaire E-transformatie
Fosforyl-transfer potentiaal = hvl E komt er vrij als de fosforgroep w afgesplitst v ATP?
Sommige verbindingen in biologische systemen hebben zelf hogere fosforyl-transfer potentiaal dan
ATP:
- Fosfo-enolpyruvaat (PEP)
- 1,3-bifosfoglyceraat (1,3-BPG)
- Creatinefosfaat
→ kunnen hun P-groep overdragen aan ADP zodat ATP°
Deze verbindingen drijven ATP-synthese aan (deel vh brandstofmoleculen metabolisme)
DAN
ATP geeft P-groep aan andere biomoleculen → hun metabolisme vergemakkelijken
Hogere kan iets afgeven aan de onderste
DUS vb: ATP kan P-groep afgeven aan glucose
3
, Creatinefosfaat in spieren = reserve fosforyl-groepen met hoge transfer potentiaal
# ATP in spieren: ondersteunt contractiele activiteit < 1sec
DUS creatinefosfaat gaat ADP omzetten nr ATP bij intensieve insp (katalysator: creatinekinase)
→ ATP aanvullen
DRM creatine = voedingssupplement voor atleten die korte-intensieve insp doen
Creatinefosfaat = zeer effectieve fosforylbuffer door:
- Creatinefosfaat = 25 mM in rust (ATP = 4mM in rust)
- Hoge fosforyl-transfer potential (tov ATP)
Wnnr creatinefosfaatpool uitgeput is → ATP genereren via metabolisme
Opm: creatinefosfaat enkel gunstig
voor ATP generatie de 1e paar sec DUS
niet nuttig voor aerobe sporters
Ifv duur en intensiteit gaat men een
andere E-bron vinden om ATP te
leveren
E ifv tijd = insp
ATP en PCr conc in spiercel
Altijd goed kijken nr y-as → redelijk veel ATP overhouden ookal moet je na 2 min stoppen aan
intensiteit v 130% vd VO2max → toch blijft er meer dan 60% ATP in spier
Pcr is ook niet volledig uitgeput (maar wel meer dan ATP)
4
1. Metabolisme
Inleiding
6 algemene principes: EX!
1. Fuels are degraded and large molecules are constructed step by step in a series of linked
reactions = methabolic pathways
2. ATP links E-releasing pathways with E-requiring pathways → dingen aan elkaar vastzetten
kost altijd E, E-releasibng = katabolisme VS E-requiring = anabolisme
3. Oxidation of carbon fuels powers the formation of ATP → E substraten oxideren = beste
manier om E te verkrijgen
4. Er zijn veel versch soorten metabolische pathways MAAR er zijn er een aantal die de meeste
gemeenschappelijk hebben (specifiek intermediates)
5. Metabolische pathways zijn goed geregeld → vb insp: al u ATP voor insp DUs niet ATP voor
synthese v vet (regulering gebeurt heel fijn en ifv wat er gaande is)
6. Metabolische enzymen zitten georganiseerd in grote complexen. Het maken v deze
metabolische enzymen naar de grote complexen stijgt efficiënt doordat substraten-en
product gemakkelijker bewegen tss de individuele enzymen v zo’n complex.
- Enzym heeft affiniteit vr substraat → binden → reactie kan doorgaan → laten
los, DAN gaat het substraat op zoek nr een volgend enzym vr weer een reactie
In de complexen liggen alle enzymen mooi naast elkaar DUS eens de reactie
gestart is °snelle kettingsreactie (product = substraat voor zijn buur enz)
E nodig voor 3 doeleinden:
1. Mechanisch werk bij spiercontractie en cellulaire bew (adhv motor proteïnen)
2. Actief transport v moleculen en ionen (<-> conc gradiënt in)
3. Synthese v macromoleculen en andere biomoleculen maken v simpele precursors (eiwitten,
suikers, …)
Vrije E gebruikt in deze processen → komt uit omgeving:
- Photosynthetische organismen/fototrofen: °E door zonlicht te vangen
- Chemotrofen (dieren): °E door oxidatie voedingsstoffen door fototrofen gemaakt
Metabolisme bestaat uit E-leverende EN E-vergende reacties
Metabolisme = aaneenschakeling chem reacties
→ Hiervoor gebruikt het 2 gescheiden routes (efficiënter proces =
geen E verlies): communicatie via allosterische enzymen
Metabole routes:
- Katabolisme: ruwe brandstof afbreken (lipiden, KH, …) nr
bruikbare vorm
- Anabolisme:
zaken opbouwen → ATP als betaalmiddel
1
, Allosterie = enzym kan binden op een modulator op een bep plaats waardoor zijn vorm veranderd →
activiteit op een andere plaats stimuleren OF inhiberen
Opm: amphibolic pathways = subtype v metabole types met uniek kenmerk:
- Kunnen zowel bijdragen aan anabole als katabole processen
→ afh vd E-condities vd cel vb: Krebscyclus, pentosefosfaatweg, …
DUS bieden flexibiliteit aan cellen om zich aan te passen aan veranderlijke omstandigheden
6 soorten reacties vh metabolisme:
1. Oxidatie-reductie: e- transfer (e- bij = reduceren, e- weg = oxideren)
2. Ligatie (ATP nodig): covalente bindingen vormen (vb: C-C binding)
3. Isomerisatie: atomen veranderen v positie om isomeren te vormen
4. Groeptransfer: een functionele groep verplaatsen v een molecule nr een andere
5. Hydrolyse: bindingen splitsen dmv toevoeging H2O
6. Functionele groepen toevoegen/verwijderen: functionele groepen toevoegen om bindingen
te verdubbelen OF functionele groepen verwijderen om dubbele bindingen te vormen
Thermodynamisch ongunstige reacties = aangedreven dr thermodynamisch gunstige reacties
Route heeft 2 criteria:
1. Individuele reacties moeten specifiek zijn
2. Geheel v reacties die de route vormen moeten thermodynamisch GUNSTIG zijn
Totale vrije E-verandering vr een chem gekoppelde reeks = som vd vrije E-veranderingen vd
afzonderlijke stappen
A B + C = + vrije E DUS ongunstig (gaat normaal niet
door)
DRM kunnen we B (ongunstig) koppelen aan D (wel
gunstig)
A C + D = - vrije E DUS gunstig (we verliezen E)
Conclusie:
Thermodynamisch ongunstige reactie kan w gedreven dr een thermodynamisch gunstige reactie (aan
elkaar gekoppeld)
→ °metabole routes dr koppeling enzym-gekatalyseerde reacties → - vrije E vd route = gunstig
ATP = universele betaalmiddel v vrije E in biologische systemen
Deel vd vrije E = afkomstig v:
- Oxidatie voedingsstoffen (substraten oxideren)
- Licht
→ omgezet in zeer toegankelijk molecuul = ATP (donor v vrije E in meeste E-behoevende processen)
Hydrolyse v ATP = exergonisch
→ grote hvlheid vrije E komt vrij wnnr:
- ATP w gehydroliseerd tt ADP en Pi
- ATP w gehydroliseerd tt AMP en Ppi
Exergone reactie = E w vrijgelaten
Endergone reactie = E moet w opgenomen
2
,ATP: hoog potentieel voor fosforyloverdracht → fosforgroep kan makkelijk w afgezet DUS veel E vrij
- ATP = hoog-energetische fosfaatbinding
- Fosfoanhydridebindingen = hoog-energetische bindingen (～P)
WANT bij splitsing komt er veel E vrij
NAD+, FAD, CoA = derivaten v ATP
Rol ATP in E-metabolisme = !
WANT ATP = struct v e- dragers EN acyl-groepdrager
Fosforyl-transfer potentiaal = ! vorm v cellulaire E-transformatie
Fosforyl-transfer potentiaal = hvl E komt er vrij als de fosforgroep w afgesplitst v ATP?
Sommige verbindingen in biologische systemen hebben zelf hogere fosforyl-transfer potentiaal dan
ATP:
- Fosfo-enolpyruvaat (PEP)
- 1,3-bifosfoglyceraat (1,3-BPG)
- Creatinefosfaat
→ kunnen hun P-groep overdragen aan ADP zodat ATP°
Deze verbindingen drijven ATP-synthese aan (deel vh brandstofmoleculen metabolisme)
DAN
ATP geeft P-groep aan andere biomoleculen → hun metabolisme vergemakkelijken
Hogere kan iets afgeven aan de onderste
DUS vb: ATP kan P-groep afgeven aan glucose
3
, Creatinefosfaat in spieren = reserve fosforyl-groepen met hoge transfer potentiaal
# ATP in spieren: ondersteunt contractiele activiteit < 1sec
DUS creatinefosfaat gaat ADP omzetten nr ATP bij intensieve insp (katalysator: creatinekinase)
→ ATP aanvullen
DRM creatine = voedingssupplement voor atleten die korte-intensieve insp doen
Creatinefosfaat = zeer effectieve fosforylbuffer door:
- Creatinefosfaat = 25 mM in rust (ATP = 4mM in rust)
- Hoge fosforyl-transfer potential (tov ATP)
Wnnr creatinefosfaatpool uitgeput is → ATP genereren via metabolisme
Opm: creatinefosfaat enkel gunstig
voor ATP generatie de 1e paar sec DUS
niet nuttig voor aerobe sporters
Ifv duur en intensiteit gaat men een
andere E-bron vinden om ATP te
leveren
E ifv tijd = insp
ATP en PCr conc in spiercel
Altijd goed kijken nr y-as → redelijk veel ATP overhouden ookal moet je na 2 min stoppen aan
intensiteit v 130% vd VO2max → toch blijft er meer dan 60% ATP in spier
Pcr is ook niet volledig uitgeput (maar wel meer dan ATP)
4
