1. Brandstof voor inspanning
• Brandstof → bio-energetics & spiermetabolisme
o Substraten → = brandstoffen → nodig om ATP te genereren ➔ verbranding zorgt voor E &
warmte
• Rustmetabolisme uitgedrukt in kCal
o Bv topsporter heeft 10 000 kCal nodig
o Voor alle chemische processen in lichaam die E produceren
1.1 Terminologie
• Substraten
o Adenosine trifosfaat, fosfocreatine
o Koolhydraten, vetten, proteïnen
• Bio-energetics → = proces v omzetten v substraten naar energie
• Metabolisme → alle chemische reacties i/h lichaam
1.2 Substraten
• E vrijgelaten kan gemeten w door hoeveel warmte w geproduceerd
• 1 cal = warmte nodig voor 1g water van 14,5° tot 15,5° graad te krijgen
• 1.000 cal = 1kCal
• Substraten = KH, vetten, proteïnen
o In rust: 50% KH, 50% vet
o Korte duur inspanning: meer KH
o Lange duur inspanning: KH en daarna vooral vet
• Bijdragen v KH & vetten
o Intensiteit inspanning druk je uit in % v VO2max
o Lagere inspanning → minder kCal nodig ➔ je haalt meer E uit
vrije vetzuren
o
o Hoe hoger inspanning → hoe meer spierglycogeen w afgebroken
• Spiercel → myofibrillen
o Contractiele EW = actine & myosine
o Veel vocht → cytoplasma → hierin zit ATP-PCR ➔ komt zo direct in spiercel terecht
o Bijproducten als glucose w afgebroken → gaan in mitochondria om meer ATP te maken
o Nucleus
▪ Muscle memory!!! Bevat DNA om alles op te bouwen waaruit spier is gemaakt
o VVZ w naar spiercel getransporteerd
▪ Celmembraan bestaat uit lipiden dus kunnen ze passief erdoor
▪ → door verschil in concentratie
▪ Lipiden afgebroken tot glycerol & VVZ door beta-ox in mitochondria
o Glucose naar spiercel
▪ Door actief transport → GLUT-4
▪ Spiercel neemt insuline op → activeert de transporters
▪ Glucose zit dan in cytoplasma spiercel → direct afgebroken ➔ gaat naar krebs
• Spierbundel = veel spiervezels
o Kleinste eenheid = sarcomeer
o AP gaat dwars door de spier → dan trekt spier als bundel samen
o Je hebt ook T-tubuli
o Ca2+ → bindt op enzymencomplex in sarcoplasmatisch reticulum ➔ contractie
1
,1.2.1 Koolhydraten
• Alle KH w omgezet tot glucose
o 4,1 kCal/g → ongeveer 2.500 kcal opgeslagen in lichaam
o Primair ATP substraat voor brein & spieren
o Extra glucose opgeslagen als glycogeen in lever & spieren
• Glycogeen omgezet tot glucose wnr er meer ATP gemaakt moet w
• Glycogeen voorraad gelimiteerd (2.500 kcal) → voedings-KH nodig om te vernieuwen
• Stel je neemt teveel suiker op w dit opgeslagen als vet
1.2.2 Vetten
• = efficiënt substraat + efficiënte opslag
o 9,4 kcal/g → + 70.000 kcal in lichaam
• Voor langdurige, minder intense inspanning
o Hoge netto ATP opbrengst MAAR trage ATP productie
o Moet 1st afgebroken w tot VVZ & glycerol
o Alleen VVZ w gebruikt voor aanmaak ATP
1.2.3 Proteïnen
• E-substraat als je verhongert
o 4,1 kcal/g
o Moet 1st omgevormd w tot glucose door gluconeogenese
• Kan ook omgezet w tot VVZ door lipogenese
o Voor E-opslag & cellulaire E-substraten
1.3 Cellulair metabolisme
• Metabolisme = alle E dat je gebruikt → krijg je uit VVZ, glucose & AZ
• VVZ pool
o E nodig → gebruiken voor
metabolisme
o Teveel vet in bloedbaan →
opgeslagen in vetcellen door
lipogenese
o Vet nodig → afbraak v lipiden om
VVZ in bloedbaan te krijgen ➔
lipolyse
• Glucose pool
o Teveel opgenomen → glycogenese
voor in spier of lever
o E nodig → afbraak glycogeen door
glycogenolyse
o Teveel aan glucose kan door
lipogenese omgezet w in vet
• AZ pool
o Proteïnesynthese voor lichaamsproteïnen
o Proteïne afbraak bij verhongering → minimale bijdrage aan metabolisme
o Daarom AZ omzetten tot glucose in gluconeogenese
1.3.1 Snelheid v E-productie
• W gecontroleerd door hoeveelheid substraat aanwezig
o E komt gecontroleerd vrij obv beschikbaarheid v primair substraat
o Mass action effect
▪ Substraat beschikbaarheid beïnvloedt snelheid metabolisme
▪ Hoe meer substraat → hoe hoger pathway activiteit
▪ Een teveel aan substraat → cellen vertrouwen meer op dit substraat dan andere
2
,• Gecontroleerd door enzymactiviteit
o Enzymen
▪ Starten geen chemische reacties
MAAR katalyseren ze →
makkelijker afbraak
ATP/substraten
▪ Verlagen de activeringsenergie
▪ Je hebt een neg FB-loop → stel je
hebt niet meer zoveel ATP nodig,
dan krijgt enzym FB om te stoppen
o ATP afgebroken door ATP-ase
o Elke stap in en pathway heeft spec
enzymen nodig
o Meer enzym activiteit = meer product
o Rate-limiting enzym
▪ Meestal op begin v pathway → w beïnvloedt door neg FB
▪ Vertragen reacties & voorkomen runaway reaction
▪ Hoeveelheid v dit enzym heeft impact op hoeveelheid ATP
o Werking:
▪ Substraat w afgebroken door enzym → bijproducten komen vrij & ATP w gemaakt
▪ Binding v ATP verbreken door ATP-ase → hydrolyse ➔ E & warmte komt vrij
▪ Laatste bijproduct heeft neg FB-loop op 1e enzym
1.4 E-opslag
• Hoge energie fosfaten
• ATP is opgeslagen in kleine hoeveelheden
• Afbraak ATP om E te krijgen
o ATP + water + ATP-ase → ADP + Pi + E
o ADP = lager energie deel, minder nuttig
• Synthese v ATP uit bijproducten
o ADP + Pi + E → ATP (via fosforylatie)
o Kan in bijzijn v O2 of zonder
• Structuur v ATP
o Tss de fosforgroepen heb je hoge E-verbindingen
o Verbreek je deze komt veel E vrij
3
, 1.5 E-systemen
• ATP-opslag is gelimiteerd
• Lichaam moet continu nieuwe ATP maken
• 3 ATP synthese pathways:
o ATP-PCr (anaeroob), glycolystisch systeem (anaeroob), oxidatief systeem (aeroob)
1.5.1 ATP-PCr
• Anaeroob
• ATP opbrengst: 1 mol ATP/1 mol PCr
• Duur: 3-15sec
• Bevindt zich in cytoplasma
• PCr gebruikt voor recyclage ATP
o PCr + creatine kinase → Cr + Pi + E
o Pcr E kan niet gebruikt w voor cellulair niveau MAAR wel om
ATP aan te maken
• Vult ATP terug aan tijdens rust
• PCr w direct afgebroken → daarom blijft niveau v ATP relatief gezien
hoog
o PCr kan je ook veel verder uitputten dan ATP, ATP kan niet lager dan 20% gaan
• Controle v ATP-PCr systeem
o Door creatine kinase
o Controleert snelheid v ATP productie
▪ Door neg FB-loop
▪ ATP niveau daalt → CK activiteit stijgt
▪ ATP niveau stijgt → CK activiteit daalt
1.5.2 Glycolytisch systeem
• Anaeroob
• ATP opbrengst: 2-3mol ATP/1 mol substraat
• Duur: 15sec-2min
• Afbraak v glucose via glycolyse
• Bevindt zich in cytoplasma → hier zit geen O2 ➔ O2 w verplaatst in spier door myoglobine v bloedvat naar
mitochondria
• Gebruik v glucose of glycogeen als substraat
o Moet eerst omgezet w tot glucose-6-fosfaat
o 1 ATP voor nodig voor glucose, 0 ATP voor glycogeen
• Pathway start met G6P → eindigt met pyruvaat
o 10-12 enzymatische reacties
o Alles verloopt in cytoplasma
o ATP opbrengst → 2ATP voor glucose, 3ATP voor glycogeen
• Nadelen
o Lage ATP opbrengst → inefficiënt gebruik v substraat
o Geen O2 → pyruvaat w omgezet tot melkzuur ( → lactaat & H+)
o H+ zorgt voor verzuring → nadelig voor spiercontractie want te zuur = apoptose (ph < 6,4)
• Voordelen
o Spieren kunnen samentrekken als er geen/weinig O2 is
o Laat korte duur, hoge intensiteit inspanningen toe
• Beïnvloedt door fosfofructokinase
o = rate-limiting enzym
o Hoeveelheid ATP daalt → PFK activiteit stijgt
o ATP daalt → PFK activiteit daalt
o W ook gereguleerd door bijproducten v Krebs → Krebs heeft FB loop
4
• Brandstof → bio-energetics & spiermetabolisme
o Substraten → = brandstoffen → nodig om ATP te genereren ➔ verbranding zorgt voor E &
warmte
• Rustmetabolisme uitgedrukt in kCal
o Bv topsporter heeft 10 000 kCal nodig
o Voor alle chemische processen in lichaam die E produceren
1.1 Terminologie
• Substraten
o Adenosine trifosfaat, fosfocreatine
o Koolhydraten, vetten, proteïnen
• Bio-energetics → = proces v omzetten v substraten naar energie
• Metabolisme → alle chemische reacties i/h lichaam
1.2 Substraten
• E vrijgelaten kan gemeten w door hoeveel warmte w geproduceerd
• 1 cal = warmte nodig voor 1g water van 14,5° tot 15,5° graad te krijgen
• 1.000 cal = 1kCal
• Substraten = KH, vetten, proteïnen
o In rust: 50% KH, 50% vet
o Korte duur inspanning: meer KH
o Lange duur inspanning: KH en daarna vooral vet
• Bijdragen v KH & vetten
o Intensiteit inspanning druk je uit in % v VO2max
o Lagere inspanning → minder kCal nodig ➔ je haalt meer E uit
vrije vetzuren
o
o Hoe hoger inspanning → hoe meer spierglycogeen w afgebroken
• Spiercel → myofibrillen
o Contractiele EW = actine & myosine
o Veel vocht → cytoplasma → hierin zit ATP-PCR ➔ komt zo direct in spiercel terecht
o Bijproducten als glucose w afgebroken → gaan in mitochondria om meer ATP te maken
o Nucleus
▪ Muscle memory!!! Bevat DNA om alles op te bouwen waaruit spier is gemaakt
o VVZ w naar spiercel getransporteerd
▪ Celmembraan bestaat uit lipiden dus kunnen ze passief erdoor
▪ → door verschil in concentratie
▪ Lipiden afgebroken tot glycerol & VVZ door beta-ox in mitochondria
o Glucose naar spiercel
▪ Door actief transport → GLUT-4
▪ Spiercel neemt insuline op → activeert de transporters
▪ Glucose zit dan in cytoplasma spiercel → direct afgebroken ➔ gaat naar krebs
• Spierbundel = veel spiervezels
o Kleinste eenheid = sarcomeer
o AP gaat dwars door de spier → dan trekt spier als bundel samen
o Je hebt ook T-tubuli
o Ca2+ → bindt op enzymencomplex in sarcoplasmatisch reticulum ➔ contractie
1
,1.2.1 Koolhydraten
• Alle KH w omgezet tot glucose
o 4,1 kCal/g → ongeveer 2.500 kcal opgeslagen in lichaam
o Primair ATP substraat voor brein & spieren
o Extra glucose opgeslagen als glycogeen in lever & spieren
• Glycogeen omgezet tot glucose wnr er meer ATP gemaakt moet w
• Glycogeen voorraad gelimiteerd (2.500 kcal) → voedings-KH nodig om te vernieuwen
• Stel je neemt teveel suiker op w dit opgeslagen als vet
1.2.2 Vetten
• = efficiënt substraat + efficiënte opslag
o 9,4 kcal/g → + 70.000 kcal in lichaam
• Voor langdurige, minder intense inspanning
o Hoge netto ATP opbrengst MAAR trage ATP productie
o Moet 1st afgebroken w tot VVZ & glycerol
o Alleen VVZ w gebruikt voor aanmaak ATP
1.2.3 Proteïnen
• E-substraat als je verhongert
o 4,1 kcal/g
o Moet 1st omgevormd w tot glucose door gluconeogenese
• Kan ook omgezet w tot VVZ door lipogenese
o Voor E-opslag & cellulaire E-substraten
1.3 Cellulair metabolisme
• Metabolisme = alle E dat je gebruikt → krijg je uit VVZ, glucose & AZ
• VVZ pool
o E nodig → gebruiken voor
metabolisme
o Teveel vet in bloedbaan →
opgeslagen in vetcellen door
lipogenese
o Vet nodig → afbraak v lipiden om
VVZ in bloedbaan te krijgen ➔
lipolyse
• Glucose pool
o Teveel opgenomen → glycogenese
voor in spier of lever
o E nodig → afbraak glycogeen door
glycogenolyse
o Teveel aan glucose kan door
lipogenese omgezet w in vet
• AZ pool
o Proteïnesynthese voor lichaamsproteïnen
o Proteïne afbraak bij verhongering → minimale bijdrage aan metabolisme
o Daarom AZ omzetten tot glucose in gluconeogenese
1.3.1 Snelheid v E-productie
• W gecontroleerd door hoeveelheid substraat aanwezig
o E komt gecontroleerd vrij obv beschikbaarheid v primair substraat
o Mass action effect
▪ Substraat beschikbaarheid beïnvloedt snelheid metabolisme
▪ Hoe meer substraat → hoe hoger pathway activiteit
▪ Een teveel aan substraat → cellen vertrouwen meer op dit substraat dan andere
2
,• Gecontroleerd door enzymactiviteit
o Enzymen
▪ Starten geen chemische reacties
MAAR katalyseren ze →
makkelijker afbraak
ATP/substraten
▪ Verlagen de activeringsenergie
▪ Je hebt een neg FB-loop → stel je
hebt niet meer zoveel ATP nodig,
dan krijgt enzym FB om te stoppen
o ATP afgebroken door ATP-ase
o Elke stap in en pathway heeft spec
enzymen nodig
o Meer enzym activiteit = meer product
o Rate-limiting enzym
▪ Meestal op begin v pathway → w beïnvloedt door neg FB
▪ Vertragen reacties & voorkomen runaway reaction
▪ Hoeveelheid v dit enzym heeft impact op hoeveelheid ATP
o Werking:
▪ Substraat w afgebroken door enzym → bijproducten komen vrij & ATP w gemaakt
▪ Binding v ATP verbreken door ATP-ase → hydrolyse ➔ E & warmte komt vrij
▪ Laatste bijproduct heeft neg FB-loop op 1e enzym
1.4 E-opslag
• Hoge energie fosfaten
• ATP is opgeslagen in kleine hoeveelheden
• Afbraak ATP om E te krijgen
o ATP + water + ATP-ase → ADP + Pi + E
o ADP = lager energie deel, minder nuttig
• Synthese v ATP uit bijproducten
o ADP + Pi + E → ATP (via fosforylatie)
o Kan in bijzijn v O2 of zonder
• Structuur v ATP
o Tss de fosforgroepen heb je hoge E-verbindingen
o Verbreek je deze komt veel E vrij
3
, 1.5 E-systemen
• ATP-opslag is gelimiteerd
• Lichaam moet continu nieuwe ATP maken
• 3 ATP synthese pathways:
o ATP-PCr (anaeroob), glycolystisch systeem (anaeroob), oxidatief systeem (aeroob)
1.5.1 ATP-PCr
• Anaeroob
• ATP opbrengst: 1 mol ATP/1 mol PCr
• Duur: 3-15sec
• Bevindt zich in cytoplasma
• PCr gebruikt voor recyclage ATP
o PCr + creatine kinase → Cr + Pi + E
o Pcr E kan niet gebruikt w voor cellulair niveau MAAR wel om
ATP aan te maken
• Vult ATP terug aan tijdens rust
• PCr w direct afgebroken → daarom blijft niveau v ATP relatief gezien
hoog
o PCr kan je ook veel verder uitputten dan ATP, ATP kan niet lager dan 20% gaan
• Controle v ATP-PCr systeem
o Door creatine kinase
o Controleert snelheid v ATP productie
▪ Door neg FB-loop
▪ ATP niveau daalt → CK activiteit stijgt
▪ ATP niveau stijgt → CK activiteit daalt
1.5.2 Glycolytisch systeem
• Anaeroob
• ATP opbrengst: 2-3mol ATP/1 mol substraat
• Duur: 15sec-2min
• Afbraak v glucose via glycolyse
• Bevindt zich in cytoplasma → hier zit geen O2 ➔ O2 w verplaatst in spier door myoglobine v bloedvat naar
mitochondria
• Gebruik v glucose of glycogeen als substraat
o Moet eerst omgezet w tot glucose-6-fosfaat
o 1 ATP voor nodig voor glucose, 0 ATP voor glycogeen
• Pathway start met G6P → eindigt met pyruvaat
o 10-12 enzymatische reacties
o Alles verloopt in cytoplasma
o ATP opbrengst → 2ATP voor glucose, 3ATP voor glycogeen
• Nadelen
o Lage ATP opbrengst → inefficiënt gebruik v substraat
o Geen O2 → pyruvaat w omgezet tot melkzuur ( → lactaat & H+)
o H+ zorgt voor verzuring → nadelig voor spiercontractie want te zuur = apoptose (ph < 6,4)
• Voordelen
o Spieren kunnen samentrekken als er geen/weinig O2 is
o Laat korte duur, hoge intensiteit inspanningen toe
• Beïnvloedt door fosfofructokinase
o = rate-limiting enzym
o Hoeveelheid ATP daalt → PFK activiteit stijgt
o ATP daalt → PFK activiteit daalt
o W ook gereguleerd door bijproducten v Krebs → Krebs heeft FB loop
4
