Stofwisseling I (aantekeningen)
THEMATISCH OVERZICHT
Thema week 1 Fysiologische aspecten van de stofwisseling
Opname en metabolisme van de belangrijkste
voedingscomponenten (koolhydraten, eiwitten, vetten,
vitamines, mineralen); Energie-inhoud van voeding en
energiebehoefte van het lichaam; Principes van regulering van
deze processen.
Thema week 2 Anatomie en fysiologie van de tractus digestivus
Macroscopische bouw en functie van de organen die
betrokken zijn bij de spijsvertering.
Thema week 3 Tractus digestivus nader bekeken
Microscopische bouw en functie van organen in de bovenbuik
die betrokken zijn bij de spijsvertering.
Thema week 4 Fysiologische aspecten van de stofwisseling (vervolg)
en Farmacotherapie
A. Energiestofwisseling tijdens vasten en inspanning.
B. Opname en metabolisme van alcohol en geneesmiddelen
en hun interactie.
Thema week 5 Obesitas en regulatie van lichaamsgewicht
Over het ontstaan van overgewicht (obesitas) en de gevolgen
voor het koolhydraat-, vet- en eiwitmetabolisme, die kunnen
leiden tot
pathologische
complicaties.
HOORCOLLEGES
HC01 Biochemie (11-11-2024)
Wat is stofwisseling?
Stofwisseling is het omzetten van stof A
naar stof B, dit levert iets op. Of het
transporteren van een stof over een
membraan.
Het gemiddeld energieverbruik van een
mens is 2500 kcal/dag (~10.000 kJ = 107
J/dag). Het vermogen van een mens is dan 100 W (25 cal/sec).
Van die 2500 kcal, bestaat 1600 kcal aan basaal metabool gebruik (BMR) en 900
kcal aan spierarbeid.
,Al onze voeding halen we uit koolwaterstof (bestaat uit koolstof en water). Een
verbinding waar de meeste C en H’s in zitten, heeft de meeste potentiële
energie. Een vetzuur heeft dus meer potentiële energie dan glucose, omdat hier
de meeste C en H’s in zitten.
Atwater factoren = waarden die aangeven hoeveel energie een brandstof
oplevert.
Koolhydraten 4 kcal/g
Vetten 9 kcal/g
Eiwitten 4 kcal/g
Alcohol 7 kcal/g
Stel dat je 2500 kcal per dag nodig hebt. Dan zou je “normale dieet” als volgt
samengesteld moeten zijn: 55%
koolhydraat, 30-35% vet en 10-15% eiwit.
Synthesereactie: glucose -> glucose-6-
fosfaat -> glycogeen (of andere
doeleinden)
Degradatiereactie: glycogeen -> glucose-
6-fosfaat -> glucose
LET OP! De synthese en degradatie
(sleutel) enzymen zijn anders hierin!
Sommigen kunnen wel beide kanten
op. Door het remmen van een
sleutelenzym kan je stofwisseling
reguleren.
Transport: Glucose uit het darmlumen dat via een Sodium Glucose Linked
Transporter 1 (SGLT1) een enterocyt in getransporteerd wordt.
Modificatie: De biotransformatie van geneesmiddelen, zoals oxidatie en
conjugatie. Maar ook de koppeling van glucose aan hemoglobine (HbA1c).
Sommige reacties zijn reversibel (omkeerbaar) en andere zijn onomkeerbaar. De
reversibele reacties worden gereguleerd door ATP, deze zijn interessant voor de
regulatie.
Regulatie van stofwisseling
Productremming is een manier om de stofwisseling te reguleren, hierbij remt
het product de betrokken enzym. Bijvoorbeeld in de omzetting van glucose ->
glucose-6-fosfaat, remt het glucose-6-fosfaat het hexokinase waardoor de
omzetting minder plaatsvindt.
In deze omzetting van glucose -> glucose-6-fosfaat kunnen twee enzymen van
toepassing zijn:
Glucokinase komt pas in actie bij een hoger bloedsuikergehalte en wordt
daarom later aangemaakt. Het ondervindt geen remming door glucose-6-P,
de insuline stimuleert zijn expressie.
Hexokinase komt al in actie bij kleine hoeveelheden glucose en wordt
geremd door glucose-6-P.
,Wanneer een glucosemolecuul een cel in getransporteerd wordt en omgezet in
glucose-6-P, kan het de cel niet meer uit. De fosfaatgroep is hier de reden voor.
Dit proces heet compartimentalisatie en gebeurd ook op orgaanniveau.
Verschillende organen hebben andere transporters en enzymen voor het
transport/opslag van glucose. In de spieren zit GLUT4 in cytoplasmatische
blaasjes, deze komen naar het membraanoppervlak zodra een insulinereceptor
gestimuleerd wordt. Hierdoor zijn de spieren geen primaire gebruikers van de
voedingsstoffen.
Hormonen en neurotransmitters kunnen de enzymen van de stofwisseling ook
inhiberen of exhiberen.
Transport
Het lichaam transporteert stoffen om reacties te versnellen en voor
compartimentalisatie.
Passief transport: stof A gaat met de diffusiegradiënt mee naar binnen
o Pore (nongated channel): een kanaal dat altijd open staat;
o Channel (gated pore): een kanaal dat open en dicht kan staan.
[meer glucose, (…) depolarisatie membraan, Ca kanaal opent, Ca de
cel in, insuline naar de bloedbaan]
o Carrier (gated channel): een kanaal die nooit volledig open staat: of
alleen buiten, of alleen naar binnen.
Actief transport: stoffen worden getransporteerd door middel van ATP.
Dit kan tegen de diffusiegradiënt in. Bijvoorbeeld de Na-K pomp.
Secundair actief transport: doordat stof A een sterkt diffusiegradiënt
naar binnen gericht heeft kan stof B meereizen met dit transport (ook
tegen de diffusiegradiënt in). Stof B is nodig voor het transport van stof A.
Bijvoorbeeld de Na-glucose cotransporter of de Na-amino acid
cotransporter.
Tussencollege (Glucosehuishouding)
Glucose als energiebron
Het lichaam heeft 200 gram glucose per dag nodig (= basisbehoefte). 80%
hiervan wordt gebruikt door de hersenen en de rode bloedcellen. De hersenen
hebben glucose nodig omdat alleen glucose door de blood-brain barrier kan. In de
rode bloedcellen hebben geen organellen en kunnen dus geen andere stoffen
opnemen.
Glucose kan opgenomen worden door passief transport, ook wel de
gefaciliteerde diffusie (GLUT familie). De opname in de dunne darm gebeurd via
actief transport. Glucose moet dan namelijk van een lage concentratie in het
lumen naar een hoge concentratie van glucose in de cel verplaatsen, dit is tegen
de concentratiegradiënt in. Via SGLT’s wordt glucose samen met natrium (die met
zijn gradiënt mee gaat) opgenomen, dit noem je secundair actief transport.
De cel wilt namelijk een lage
natriumconcentratie en pompt natrium dus
actief de cel uit via een Na-K pomp.
, Glucose in de cellen wordt omgezet tot pyruvaat, dit noem je glycolyse (+ 2
ATP). Pyruvaat kan in situaties zonder zuurstof omgezet worden tot lactaat, wat
verzuring kan veroorzaken. Deze omzetting levert relatief weinig ATP op.
Wanneer er genoeg zuurstof aanwezig is, kan pyruvaat de mitochondriën in en
daar de citroenzuurcyclus in gaan, waarbij het afgebroken wordt tot CO2 en
H2O. Hierbij levert 1 glucosemolecuul, 32 ATP moleculen op. Dit is dus een veel
efficiëntere route.
Waar komt glucose vandaan?
Glucose halen we vooral uit koolhydraten uit ons voedsel. Als dit opraakt (3 uur
na de maaltijd) vind er glycogenolyse in de lever, waarbij glycogeen afgebroken
wordt tot glucose. Ook kan de lever nieuwe synthese van glucose plaatsvinden,
dit heet gluconeogenese.
Glucose uit voeding: de meeste maaltijden bevatten een mix van mono- en
polysachariden. In de darm worden deze afgebroken tot monosachariden
die een darmcel op kan nemen. Deze worden in de vorm van glucose
afgegeven aan het bloed.
o Glycemische index (GI) = een maat voor de opneemsnelheid van
het koolhydraat in het bloed. Een lagere GI, betekend een tragere
opname.
Glucose uit glycogeen: start een paar uur na de maaltijd.
o Glycogenese (synthese): door het hexokinase wordt glucose
omgezet naar glucose-6-P. In plaats van verder te gaan in de
glycolyse wordt glucose-6-P omgezet naar glucose-1-P. Het enzym
glycogeen-synthase kan dit molecuul vervolgens inbouwen in de
polysacharideketen, deze wordt dus langer.
o Glycogenolyse (afbraak): de fosforylering van glycogeen, zorgt
voor de vorming van glucose-1-P dat weer omgezet wordt door
glucose-6-P. Het enzym glucose-6-fosfatase komt alleen in de lever
tot uiting en kan glucose-6-P omzetten in glucose. In spiercellen kan
glucose-6-P dus niet meer omzetten tot glucose en is dus alleen
voor eigen gebruik via de glycolyse-route.
Glucose via gluconeogenese: vindt plaats in de lever (en nieren bij
extreem vasten). Substraten van gluconeogenese zijn: glycerol, lactaat en
aminozuren. Het vindt een paar uur na de maaltijd pas plaats en is na 30
uur na de maaltijd, de enige glucosebron.
Regulatie glucose homeostase
De gemiddelde bloedsuikerwaarde ligt tussen de 4 en 6 mM en wordt sterk
gereguleerd door de afgifte van insuline en glucagon. Insulinelevels gaan
omhoog na een maaltijd en zorgen voor de opname van glucose. Glucagonlevels
gaan op dit moment omlaag en stijgen bij lage glucosewaarden. De α-cellen
(20%) in de eilandjes van langerhans, produceren glucagon. De β-cellen (70%)
in de eilandjes van langerhans, produceren insuline.
Insuline productie:
1. Glucose import via GLUT2 in β-cellen -> lage affiniteit dus alleen import bij
hele hoge glucoseconcentraties;
2. Hoog ATP/ADP ratio -> door oxidatie veel ATP in de cel;
THEMATISCH OVERZICHT
Thema week 1 Fysiologische aspecten van de stofwisseling
Opname en metabolisme van de belangrijkste
voedingscomponenten (koolhydraten, eiwitten, vetten,
vitamines, mineralen); Energie-inhoud van voeding en
energiebehoefte van het lichaam; Principes van regulering van
deze processen.
Thema week 2 Anatomie en fysiologie van de tractus digestivus
Macroscopische bouw en functie van de organen die
betrokken zijn bij de spijsvertering.
Thema week 3 Tractus digestivus nader bekeken
Microscopische bouw en functie van organen in de bovenbuik
die betrokken zijn bij de spijsvertering.
Thema week 4 Fysiologische aspecten van de stofwisseling (vervolg)
en Farmacotherapie
A. Energiestofwisseling tijdens vasten en inspanning.
B. Opname en metabolisme van alcohol en geneesmiddelen
en hun interactie.
Thema week 5 Obesitas en regulatie van lichaamsgewicht
Over het ontstaan van overgewicht (obesitas) en de gevolgen
voor het koolhydraat-, vet- en eiwitmetabolisme, die kunnen
leiden tot
pathologische
complicaties.
HOORCOLLEGES
HC01 Biochemie (11-11-2024)
Wat is stofwisseling?
Stofwisseling is het omzetten van stof A
naar stof B, dit levert iets op. Of het
transporteren van een stof over een
membraan.
Het gemiddeld energieverbruik van een
mens is 2500 kcal/dag (~10.000 kJ = 107
J/dag). Het vermogen van een mens is dan 100 W (25 cal/sec).
Van die 2500 kcal, bestaat 1600 kcal aan basaal metabool gebruik (BMR) en 900
kcal aan spierarbeid.
,Al onze voeding halen we uit koolwaterstof (bestaat uit koolstof en water). Een
verbinding waar de meeste C en H’s in zitten, heeft de meeste potentiële
energie. Een vetzuur heeft dus meer potentiële energie dan glucose, omdat hier
de meeste C en H’s in zitten.
Atwater factoren = waarden die aangeven hoeveel energie een brandstof
oplevert.
Koolhydraten 4 kcal/g
Vetten 9 kcal/g
Eiwitten 4 kcal/g
Alcohol 7 kcal/g
Stel dat je 2500 kcal per dag nodig hebt. Dan zou je “normale dieet” als volgt
samengesteld moeten zijn: 55%
koolhydraat, 30-35% vet en 10-15% eiwit.
Synthesereactie: glucose -> glucose-6-
fosfaat -> glycogeen (of andere
doeleinden)
Degradatiereactie: glycogeen -> glucose-
6-fosfaat -> glucose
LET OP! De synthese en degradatie
(sleutel) enzymen zijn anders hierin!
Sommigen kunnen wel beide kanten
op. Door het remmen van een
sleutelenzym kan je stofwisseling
reguleren.
Transport: Glucose uit het darmlumen dat via een Sodium Glucose Linked
Transporter 1 (SGLT1) een enterocyt in getransporteerd wordt.
Modificatie: De biotransformatie van geneesmiddelen, zoals oxidatie en
conjugatie. Maar ook de koppeling van glucose aan hemoglobine (HbA1c).
Sommige reacties zijn reversibel (omkeerbaar) en andere zijn onomkeerbaar. De
reversibele reacties worden gereguleerd door ATP, deze zijn interessant voor de
regulatie.
Regulatie van stofwisseling
Productremming is een manier om de stofwisseling te reguleren, hierbij remt
het product de betrokken enzym. Bijvoorbeeld in de omzetting van glucose ->
glucose-6-fosfaat, remt het glucose-6-fosfaat het hexokinase waardoor de
omzetting minder plaatsvindt.
In deze omzetting van glucose -> glucose-6-fosfaat kunnen twee enzymen van
toepassing zijn:
Glucokinase komt pas in actie bij een hoger bloedsuikergehalte en wordt
daarom later aangemaakt. Het ondervindt geen remming door glucose-6-P,
de insuline stimuleert zijn expressie.
Hexokinase komt al in actie bij kleine hoeveelheden glucose en wordt
geremd door glucose-6-P.
,Wanneer een glucosemolecuul een cel in getransporteerd wordt en omgezet in
glucose-6-P, kan het de cel niet meer uit. De fosfaatgroep is hier de reden voor.
Dit proces heet compartimentalisatie en gebeurd ook op orgaanniveau.
Verschillende organen hebben andere transporters en enzymen voor het
transport/opslag van glucose. In de spieren zit GLUT4 in cytoplasmatische
blaasjes, deze komen naar het membraanoppervlak zodra een insulinereceptor
gestimuleerd wordt. Hierdoor zijn de spieren geen primaire gebruikers van de
voedingsstoffen.
Hormonen en neurotransmitters kunnen de enzymen van de stofwisseling ook
inhiberen of exhiberen.
Transport
Het lichaam transporteert stoffen om reacties te versnellen en voor
compartimentalisatie.
Passief transport: stof A gaat met de diffusiegradiënt mee naar binnen
o Pore (nongated channel): een kanaal dat altijd open staat;
o Channel (gated pore): een kanaal dat open en dicht kan staan.
[meer glucose, (…) depolarisatie membraan, Ca kanaal opent, Ca de
cel in, insuline naar de bloedbaan]
o Carrier (gated channel): een kanaal die nooit volledig open staat: of
alleen buiten, of alleen naar binnen.
Actief transport: stoffen worden getransporteerd door middel van ATP.
Dit kan tegen de diffusiegradiënt in. Bijvoorbeeld de Na-K pomp.
Secundair actief transport: doordat stof A een sterkt diffusiegradiënt
naar binnen gericht heeft kan stof B meereizen met dit transport (ook
tegen de diffusiegradiënt in). Stof B is nodig voor het transport van stof A.
Bijvoorbeeld de Na-glucose cotransporter of de Na-amino acid
cotransporter.
Tussencollege (Glucosehuishouding)
Glucose als energiebron
Het lichaam heeft 200 gram glucose per dag nodig (= basisbehoefte). 80%
hiervan wordt gebruikt door de hersenen en de rode bloedcellen. De hersenen
hebben glucose nodig omdat alleen glucose door de blood-brain barrier kan. In de
rode bloedcellen hebben geen organellen en kunnen dus geen andere stoffen
opnemen.
Glucose kan opgenomen worden door passief transport, ook wel de
gefaciliteerde diffusie (GLUT familie). De opname in de dunne darm gebeurd via
actief transport. Glucose moet dan namelijk van een lage concentratie in het
lumen naar een hoge concentratie van glucose in de cel verplaatsen, dit is tegen
de concentratiegradiënt in. Via SGLT’s wordt glucose samen met natrium (die met
zijn gradiënt mee gaat) opgenomen, dit noem je secundair actief transport.
De cel wilt namelijk een lage
natriumconcentratie en pompt natrium dus
actief de cel uit via een Na-K pomp.
, Glucose in de cellen wordt omgezet tot pyruvaat, dit noem je glycolyse (+ 2
ATP). Pyruvaat kan in situaties zonder zuurstof omgezet worden tot lactaat, wat
verzuring kan veroorzaken. Deze omzetting levert relatief weinig ATP op.
Wanneer er genoeg zuurstof aanwezig is, kan pyruvaat de mitochondriën in en
daar de citroenzuurcyclus in gaan, waarbij het afgebroken wordt tot CO2 en
H2O. Hierbij levert 1 glucosemolecuul, 32 ATP moleculen op. Dit is dus een veel
efficiëntere route.
Waar komt glucose vandaan?
Glucose halen we vooral uit koolhydraten uit ons voedsel. Als dit opraakt (3 uur
na de maaltijd) vind er glycogenolyse in de lever, waarbij glycogeen afgebroken
wordt tot glucose. Ook kan de lever nieuwe synthese van glucose plaatsvinden,
dit heet gluconeogenese.
Glucose uit voeding: de meeste maaltijden bevatten een mix van mono- en
polysachariden. In de darm worden deze afgebroken tot monosachariden
die een darmcel op kan nemen. Deze worden in de vorm van glucose
afgegeven aan het bloed.
o Glycemische index (GI) = een maat voor de opneemsnelheid van
het koolhydraat in het bloed. Een lagere GI, betekend een tragere
opname.
Glucose uit glycogeen: start een paar uur na de maaltijd.
o Glycogenese (synthese): door het hexokinase wordt glucose
omgezet naar glucose-6-P. In plaats van verder te gaan in de
glycolyse wordt glucose-6-P omgezet naar glucose-1-P. Het enzym
glycogeen-synthase kan dit molecuul vervolgens inbouwen in de
polysacharideketen, deze wordt dus langer.
o Glycogenolyse (afbraak): de fosforylering van glycogeen, zorgt
voor de vorming van glucose-1-P dat weer omgezet wordt door
glucose-6-P. Het enzym glucose-6-fosfatase komt alleen in de lever
tot uiting en kan glucose-6-P omzetten in glucose. In spiercellen kan
glucose-6-P dus niet meer omzetten tot glucose en is dus alleen
voor eigen gebruik via de glycolyse-route.
Glucose via gluconeogenese: vindt plaats in de lever (en nieren bij
extreem vasten). Substraten van gluconeogenese zijn: glycerol, lactaat en
aminozuren. Het vindt een paar uur na de maaltijd pas plaats en is na 30
uur na de maaltijd, de enige glucosebron.
Regulatie glucose homeostase
De gemiddelde bloedsuikerwaarde ligt tussen de 4 en 6 mM en wordt sterk
gereguleerd door de afgifte van insuline en glucagon. Insulinelevels gaan
omhoog na een maaltijd en zorgen voor de opname van glucose. Glucagonlevels
gaan op dit moment omlaag en stijgen bij lage glucosewaarden. De α-cellen
(20%) in de eilandjes van langerhans, produceren glucagon. De β-cellen (70%)
in de eilandjes van langerhans, produceren insuline.
Insuline productie:
1. Glucose import via GLUT2 in β-cellen -> lage affiniteit dus alleen import bij
hele hoge glucoseconcentraties;
2. Hoog ATP/ADP ratio -> door oxidatie veel ATP in de cel;
