Samenvatting Mens als Systeem 1
Uit het boek van Stryer
Stryer: 12.4
Membraan lipiden zorgen voor een permeabele grens en vormen daarbij
compartementen, terwijl specifieke eiwitten de rest van de membraanfuncties op
zich nemen. Membranen verschillen in hoeveelheid eiwitten, afhankelijk van de
functie. Membraan eiwitten zijn periferaal of integraal.
- Integraal: interacteren met de membraan lipiden, liggen er echt tussen
(non-polair).
- Periferaal: zijn gebonden aan membranen aan de hoofdgroepen van lipiden
door electrostatische- en waterstofbruggen (polair). Kan verstoord worden
door verandering pH of toevoeging zout.
Drie verschillende membraan eiwitten:
- Membrane-spanning door alfa-helix:
Bacteriorhodopsin > ze gebruiken licht voor de transport van protonen.
Bestaan uit 7 alfa-helices (non-polair en sommige geladen). Meest
voorkomend.
- Channel eiwit van bèta-strands:
De bèta-strands zijn gebonden aan de volgende strand in
tegenovergestelde richting door waterstofbruggen. De buitenkant van de
pore die hierdoor gevormd wordt is nonpolair, de binnenkant is polar
(hydrofiel).
- Deels in membraan gebonden:
Het eiwit ligt grotendeels langs de buitenkant van membraan, gebonden
aan alfa-helices. De alfa-helices lopen van in membraan naar eiwit.
Prostaglandin H2 synthase 1 (ligt langs membraan) zorgt voor de
verandering van arachidoniczuur in prostaglandin H2, door cyclooxygenase
en peroxidase. Prostaglandin stimuleert inflammatie. Aspirine blokkeert
een tunnel en voorkomt daarmee prostaglandin synthese door de
cyclooxygenase activiteit van de synthase te remmen.
Eiwitten die interacteren met hydrofobe delen van membraan hebben non-polaire
aminozuur zijketens, de delen die met waterrijke deel interacteren zijn hydrofiel.
Het doorbreken van een waterstofbrug in een membraan is ongewenst, want
weinig water is beschikbaar voor de polaire groepen.
15.2 ATP = Free energy
De energie eenheid die gebruikt wordt door het lichaam is adenosine trifosfaat,
oftewel ATP. ATP is een nucleotide en bestaat uit een adenine (ribose) en 3
fosfaat groepen. Actief ATP heeft vaak Mg2+ of Mn2+ gebonden. De rol van ATP
is carrier voor energie. ATP is een energierijk molecuul door de 3 fosfaat groepen
die met elkaar verbonden zijn door middel van 2 fosfoanhydride bindingen. Er
wordt veel energie gewekt als ATP wordt omgezet in ADP + Pi, of wanneer ATP in
AMP + PPi wordt omgezet.
De vrije energie wordt gebruikt in reactie die energie nodig hebben, bijvoorbeeld
spier contractie. Deze ATP-ADP cyclus is belangrijk voor energie uitwisseling.
Sommige biosynthetische reacties lopen op andere vormen van ATP, zoals GTP
(GDP), UTP (UDP) of CTP (CDP) (dit zijn bijna dezelfde moleculen alleen hebben ze
een andere ribose groep). Ze worden gefosforyleerd door nucleoside mono/di-
fosfaat kinase.
,NAD+ en FAD zijn belangrijke elektronen carriers.
De hydrolyse van n ATP moleculen verandert de gekoppelde reactie in een
equilibrium ratio met een factor van 108n.
Waarom is ATP zo’n efficiënte P donor?
1. Resonance stabilization:
ADP en P hebben meer resonance stabilisatie dan ATP.
2. Electrostatic repulsion:
Bij een pH van 7 wordt er door ATP 4 negatieve ladingen gedragen, die
elkaar afstoten. Als ATP wordt gehydrolyseerd is dit opgelost.
3. Stabilization due to hydration:
Meer water kan beter binden aan ADP en P, waardoor deze stabieler zijn
dan ATP.
Fosfoenolpyruvaat (PEP), 1,3-bisfosfoglyceraat en creatine fosfaat kunnen meer
energie vrijlaten dan ATP. ATP is dus eigenlijk alleen een carrier van P groepen.
Hoofdstuk 16
Glycolyse = zet 1 glucose molecuul om in 2 pyruvaat, met de productie van 2
ATP. In het cytoplasma en is anaeroob.
Amylase kan de alfa-1,4 binding afbreken van glycogeen, maar niet de alfa-1,6
binding.
Glycolyse:
1. Glucose gaat de cel in door speciale transporters en wordt meteen
gefosforyleerd tot glucose-6-fosfaat (door hexokinase), zodat het de cel
niet meer uit kan en zodat het instabiel wordt. Hexokinase heeft een
metaal-ion nodig om een complex met ATP te vormen zo P over te dragen.
2. Glucose-6-fosfaat wordt geisomeriseerd tot fructose-6-fosfaat (door
fosfoglucose isomerase), waarbij een aldose in een ketose veranderd is.
3. Fructose-6-fosfaat wordt gefosforyleerd in fructose-1,6-bisfosfaat (door
fosfofructokinase, PFK). Dit enzym bepaalt de snelheid van de glycolyse.
4. Fructose-1,6-bisfosfaat wordt gescheiden in glyceraldehyde-3-fosfaat (GAP)
en dihydroxyaceton fosfaat (DHAP), door aldolase. DHAP wordt omgezet in
GAP (door triose fosfaat isomerase), zodat die ook gebruikt kan worden in
de verdere glycolyse. Tot hier zijn er 2 ATP moleculen verbruikt.
5. GAP wordt omgezet in 1,3-bisfosfoglyceraat (1,3-BPG), door
glyceraldehyde-3-fosfaat dehydrogenase. NADH wordt gevormd.
6. 1,3-BPG wordt omgezet in 3-fosfoglyceraat, door fosfoglyceraat kinase.
Hierbij wordt ATP gevormd.
7. Uit 3-fosfoglyceraat wordt 2-fosfoglyceraat gevormd, door fosfoglyceraat
mutase. Eigenlijk wordt hierbij een tussenproduct gevormd (2,3-
bisfosfaatglyceraat), die meteen weer wordt verwerkt. Een
intermoleculaire shift vindt plaats.
8. Er wordt fosfoenolpyruvaat gevormd, waarbij een dubbele binding
ontstaat.
9. Hieruit wordt de stabiele vorm pyruvaat (keton) gevormd. Door pyruvaat
kinase. De omzetting van enol naar keton zorgt voor een hoog potentiaal,
waarbij dus ook ATP gevormd wordt.
Netto zijn er nu 2 ATP moleculen gevormd, vanaf stap 5 wordt elke cyclus 2 keer
doorlopen. NAD+ wordt in stap 5 verbruikt en omgezet in NADH. Om de cyclus
gaande te houden, moet het ook weer terug gevormd worden. Pyruvaat kan
omgezet worden in:
1. Ethanol (anaeroob):
, Pyruvaat wordt eerst omgezet in acetaldehyde door pyruvaat
decarboxylase. Co-factor thiamine (B1) is hiervoor nodig. Vervolgens wordt
acetaldehyde omgezet in ethanol door alcohol dehydrogenase, waarbij
NAD+ gevormd wordt.
2. Lactaat (anaeroob):
Pyruvaat wordt omgezet in lactaat door lactaat dehydrogenase, waarbij
NADH wordt omgezet in NAD+.
3. CO2 (citroenzuurcyclus, aeroob):
Pyruvaat wordt omgezet in Acetyl-CoA, waarbij NADH wordt gevormd.
Verder in het proces, wordt NADH weer omgezet in NAD+.
Wanneer je fructose of galactose hebt, kun je ze omzetten in onderdelen van de
glycolyse zodat ze uiteindelijk ook energie opleveren.
Fructose wordt in de lever omgezet in fructose-1-fosfaat door fructokinase. Deze
valt vervolgens uiteen in GAP en DHAP. In andere weefsels wordt fructose
gefosforyleerd tot fructose-6-fosfaat door hexokinase.
Galactose wordt in 4 stappen omgezet:
1. Galactose wordt omgezet in galactose-1-fosfaat door galactokinase.
2. Galactose-1-fosfaat + UDP-glucose > UDP-galactose en glucose-1-fosfaat.
3. UDP-galactose wordt omgezet in UDP-glucose. Glucose-1-fosfaat wordt
geïsomeriseerd in glucose-6-fosfaat door fosfoglucomutase.
Glycolyse in de spieren:
1. Fosfofructokinase:
Veel ATP dan weinig fosfofructokinase, veel AMP dan veel
fosfofructokinase. Dit is een stimulatie voor glycolyse. Verlaagde pH remt
fosfofructokinase.
2. Hexokinase:
Wordt geremd door glucose-6-fosfaat wanneer veel aanwezig. De inhibitie
van fosfofructokinase leidt tot de inhibitie van hexokinase.
3. Pyruvaat kinase (M):
ATP remt pyruvaat kinase zodat de glycolyse langzamer verloopt bij veel
energie. Als snelheid glycolyse toeneemt, dan activeert fructose-1,6-
bisfosfaat een kinase zodat glycolyse bijgehouden kan worden.
Glycolyse in de lever:
1. Fosfofructokinase:
Veel ATP dan weinig fosfofructokinase. Een lage pH is echter geen signaal.
Wordt geremd door citraat, omdat dat teken is dat er genoeg energie is.
Fructose-2,6-bisfosfaat is een activator van fosfofructokinase en neemt toe
naarmate de hoeveelheid fructose-6-fosfaat toeneemt. De glycolyse wordt
dan versneld wanneer glucose aanwezig is.
2. Hexokinase:
Hexokinase werkt hetzelfde, maar de lever heeft ook glucokinase die niet
geremd wordt door glucose-6-fosfaat. Glucokinase fosforyleert glucose
wanneer dit in grote hoeveelheden aanwezig is. De rol van dit enzym is om
glucose-6-fosfaat te maken, voor glycogeen synthese en formatie van
vetzuren.
3. Pyruvaat kinase (L):
Als bloed-glucose laag is, dan leidt de glucagon-getriggerde cAMP cascade
tot fosforylatie van pyruvaat kinase, waardoor activiteit afneemt.
Transporters:
1. GLUT 1 en GLUT 3
Uit het boek van Stryer
Stryer: 12.4
Membraan lipiden zorgen voor een permeabele grens en vormen daarbij
compartementen, terwijl specifieke eiwitten de rest van de membraanfuncties op
zich nemen. Membranen verschillen in hoeveelheid eiwitten, afhankelijk van de
functie. Membraan eiwitten zijn periferaal of integraal.
- Integraal: interacteren met de membraan lipiden, liggen er echt tussen
(non-polair).
- Periferaal: zijn gebonden aan membranen aan de hoofdgroepen van lipiden
door electrostatische- en waterstofbruggen (polair). Kan verstoord worden
door verandering pH of toevoeging zout.
Drie verschillende membraan eiwitten:
- Membrane-spanning door alfa-helix:
Bacteriorhodopsin > ze gebruiken licht voor de transport van protonen.
Bestaan uit 7 alfa-helices (non-polair en sommige geladen). Meest
voorkomend.
- Channel eiwit van bèta-strands:
De bèta-strands zijn gebonden aan de volgende strand in
tegenovergestelde richting door waterstofbruggen. De buitenkant van de
pore die hierdoor gevormd wordt is nonpolair, de binnenkant is polar
(hydrofiel).
- Deels in membraan gebonden:
Het eiwit ligt grotendeels langs de buitenkant van membraan, gebonden
aan alfa-helices. De alfa-helices lopen van in membraan naar eiwit.
Prostaglandin H2 synthase 1 (ligt langs membraan) zorgt voor de
verandering van arachidoniczuur in prostaglandin H2, door cyclooxygenase
en peroxidase. Prostaglandin stimuleert inflammatie. Aspirine blokkeert
een tunnel en voorkomt daarmee prostaglandin synthese door de
cyclooxygenase activiteit van de synthase te remmen.
Eiwitten die interacteren met hydrofobe delen van membraan hebben non-polaire
aminozuur zijketens, de delen die met waterrijke deel interacteren zijn hydrofiel.
Het doorbreken van een waterstofbrug in een membraan is ongewenst, want
weinig water is beschikbaar voor de polaire groepen.
15.2 ATP = Free energy
De energie eenheid die gebruikt wordt door het lichaam is adenosine trifosfaat,
oftewel ATP. ATP is een nucleotide en bestaat uit een adenine (ribose) en 3
fosfaat groepen. Actief ATP heeft vaak Mg2+ of Mn2+ gebonden. De rol van ATP
is carrier voor energie. ATP is een energierijk molecuul door de 3 fosfaat groepen
die met elkaar verbonden zijn door middel van 2 fosfoanhydride bindingen. Er
wordt veel energie gewekt als ATP wordt omgezet in ADP + Pi, of wanneer ATP in
AMP + PPi wordt omgezet.
De vrije energie wordt gebruikt in reactie die energie nodig hebben, bijvoorbeeld
spier contractie. Deze ATP-ADP cyclus is belangrijk voor energie uitwisseling.
Sommige biosynthetische reacties lopen op andere vormen van ATP, zoals GTP
(GDP), UTP (UDP) of CTP (CDP) (dit zijn bijna dezelfde moleculen alleen hebben ze
een andere ribose groep). Ze worden gefosforyleerd door nucleoside mono/di-
fosfaat kinase.
,NAD+ en FAD zijn belangrijke elektronen carriers.
De hydrolyse van n ATP moleculen verandert de gekoppelde reactie in een
equilibrium ratio met een factor van 108n.
Waarom is ATP zo’n efficiënte P donor?
1. Resonance stabilization:
ADP en P hebben meer resonance stabilisatie dan ATP.
2. Electrostatic repulsion:
Bij een pH van 7 wordt er door ATP 4 negatieve ladingen gedragen, die
elkaar afstoten. Als ATP wordt gehydrolyseerd is dit opgelost.
3. Stabilization due to hydration:
Meer water kan beter binden aan ADP en P, waardoor deze stabieler zijn
dan ATP.
Fosfoenolpyruvaat (PEP), 1,3-bisfosfoglyceraat en creatine fosfaat kunnen meer
energie vrijlaten dan ATP. ATP is dus eigenlijk alleen een carrier van P groepen.
Hoofdstuk 16
Glycolyse = zet 1 glucose molecuul om in 2 pyruvaat, met de productie van 2
ATP. In het cytoplasma en is anaeroob.
Amylase kan de alfa-1,4 binding afbreken van glycogeen, maar niet de alfa-1,6
binding.
Glycolyse:
1. Glucose gaat de cel in door speciale transporters en wordt meteen
gefosforyleerd tot glucose-6-fosfaat (door hexokinase), zodat het de cel
niet meer uit kan en zodat het instabiel wordt. Hexokinase heeft een
metaal-ion nodig om een complex met ATP te vormen zo P over te dragen.
2. Glucose-6-fosfaat wordt geisomeriseerd tot fructose-6-fosfaat (door
fosfoglucose isomerase), waarbij een aldose in een ketose veranderd is.
3. Fructose-6-fosfaat wordt gefosforyleerd in fructose-1,6-bisfosfaat (door
fosfofructokinase, PFK). Dit enzym bepaalt de snelheid van de glycolyse.
4. Fructose-1,6-bisfosfaat wordt gescheiden in glyceraldehyde-3-fosfaat (GAP)
en dihydroxyaceton fosfaat (DHAP), door aldolase. DHAP wordt omgezet in
GAP (door triose fosfaat isomerase), zodat die ook gebruikt kan worden in
de verdere glycolyse. Tot hier zijn er 2 ATP moleculen verbruikt.
5. GAP wordt omgezet in 1,3-bisfosfoglyceraat (1,3-BPG), door
glyceraldehyde-3-fosfaat dehydrogenase. NADH wordt gevormd.
6. 1,3-BPG wordt omgezet in 3-fosfoglyceraat, door fosfoglyceraat kinase.
Hierbij wordt ATP gevormd.
7. Uit 3-fosfoglyceraat wordt 2-fosfoglyceraat gevormd, door fosfoglyceraat
mutase. Eigenlijk wordt hierbij een tussenproduct gevormd (2,3-
bisfosfaatglyceraat), die meteen weer wordt verwerkt. Een
intermoleculaire shift vindt plaats.
8. Er wordt fosfoenolpyruvaat gevormd, waarbij een dubbele binding
ontstaat.
9. Hieruit wordt de stabiele vorm pyruvaat (keton) gevormd. Door pyruvaat
kinase. De omzetting van enol naar keton zorgt voor een hoog potentiaal,
waarbij dus ook ATP gevormd wordt.
Netto zijn er nu 2 ATP moleculen gevormd, vanaf stap 5 wordt elke cyclus 2 keer
doorlopen. NAD+ wordt in stap 5 verbruikt en omgezet in NADH. Om de cyclus
gaande te houden, moet het ook weer terug gevormd worden. Pyruvaat kan
omgezet worden in:
1. Ethanol (anaeroob):
, Pyruvaat wordt eerst omgezet in acetaldehyde door pyruvaat
decarboxylase. Co-factor thiamine (B1) is hiervoor nodig. Vervolgens wordt
acetaldehyde omgezet in ethanol door alcohol dehydrogenase, waarbij
NAD+ gevormd wordt.
2. Lactaat (anaeroob):
Pyruvaat wordt omgezet in lactaat door lactaat dehydrogenase, waarbij
NADH wordt omgezet in NAD+.
3. CO2 (citroenzuurcyclus, aeroob):
Pyruvaat wordt omgezet in Acetyl-CoA, waarbij NADH wordt gevormd.
Verder in het proces, wordt NADH weer omgezet in NAD+.
Wanneer je fructose of galactose hebt, kun je ze omzetten in onderdelen van de
glycolyse zodat ze uiteindelijk ook energie opleveren.
Fructose wordt in de lever omgezet in fructose-1-fosfaat door fructokinase. Deze
valt vervolgens uiteen in GAP en DHAP. In andere weefsels wordt fructose
gefosforyleerd tot fructose-6-fosfaat door hexokinase.
Galactose wordt in 4 stappen omgezet:
1. Galactose wordt omgezet in galactose-1-fosfaat door galactokinase.
2. Galactose-1-fosfaat + UDP-glucose > UDP-galactose en glucose-1-fosfaat.
3. UDP-galactose wordt omgezet in UDP-glucose. Glucose-1-fosfaat wordt
geïsomeriseerd in glucose-6-fosfaat door fosfoglucomutase.
Glycolyse in de spieren:
1. Fosfofructokinase:
Veel ATP dan weinig fosfofructokinase, veel AMP dan veel
fosfofructokinase. Dit is een stimulatie voor glycolyse. Verlaagde pH remt
fosfofructokinase.
2. Hexokinase:
Wordt geremd door glucose-6-fosfaat wanneer veel aanwezig. De inhibitie
van fosfofructokinase leidt tot de inhibitie van hexokinase.
3. Pyruvaat kinase (M):
ATP remt pyruvaat kinase zodat de glycolyse langzamer verloopt bij veel
energie. Als snelheid glycolyse toeneemt, dan activeert fructose-1,6-
bisfosfaat een kinase zodat glycolyse bijgehouden kan worden.
Glycolyse in de lever:
1. Fosfofructokinase:
Veel ATP dan weinig fosfofructokinase. Een lage pH is echter geen signaal.
Wordt geremd door citraat, omdat dat teken is dat er genoeg energie is.
Fructose-2,6-bisfosfaat is een activator van fosfofructokinase en neemt toe
naarmate de hoeveelheid fructose-6-fosfaat toeneemt. De glycolyse wordt
dan versneld wanneer glucose aanwezig is.
2. Hexokinase:
Hexokinase werkt hetzelfde, maar de lever heeft ook glucokinase die niet
geremd wordt door glucose-6-fosfaat. Glucokinase fosforyleert glucose
wanneer dit in grote hoeveelheden aanwezig is. De rol van dit enzym is om
glucose-6-fosfaat te maken, voor glycogeen synthese en formatie van
vetzuren.
3. Pyruvaat kinase (L):
Als bloed-glucose laag is, dan leidt de glucagon-getriggerde cAMP cascade
tot fosforylatie van pyruvaat kinase, waardoor activiteit afneemt.
Transporters:
1. GLUT 1 en GLUT 3
