Hoofdstuk 8: Inleiding metabolisme
Begrijpen van de algemene functies en principes van het cellulaire
metabolisme
Wat verstaan we onder metabolisme?
Waar haalt de cel zijn energie vandaan en hoe wordt die efficiënt
getransfereerd?
Hoe synthetiseert de cel zijn biomoleculen?
Deze processen worden uitgevoerd door een geheel aan gecoördineerde
en geïntegreerde chemische reacties
Alles draait om energie en energietransfer
Een cel heeft energie nodig voor verschillende processen : Mechanische
arbeid (spiercontracties,..), actief transport van molecuen, synthese van
biomoleculen.
Verschillende manieren van energieproductie:
Fototrofen: gebruiken energie van zonlicht om biomoleculen te
synthetiseren:
CO2+ H2O -> {CH2O} + O2 (oiv licht)
Chemotrofen: halen energie uit de afbraak van voedingsstoffen uit de
omgeving
{CH2O} + O2 -> CO2 + H2O (verbranding/oxidatie)
Metabolisme kan onderverdeeld worden in 2 klassen
• Katabolisme : afbraak energie komt vrij
• Anabolisme : opbouw/biosynthese vergt energie
Katabole pathways zijn verbonden met de anabole pathways:
• De chemische energie die vrijkomt door de afbraak van
voedingstoffen (koolhydraten, lipiden, eiwitten) moet efficiënt
gebruikt voor het anabolisme.
Men onderscheidt 3 fasen in het katabolisme:
1. Ruwe afbraak van biomoleculen in hun bouwstenen
2. Afbraak van bouwstenen tot kleinere intermediaire moleculen
(pyruvaat, acetylCoA,...)
3. Afbraak tot CO2, H2O en NH3 en vorming van energie
3 fasen in het katabolisme vertrekken apart maar convergeren naar
dezelfde afbraakproducten:
, Verschillende metabole pathways gebruiken gemeenschappelijke
intermediairen (Enkel kijken naar de afbraak van glucose)
Begrijpen van de thermodynamische concepten die zorgen voor het al dan
niet doorgaan van een metabole pathway
Thermodynamisch ongunstige reacties kunnen gedreven worden door
thermodynamisch gunstige reacties:
Metabole weg moet in totaal thermodynamisch gunstig zijn:
DG = negatief: exergonische reactie
DG = positief: endergonische reactie
Additieregel: alle ΔG’s opgeteld moet negatief zijn om de metabole
pathway to laten doorgaan.
Begrijpen van de energie transfer mechanismen dmv ATP en oxidatie
reacties
Energietransfer: ATP
ATP is een energierijke molecule omdat zijn trifosfaat eenheid twee fosfo-
anhydride bindingen bevat
Een grote energie hoeveelheid komt vrij als ATP wordt gehydrolyseerd
• Werkelijke ΔG van ATP hydrolyse is afhankelijk van:
• pH
• Mg2+ / Mn2+ concentratie
• Verhouding ATP/ADP
ATP hydrolyse drijft het metabolisme door het verschuiven van het
evenwicht van gekoppelde reacties (additieregel)
Structurele basis van de hoge fosfaat transfer potentiaal van ATP –
waarom komt er zo veel energie vrij?
1. Resonantie stabilisatie
2. Elektrostatische repulsie
• Bij pH 7 bevat de trifosfaat eenheid van ATP 4 negatieve
ladingen dicht bij elkaar. ADP bevat maar 3 negatieve
ladingen dicht bijeen.
3. Solvatatie
Begrijpen van de algemene functies en principes van het cellulaire
metabolisme
Wat verstaan we onder metabolisme?
Waar haalt de cel zijn energie vandaan en hoe wordt die efficiënt
getransfereerd?
Hoe synthetiseert de cel zijn biomoleculen?
Deze processen worden uitgevoerd door een geheel aan gecoördineerde
en geïntegreerde chemische reacties
Alles draait om energie en energietransfer
Een cel heeft energie nodig voor verschillende processen : Mechanische
arbeid (spiercontracties,..), actief transport van molecuen, synthese van
biomoleculen.
Verschillende manieren van energieproductie:
Fototrofen: gebruiken energie van zonlicht om biomoleculen te
synthetiseren:
CO2+ H2O -> {CH2O} + O2 (oiv licht)
Chemotrofen: halen energie uit de afbraak van voedingsstoffen uit de
omgeving
{CH2O} + O2 -> CO2 + H2O (verbranding/oxidatie)
Metabolisme kan onderverdeeld worden in 2 klassen
• Katabolisme : afbraak energie komt vrij
• Anabolisme : opbouw/biosynthese vergt energie
Katabole pathways zijn verbonden met de anabole pathways:
• De chemische energie die vrijkomt door de afbraak van
voedingstoffen (koolhydraten, lipiden, eiwitten) moet efficiënt
gebruikt voor het anabolisme.
Men onderscheidt 3 fasen in het katabolisme:
1. Ruwe afbraak van biomoleculen in hun bouwstenen
2. Afbraak van bouwstenen tot kleinere intermediaire moleculen
(pyruvaat, acetylCoA,...)
3. Afbraak tot CO2, H2O en NH3 en vorming van energie
3 fasen in het katabolisme vertrekken apart maar convergeren naar
dezelfde afbraakproducten:
, Verschillende metabole pathways gebruiken gemeenschappelijke
intermediairen (Enkel kijken naar de afbraak van glucose)
Begrijpen van de thermodynamische concepten die zorgen voor het al dan
niet doorgaan van een metabole pathway
Thermodynamisch ongunstige reacties kunnen gedreven worden door
thermodynamisch gunstige reacties:
Metabole weg moet in totaal thermodynamisch gunstig zijn:
DG = negatief: exergonische reactie
DG = positief: endergonische reactie
Additieregel: alle ΔG’s opgeteld moet negatief zijn om de metabole
pathway to laten doorgaan.
Begrijpen van de energie transfer mechanismen dmv ATP en oxidatie
reacties
Energietransfer: ATP
ATP is een energierijke molecule omdat zijn trifosfaat eenheid twee fosfo-
anhydride bindingen bevat
Een grote energie hoeveelheid komt vrij als ATP wordt gehydrolyseerd
• Werkelijke ΔG van ATP hydrolyse is afhankelijk van:
• pH
• Mg2+ / Mn2+ concentratie
• Verhouding ATP/ADP
ATP hydrolyse drijft het metabolisme door het verschuiven van het
evenwicht van gekoppelde reacties (additieregel)
Structurele basis van de hoge fosfaat transfer potentiaal van ATP –
waarom komt er zo veel energie vrij?
1. Resonantie stabilisatie
2. Elektrostatische repulsie
• Bij pH 7 bevat de trifosfaat eenheid van ATP 4 negatieve
ladingen dicht bij elkaar. ADP bevat maar 3 negatieve
ladingen dicht bijeen.
3. Solvatatie
