Samenvatting module A Mens en Dierkunde 2 (HAP-20306) Nienke Klerks

Mens en Dierkunde 2 (HAP-20306)
Samenvatting Module A
Nienke Klerks
2015-2016

Thema 2.5: Verteringssysteem & Energie
Hoofdstuk 14: Energie metabolism en thermoregulatie
Phys Chapter 3: Cell metabolism
ATP: The medium of energie exchange
Energie moet eerst worden opgeslagen voordat het gebruikt kan worden. cellen
gebruiken energie op ATP (adenosine trifosfaat) te synthetiseren. Het wordt
gemaakt uit ADP (adenine difosfaat) en een fosfaat met de volgende reactie: ADP
+ P + energie ATP (+H2O). de energie die nodig is om 1 ATP molecuul te
maken is 7 kcal. Fosforylatie = reactie waarbij een P toegevoegd wordt. ATP
synthese gaat via 2 processen:
- Substrate-level phosforylatie = fosfaatgroep van een molecuul aan de ADP,
dus:
X-P +ADP ATP + X
- Osidatieve Fosforylering = ADP bindt aan een vrije fosfaat, dus:
ADP + P ATP
Deze laatste heeft een electronen transportsysteem nodig in mitochondria en
zuurstof. ATP kan ook gebruikt worden als energie-opslag waarna het dan
afgebroken wordt tot ADP om energie te krijgen:
ATP (+H2O)  ADP + P + energie. Dit wordt ook wel de ATP hydrolyse genoemd
omdat water de reactant is. De verbinding tussen de ATP en 1 van zijn P wordt
een high-energy phosphate bond genoemd.

Glucose Oxidation: The central reaction of energy metabolism
Reactie tussen zuurstof en glucose: C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + energie.
Deze energie kan gebruikt worden in cellen.
Als cellen de glucose oxidatie gebruiken om ATP te maken wordt energie die
hierbij vrijkomt gebruikt voor processen van de ATP synthese die energie nodig
hebben. oxidatie van 1 mol glucose is genoeg voor 98 mol ATP. Totale reactie voor
energie uit glucose: C6H12O6 + 6O2 + 38 ADP +38P  6CO2 + 6H2O +38 ATP.
Er komt dus meer energie vrij dan er gebruikt wordt in de ATP synthese (Figuur
13). De overige energie is warmte.

Stages of glucose oxidation: Glycolysis, the krebs cycle and oxidative
phosphorylation
Oxidatie van glucose gebeurd in 3 stadia:
1. Glycolyse in het cytosol. Het spitsen van suiker is 10 stappen met andere
enzymen. Elke glucose molecuul worden afgebroken tot 2 moleculen
pyruvaat. De algemene resultaten:
a. Aan het einde zijn er 2 pyruvaatmoleculen
b. Tijdens het proces worden 2 ADP moleculen gebruikt en 4 gemaakt
dus netto 2 ontstaan
c. 2 moleculen NAD+ zijn gereduceert warbij 2 moleculen NADH
ontstaan
d. De reactie is dus: glucose + 2NAD+ + 2ADP +2P 2 pyruvaat +
2NADH + 2H+ +2ATP
e. Geen zuurstof gebruikt en CO2 afgestoten




Nienke KlerksSamenvatting module A Mens en Dierkunde 2 (HAP-20306) 1

, 2. Het Krebs cyclus in de mitochondriale matrix. Een cyclisch proces. Eerst is
er een linking step: Pyruvaat + 2 CoA + 2NAD+ + 2H2O 2 acetyl CoA +
2NADH + 2H+ + 2CO2
Vervolgens volgt het Krebs cyclus, netto resultaten:
a. Aan het einde van een Krebs cyclus zijn er 2 CO2 moleculen
ontstaan
b. Er wordt maar 1 ATP molecuul geproduceert
c. In totaal worden er 3NADH en H+ moleculen gevormd en 1FADH2
d. Het eindproduct is oxaloacetaat wat weer kan reageren met acetyl
CoA
e. Totale reactie: acetyl CoA + 3NAD+ + FAD + ADP + P +
3H2O2CO2 + 3NADH + 3H+ +FADH2 + ATP
f. Dus na deze stap 4 ATP moleculen.
3. Oxidatieve fosforylering in de binnenste mitochondriale membraan:
bestaat uit 2 processen:
a. Elektron transport chain: Transport in de binnenste mitochondriale
membraan van H atomen of elektronen waarbij energie vrij komt.
NADH + H+ en FADH2 laten elektronen los in de keten waaruit
energie vrijkomt. In de keten zitten componenten (cytochromen en
iron-sulfer proteins, coenzym Q). de netto reactie is: NADH + H+ +
½ O2  NAD+ + H2O + energie. De energie die hierbij vrijkomt kan
vervolgens omgezet worden. worden steeds 3 ATP moleculen
gemaakt.
b. Chemiosmotic coupling: winning van energie om ATP te maken.
Elektronen worden opgevangen voor de ATP synthese die
gekatalyseert wordt door ATP synthase. Energie wordt gebruikt om
H+ ionen over de membraan te verplaatsen waardoor een gradient
onstaat. De opgeslagen energie gaan door ATP synthase die van elk
paar elektronen 3 ATP moleculen maakt en 2 van de elektronen van
FADH2. De totaalreactie van oxidatieve Fosforylering wordt: 10
NADH + 10 H+ + 2FADH2 + 34 ADP + 34 P + 6O210NAD+ +
2FAD + 12 H2O + 34 ATP
Totaaloverzicht: figuur 22
Voor het proces is voldoende zuurstof nodig anders wordt er geen NAD+
gemaakt. Als dit er niet is kan het enzym lactaat dehydrogenase (LDH) pyruvaat
met NADH+ en H+ omzetten in lactaat en NAD+. Deze NAD+ kan gebruikt
worden in de reactie. Dit kan niet te lang doorgaan want dan verzuurt de lactaat
het bloed en het is dodelijk voor cellen. Lactaat kan weer omgezet worden in
glucose in de lever door gluconeogenese. Dit wordt ook wel het Cori cycle
genoemd.

Energy storage and use: Metabolism of carbohydrates, fats and proteins
Naast glucose kan het lichaam ook vetten en eiwitten gebruiken als een
energiebron. Als er veel glucose is kan dit ook gebruikt worden om vetten,
eiwitten en glycogeen (grote glucose opslagmoleculen) te maken. Sommige
stappen van het cyclus kunnen ook andersom plaatsvinden en dan komen er
andere producten uit, dit zijn bypass reactions. Goed overzicht hiervan in figuur
24. De reacties kunnen niet tegelijk verlopen, ze gebeuren met verschillende
enzymen.
Gycogeen is een ketenmolecuul dat gevonden wordt bij dieren, wat bij planten
zetmeel is. De meeste glucosemoleculen worden eerst opgeslagen in glycogeen
en daarna pas gesynthetiseerd. Dit proces wordt glycogenese genoemd en
gebeurd voornamelijk in lever en skeletspieren. Glycogeen afbreken tot
glucosemoleculen heet de glycogenolyse.



Nienke KlerksSamenvatting module A Mens en Dierkunde 2 (HAP-20306) 2