2019-2020
Samenvatting
moleculen
Metabolisme
Moleculen - Periode 3
Door Nicole (studente BMW)
,Inhoudsopgave
Basisconcepten metabolisme.................................................................................................................4
ATP.....................................................................................................................................................5
Fosforyloverdrachtspotentiaal........................................................................................................5
Verbranding en vorming van ATP...................................................................................................6
Elektronendragers..............................................................................................................................7
Vitamines........................................................................................................................................8
Regulatie van de metabole processen................................................................................................9
Biologische membranen.......................................................................................................................10
Fosfolipiden......................................................................................................................................10
Glycolipiden..................................................................................................................................11
Steroïden......................................................................................................................................11
Vloeibaarheid van membranen........................................................................................................12
Opslag van triacylglycerol.................................................................................................................12
Signaaltransductie............................................................................................................................13
Membraaneiwitten...........................................................................................................................13
Beweging van membranen...............................................................................................................14
Transport door membranen.................................................................................................................15
Transportproces...............................................................................................................................16
ATP aangedreven pompen...............................................................................................................18
Natriumkalium pomp....................................................................................................................19
De Ca2+ pomp................................................................................................................................22
Gap junctions................................................................................................................................23
Glycolyse en gluconeogenese...............................................................................................................24
Glycolyse...........................................................................................................................................24
Stadium 1......................................................................................................................................27
Stadium 2......................................................................................................................................28
Metabolisme van pyruvaat...............................................................................................................31
Omzetting in ethanol....................................................................................................................31
Omzetting in lactaat......................................................................................................................31
Omzetting in CO2 en H2O...............................................................................................................32
Regulatie van de glycolyse................................................................................................................32
Gluconeogenese...............................................................................................................................33
Energiekosten van gluconeogenese.............................................................................................37
Regulatie van de gluconeogenese................................................................................................37
1
, Cellulaire ademhaling.......................................................................................................................39
Transport van pyruvaat................................................................................................................40
Citroenzuurcyclus.................................................................................................................................41
Fase 1 - Oxidatieve decarboxylering.................................................................................................42
Fase 2 - Regeneratie van oxaloacetaat.............................................................................................43
Netto reactievergelijking..................................................................................................................44
Regulatie van het pyruvaat dehydrogenase complex.......................................................................45
Aanvulling van tussenproducten van de citroenzuurcyclus..............................................................46
Overdracht cytoplasmatische elektronen via shuttles......................................................................47
Volledige verbranding van glucose...................................................................................................49
Glycogeenmetabolisme........................................................................................................................49
Glycogenolyse...................................................................................................................................50
Synthese van glycogeen....................................................................................................................52
Pentosefosfaatpad................................................................................................................................53
Verband pentosefosfaatpad en glucose metabolisme.....................................................................56
Vetzuren...............................................................................................................................................58
Nomenclatuur...................................................................................................................................59
Opslag van vetzuren.........................................................................................................................60
Opname van vetzuren......................................................................................................................60
Afbraak van vetten...........................................................................................................................60
Lipolyse.........................................................................................................................................61
Activering van vetzuren................................................................................................................61
Vetzuuroxidatie............................................................................................................................63
Ketogenese.......................................................................................................................................66
Insuline deficiëntie.......................................................................................................................67
Vetzuursynthese...................................................................................................................................68
Transport van acetyl CoA..................................................................................................................69
Activering van acetyl CoA.................................................................................................................70
Koppeling aan acyl-dragereiwit........................................................................................................70
Vetzuursynthase...........................................................................................................................72
Opname van aminozuren.....................................................................................................................76
Ubiquitinering...................................................................................................................................77
Proteasoom......................................................................................................................................77
Afbraak van aminozuren tot metabolische tussenproducten...........................................................79
Afbraak tot pyruvaat.....................................................................................................................80
Afbraak tot oxaloacetaat..............................................................................................................81
2
, Afbraak tot α-ketoglutaraat..........................................................................................................81
Afbraak tot succinyl CoA...............................................................................................................81
Afbraak van aromatische aminozuren..........................................................................................82
Deaminering.................................................................................................................................82
Ureumcyclus.........................................................................................................................................83
Synthese van aminozuren....................................................................................................................87
Mitochondriën en celfuncties...............................................................................................................88
Integratie van het metabolisme...........................................................................................................90
Enzymregulatie.................................................................................................................................90
Metabole kruispunten en regelpunten.............................................................................................91
Locaties van metabole processen in een cel.................................................................................97
3
, Basisconcepten metabolisme
Metabolisme of stofwisseling is het geheel van anabole en katabole reacties.
Anabolisme Er worden moleculen opgebouwd, dit kost energie.
Katabolisme Er worden moleculen afgebroken, dit levert energie.
De afbraak van voedingsmiddelen verloopt in drie fasen:
1. Grotere moleculen uit voedsel worden opgesplitst in kleinere moleculen.
2. Monomeren worden verder afgebroken tot acetyl CoA.
3. Acetyl CoA wordt volledig geoxideerd tot CO 2, H2O en ATP.
Deze fase bestaat uit de citroenzuurcyclus (krebscyclus) en oxidatieve fosforylering.
Figuur 1 Verschillende stadia van het katabolisme.
ATP is verantwoordelijk voor beweging, transport en biosynthese. Mensen zijn chemotrofe
organismen, dit houdt in dat er ATP gemaakt moet worden uit de oxidering van voedingsstoffen.
Autotrofe organismen, zoals planten, kunnen ATP uit zonlicht maken.
4
, ATP
Het grootste deel van het katabolisme bestaat uit reacties die energie onttrekken aan brandstoffen
zoals koolhydraten en vetten en deze omzetten in ATP. Dit is een negatief geladen en energierijk
molecuul, omdat de trifosfaateenheid twee fosfo-anhydride bindingen bevat. Bij de hydrolyse van
ATP komt deze energie vrij. De ontleding van ATP in AMP en PP i is irreversibel. De teruggaande
reactie verloopt namelijk zeer moeizaam.
Een reactie die oorspronkelijk thermodynamisch ongunstig is, kan mogelijk worden gemaakt door de
koppeling aan ATP hydrolyse. ATP dient dus als een energiekoppelingsmiddel.
Figuur 2 Verschillende eigenschappen van ATP.
CTP, GTP en UTP bevatten net zoveel energie als ATP, maar worden door andere enzymen gemaakt
en hebben zodoende ook andere functies.
Het systeem van vorming en verbruik van ATP is zeer dynamisch. Elk ATP molecuul wordt binnen één
minuut na de vorming gebruikt. De omzetsnelheid van ATP is dus zeer groot.
Fosforyloverdrachtspotentiaal
Sommige verbindingen in biologische systemen hebben zelfs een hoger
fosforyloverdrachtspotentiaal dan dat van ATP. Deze verbindingen omvatten fosfo-enolpyruvaat
(PEP), 1,3-bifosfoglyceraat (1,3-BPG) en creatinefosfaat. PEP kan dus zijn fosfaatgroep overbrengen
naar ADP om ATP te vormen. Deze overdracht is een van de manieren waarop ATP wordt
gegenereerd bij de afbraak van suikers. Het is van belang dat ATP een fosforyloverdrachtspotentiaal
heeft dat tussen biologisch belangrijk gefosforyleerde moleculen ligt. Door deze tussenpositie, kan
ATP efficiënt functioneren als een drager van fosfaatgroepen.
5
Samenvatting
moleculen
Metabolisme
Moleculen - Periode 3
Door Nicole (studente BMW)
,Inhoudsopgave
Basisconcepten metabolisme.................................................................................................................4
ATP.....................................................................................................................................................5
Fosforyloverdrachtspotentiaal........................................................................................................5
Verbranding en vorming van ATP...................................................................................................6
Elektronendragers..............................................................................................................................7
Vitamines........................................................................................................................................8
Regulatie van de metabole processen................................................................................................9
Biologische membranen.......................................................................................................................10
Fosfolipiden......................................................................................................................................10
Glycolipiden..................................................................................................................................11
Steroïden......................................................................................................................................11
Vloeibaarheid van membranen........................................................................................................12
Opslag van triacylglycerol.................................................................................................................12
Signaaltransductie............................................................................................................................13
Membraaneiwitten...........................................................................................................................13
Beweging van membranen...............................................................................................................14
Transport door membranen.................................................................................................................15
Transportproces...............................................................................................................................16
ATP aangedreven pompen...............................................................................................................18
Natriumkalium pomp....................................................................................................................19
De Ca2+ pomp................................................................................................................................22
Gap junctions................................................................................................................................23
Glycolyse en gluconeogenese...............................................................................................................24
Glycolyse...........................................................................................................................................24
Stadium 1......................................................................................................................................27
Stadium 2......................................................................................................................................28
Metabolisme van pyruvaat...............................................................................................................31
Omzetting in ethanol....................................................................................................................31
Omzetting in lactaat......................................................................................................................31
Omzetting in CO2 en H2O...............................................................................................................32
Regulatie van de glycolyse................................................................................................................32
Gluconeogenese...............................................................................................................................33
Energiekosten van gluconeogenese.............................................................................................37
Regulatie van de gluconeogenese................................................................................................37
1
, Cellulaire ademhaling.......................................................................................................................39
Transport van pyruvaat................................................................................................................40
Citroenzuurcyclus.................................................................................................................................41
Fase 1 - Oxidatieve decarboxylering.................................................................................................42
Fase 2 - Regeneratie van oxaloacetaat.............................................................................................43
Netto reactievergelijking..................................................................................................................44
Regulatie van het pyruvaat dehydrogenase complex.......................................................................45
Aanvulling van tussenproducten van de citroenzuurcyclus..............................................................46
Overdracht cytoplasmatische elektronen via shuttles......................................................................47
Volledige verbranding van glucose...................................................................................................49
Glycogeenmetabolisme........................................................................................................................49
Glycogenolyse...................................................................................................................................50
Synthese van glycogeen....................................................................................................................52
Pentosefosfaatpad................................................................................................................................53
Verband pentosefosfaatpad en glucose metabolisme.....................................................................56
Vetzuren...............................................................................................................................................58
Nomenclatuur...................................................................................................................................59
Opslag van vetzuren.........................................................................................................................60
Opname van vetzuren......................................................................................................................60
Afbraak van vetten...........................................................................................................................60
Lipolyse.........................................................................................................................................61
Activering van vetzuren................................................................................................................61
Vetzuuroxidatie............................................................................................................................63
Ketogenese.......................................................................................................................................66
Insuline deficiëntie.......................................................................................................................67
Vetzuursynthese...................................................................................................................................68
Transport van acetyl CoA..................................................................................................................69
Activering van acetyl CoA.................................................................................................................70
Koppeling aan acyl-dragereiwit........................................................................................................70
Vetzuursynthase...........................................................................................................................72
Opname van aminozuren.....................................................................................................................76
Ubiquitinering...................................................................................................................................77
Proteasoom......................................................................................................................................77
Afbraak van aminozuren tot metabolische tussenproducten...........................................................79
Afbraak tot pyruvaat.....................................................................................................................80
Afbraak tot oxaloacetaat..............................................................................................................81
2
, Afbraak tot α-ketoglutaraat..........................................................................................................81
Afbraak tot succinyl CoA...............................................................................................................81
Afbraak van aromatische aminozuren..........................................................................................82
Deaminering.................................................................................................................................82
Ureumcyclus.........................................................................................................................................83
Synthese van aminozuren....................................................................................................................87
Mitochondriën en celfuncties...............................................................................................................88
Integratie van het metabolisme...........................................................................................................90
Enzymregulatie.................................................................................................................................90
Metabole kruispunten en regelpunten.............................................................................................91
Locaties van metabole processen in een cel.................................................................................97
3
, Basisconcepten metabolisme
Metabolisme of stofwisseling is het geheel van anabole en katabole reacties.
Anabolisme Er worden moleculen opgebouwd, dit kost energie.
Katabolisme Er worden moleculen afgebroken, dit levert energie.
De afbraak van voedingsmiddelen verloopt in drie fasen:
1. Grotere moleculen uit voedsel worden opgesplitst in kleinere moleculen.
2. Monomeren worden verder afgebroken tot acetyl CoA.
3. Acetyl CoA wordt volledig geoxideerd tot CO 2, H2O en ATP.
Deze fase bestaat uit de citroenzuurcyclus (krebscyclus) en oxidatieve fosforylering.
Figuur 1 Verschillende stadia van het katabolisme.
ATP is verantwoordelijk voor beweging, transport en biosynthese. Mensen zijn chemotrofe
organismen, dit houdt in dat er ATP gemaakt moet worden uit de oxidering van voedingsstoffen.
Autotrofe organismen, zoals planten, kunnen ATP uit zonlicht maken.
4
, ATP
Het grootste deel van het katabolisme bestaat uit reacties die energie onttrekken aan brandstoffen
zoals koolhydraten en vetten en deze omzetten in ATP. Dit is een negatief geladen en energierijk
molecuul, omdat de trifosfaateenheid twee fosfo-anhydride bindingen bevat. Bij de hydrolyse van
ATP komt deze energie vrij. De ontleding van ATP in AMP en PP i is irreversibel. De teruggaande
reactie verloopt namelijk zeer moeizaam.
Een reactie die oorspronkelijk thermodynamisch ongunstig is, kan mogelijk worden gemaakt door de
koppeling aan ATP hydrolyse. ATP dient dus als een energiekoppelingsmiddel.
Figuur 2 Verschillende eigenschappen van ATP.
CTP, GTP en UTP bevatten net zoveel energie als ATP, maar worden door andere enzymen gemaakt
en hebben zodoende ook andere functies.
Het systeem van vorming en verbruik van ATP is zeer dynamisch. Elk ATP molecuul wordt binnen één
minuut na de vorming gebruikt. De omzetsnelheid van ATP is dus zeer groot.
Fosforyloverdrachtspotentiaal
Sommige verbindingen in biologische systemen hebben zelfs een hoger
fosforyloverdrachtspotentiaal dan dat van ATP. Deze verbindingen omvatten fosfo-enolpyruvaat
(PEP), 1,3-bifosfoglyceraat (1,3-BPG) en creatinefosfaat. PEP kan dus zijn fosfaatgroep overbrengen
naar ADP om ATP te vormen. Deze overdracht is een van de manieren waarop ATP wordt
gegenereerd bij de afbraak van suikers. Het is van belang dat ATP een fosforyloverdrachtspotentiaal
heeft dat tussen biologisch belangrijk gefosforyleerde moleculen ligt. Door deze tussenpositie, kan
ATP efficiënt functioneren als een drager van fosfaatgroepen.
5
