Hoorcolleges stofwisseling
Thema 1: metabologica
- Metabolisme: het geheel van anabole en katabole reacties.
o Anabolisme: opbouwend: kost energie
o Katabolisme: afbrekend: levert energie
- Voeding katabolisme bouwstenen anabolisme biomoleculen (zoals RNA of DNA).
o Tijdens het katabolisme gaat er CO2 uit. Dit is belangrijk om op die manier massa
kwijt te raken. CO2 adem je namelijk weer uit.
o Tijdens het oxideren haal je elektronen weg. Bij oxidatie worden stoffen afgebroken
tot CO2.
Elektronen kunnen niet vrij door de cel heen vliegen dus die zitten op
elektronendragers: dit zijn NADH en FADH2. Hiermee worden elektronen
naar de elektronentransportketen gebracht. Hier wordt ATP gemaakt dat
nodig is tijdens het anabolisme.
Oxidatie (geoxideerde vorm maken): twee waterstoffen en twee elektronen
worden ontkoppeld van het C-atoom: vorming NADH + H +.
o Verschil tussen NADPH en elektronendragers: NADPH heeft reducerend vermogen:
wordt gebruikt in anabole processen.
- Drie belangrijkste macronutriënten:
o Koolhydraten
Vanuit koolhydraten kan je vetzuren maken.
Vanuit koolhydraten kan je sommige aminozuren maken (niet-essentiële
aminozuren).
o Vetzuren
Vanuit vetzuren kan je geen aminozuren maken.
Vanuit vetzuren kan je geen koolhydraten maken (als zoogdieren).
Vetzuren breek je in de Krebscyclus af tot acetyl-CoA.
o Aminozuren
Vanuit aminozuren koolhydraten maken: gluconeogenese
Bij de afbraak van aminozuren zijn ze onderweg altijd een keer acetyl-CoA
geweest, dit betekent dat je er ook altijd vetzuren uit kan maken want
acetyl-CoA is het beginpunt van vetzuursynthese.
Uit 18 van de 20 aminozuren kan je glucose maken.
~1~
, - Enzymklassen:
o Alle enzymen waarbij NAD+, NADH, NADP+, NADPH, FAD en FADH2 bij zijn betrokken,
zijn dehydrogenases. Het enzym heet naar het molecuul waar H + uit wordt gehaald.
o Alle enzymen die ATP gebruiken om een fosfaat in te bouwen in het substraat, heten
kinases.
Bv fosfoenolpyruvaat naar pyruvaat (ADP ATP): dit enzym heet pyruvaat
kinase.
Zelfs deze naam ondanks het feit dat de reactie nooit van pyruvaat
naar PEP gaat verlopen.
o Alle enzymen waar een CO2 in het molecuul komt, heten carboxylases, naar het
substraat waar je het inzet.
- Glycolyse: glucose kan je in de glycolyse afbreken tot 2 pyruvaat.
o Dit verloopt spontaan omdat ΔG < 0. Het verloopt niet altijd spontaan omdat je
soms activeringsenergie nodig hebt.
Gluconeogenese
- Gluconeogenese is de synthese van glucose en is niet volledig mogelijk via omkering van de
glycolyse.
o De onomkeerbare stappen worden omzeild (1,3,10: HK/GK, PFK en pyruvaat kinase).
Het zijn irreversibele enzymen
De ΔG is positief als je direct van pyruvaat naar glucose gaat, dit kan dus
niet.
o Essentieel bij langer vasten
o Dit vindt alleen in de lever plaats: dit is de enige plek waar alle ‘terugweg’ enzymen
aanwezig zijn.
o Gluconeogenese en glycolyse vinden nooit tegelijk plaats.
- Gluconeogenese is het maken van glucose uit niet-koolhydraat precursors.
- Om de ΔG negatief te krijgen bij de gluconeogenese, moet je er ATP instoppen.
- Eerste stap van gluconeogenese om stap 10 van de glycolyse te omzeilen:
o Pyruvaat kan dus niet direct terug naar glucose maar kan wel worden omgezet tot
oxaloacetaat: er komt hier CO2 bij.
Het enzym dat hiervoor verantwoordelijk is, heet dus pyruvaatcarboxylase.
Hier moet je een covalente binding maken: dit kost energie (ATP)
o Oxaloacetaat wordt vervolgens omgezet tot malaat. Hierbij wordt NADH gebruikt en
NAD+ gevormd.
Dit enzym heet dus malaatdehydrogenase.
~2~
, o Malaat gaat het mitochondrion uit en zit dan in het cytosol. Met de cytosolaire vorm
van malaatdehydrogenase maak je weer oxaloacetaat.
o Oxaloacetaat kan worden omzet tot fosfoenolpyruvaat m.b.v. PEP carboxykinase.
Hier wordt er ook ATP gebruikt.
o Nu heb je stap 10 omzeild. Nog twee problemen (irreversibele enzymen) over.
- Later in de gluconeogenese gebruik je nog een 3 e ATP: wanneer je van 3-fosfogylceraat naar
1,3-bisfosfoglyceraat gaat.
- Dit betekent dat wanneer je uit twee lactaatmoleculen, één glucosemolecuul maakt, je 6
ATP moet investeren.
o Je hebt twee lactaatmoleculen nodig omdat lactaat C3 is en glucose C6.
o Na 6 ATP te hebben geïnvesteerd is de ΔG wel negatief.
- Bij inspanning (sprintje) vormt een spiercel uit 1 glucose 2 pyruvaat en vervolgens 2 lactaat.
o Halverwege de glycolyse wordt 2 NAD+ gebruikt. Als je hard sprint of er is niet
genoeg zuurstof, dan moet je de NAD + terug genereren: hier heb je namelijk maar
heel weinig van.
o Dit terug genereren gebeurt wanneer er vanuit pyruvaat lactaat wordt gevormd.
Hierdoor kan je dus de glycolyse draaiende houden (voor de vorming van 2 ATP).
- Bronnen van pyruvaat:
o Lactaat
Je hebt lactaatdehydrogenase nodig wanneer je lactaat omzet in pyruvaat.
De rode bloedcellen maken altijd lactaat: ze hebben namelijk geen
mitochondriën dus ze kunnen niet anders.
o Alanine
Alanine kan uit de voeding binnenkomen (eiwit)
- Pyruvaat gaat nu naar het mitochondriën. Hier kunnen er twee dingen gebeuren:
o Oxaloacetaat vormen (kost CO2 en ATP)(door pyruvaat carboxylase)
Uiteindelijk wordt er vanuit hier in de levercel glucose gemaakt.
o Acetyl-CoA maken (C2): hier gaat CO2 uit en er wordt NAD+ gebruikt.
Dit enzym heet dus pyruvaatdehydrogenase.
Dit is het point of no return tussen koolhydraat en vetstofwisseling. Je kan
namelijk nooit terug van acetyl-CoA naar pyruvaat.
Vandaar dat wij uit vetzuren nooit glucose kunnen maken.
Uiteindelijk wordt er vanuit hier ATP gemaakt voor energiebehoefte.
o Bepalen wat er met pyruvaat gebeurt: glucostase staat voorop
Glucostase is essentieel voor rode bloedcellen en de hersenen
Regulatie van ‘fate of pyruvate’: d.m.v. hormonen en substraten
De functie van de lever tijdens vasten is glucose afgeven.
Hiervoor moet er eerst veel vetzuuroxidatie (β-oxidatie) hebben
plaatsgevonden omdat hierbij ATP wordt gevormd dat nodig is
tijdens de gluconeogenese.
o Er is dus in deze cel veel ATP, veel NADH en veel acetyl-CoA.
De cel is dus energetisch in een goede toestand en hiermee
kan hij gluconeogenese betalen.
Deze drie componenten remmen de PDH reactie
(pyruvaat naar acetyl-CoA)
Acetyl-CoA stimuleert pyruvaatcarboxylase
gluconeogenese
~3~
Thema 1: metabologica
- Metabolisme: het geheel van anabole en katabole reacties.
o Anabolisme: opbouwend: kost energie
o Katabolisme: afbrekend: levert energie
- Voeding katabolisme bouwstenen anabolisme biomoleculen (zoals RNA of DNA).
o Tijdens het katabolisme gaat er CO2 uit. Dit is belangrijk om op die manier massa
kwijt te raken. CO2 adem je namelijk weer uit.
o Tijdens het oxideren haal je elektronen weg. Bij oxidatie worden stoffen afgebroken
tot CO2.
Elektronen kunnen niet vrij door de cel heen vliegen dus die zitten op
elektronendragers: dit zijn NADH en FADH2. Hiermee worden elektronen
naar de elektronentransportketen gebracht. Hier wordt ATP gemaakt dat
nodig is tijdens het anabolisme.
Oxidatie (geoxideerde vorm maken): twee waterstoffen en twee elektronen
worden ontkoppeld van het C-atoom: vorming NADH + H +.
o Verschil tussen NADPH en elektronendragers: NADPH heeft reducerend vermogen:
wordt gebruikt in anabole processen.
- Drie belangrijkste macronutriënten:
o Koolhydraten
Vanuit koolhydraten kan je vetzuren maken.
Vanuit koolhydraten kan je sommige aminozuren maken (niet-essentiële
aminozuren).
o Vetzuren
Vanuit vetzuren kan je geen aminozuren maken.
Vanuit vetzuren kan je geen koolhydraten maken (als zoogdieren).
Vetzuren breek je in de Krebscyclus af tot acetyl-CoA.
o Aminozuren
Vanuit aminozuren koolhydraten maken: gluconeogenese
Bij de afbraak van aminozuren zijn ze onderweg altijd een keer acetyl-CoA
geweest, dit betekent dat je er ook altijd vetzuren uit kan maken want
acetyl-CoA is het beginpunt van vetzuursynthese.
Uit 18 van de 20 aminozuren kan je glucose maken.
~1~
, - Enzymklassen:
o Alle enzymen waarbij NAD+, NADH, NADP+, NADPH, FAD en FADH2 bij zijn betrokken,
zijn dehydrogenases. Het enzym heet naar het molecuul waar H + uit wordt gehaald.
o Alle enzymen die ATP gebruiken om een fosfaat in te bouwen in het substraat, heten
kinases.
Bv fosfoenolpyruvaat naar pyruvaat (ADP ATP): dit enzym heet pyruvaat
kinase.
Zelfs deze naam ondanks het feit dat de reactie nooit van pyruvaat
naar PEP gaat verlopen.
o Alle enzymen waar een CO2 in het molecuul komt, heten carboxylases, naar het
substraat waar je het inzet.
- Glycolyse: glucose kan je in de glycolyse afbreken tot 2 pyruvaat.
o Dit verloopt spontaan omdat ΔG < 0. Het verloopt niet altijd spontaan omdat je
soms activeringsenergie nodig hebt.
Gluconeogenese
- Gluconeogenese is de synthese van glucose en is niet volledig mogelijk via omkering van de
glycolyse.
o De onomkeerbare stappen worden omzeild (1,3,10: HK/GK, PFK en pyruvaat kinase).
Het zijn irreversibele enzymen
De ΔG is positief als je direct van pyruvaat naar glucose gaat, dit kan dus
niet.
o Essentieel bij langer vasten
o Dit vindt alleen in de lever plaats: dit is de enige plek waar alle ‘terugweg’ enzymen
aanwezig zijn.
o Gluconeogenese en glycolyse vinden nooit tegelijk plaats.
- Gluconeogenese is het maken van glucose uit niet-koolhydraat precursors.
- Om de ΔG negatief te krijgen bij de gluconeogenese, moet je er ATP instoppen.
- Eerste stap van gluconeogenese om stap 10 van de glycolyse te omzeilen:
o Pyruvaat kan dus niet direct terug naar glucose maar kan wel worden omgezet tot
oxaloacetaat: er komt hier CO2 bij.
Het enzym dat hiervoor verantwoordelijk is, heet dus pyruvaatcarboxylase.
Hier moet je een covalente binding maken: dit kost energie (ATP)
o Oxaloacetaat wordt vervolgens omgezet tot malaat. Hierbij wordt NADH gebruikt en
NAD+ gevormd.
Dit enzym heet dus malaatdehydrogenase.
~2~
, o Malaat gaat het mitochondrion uit en zit dan in het cytosol. Met de cytosolaire vorm
van malaatdehydrogenase maak je weer oxaloacetaat.
o Oxaloacetaat kan worden omzet tot fosfoenolpyruvaat m.b.v. PEP carboxykinase.
Hier wordt er ook ATP gebruikt.
o Nu heb je stap 10 omzeild. Nog twee problemen (irreversibele enzymen) over.
- Later in de gluconeogenese gebruik je nog een 3 e ATP: wanneer je van 3-fosfogylceraat naar
1,3-bisfosfoglyceraat gaat.
- Dit betekent dat wanneer je uit twee lactaatmoleculen, één glucosemolecuul maakt, je 6
ATP moet investeren.
o Je hebt twee lactaatmoleculen nodig omdat lactaat C3 is en glucose C6.
o Na 6 ATP te hebben geïnvesteerd is de ΔG wel negatief.
- Bij inspanning (sprintje) vormt een spiercel uit 1 glucose 2 pyruvaat en vervolgens 2 lactaat.
o Halverwege de glycolyse wordt 2 NAD+ gebruikt. Als je hard sprint of er is niet
genoeg zuurstof, dan moet je de NAD + terug genereren: hier heb je namelijk maar
heel weinig van.
o Dit terug genereren gebeurt wanneer er vanuit pyruvaat lactaat wordt gevormd.
Hierdoor kan je dus de glycolyse draaiende houden (voor de vorming van 2 ATP).
- Bronnen van pyruvaat:
o Lactaat
Je hebt lactaatdehydrogenase nodig wanneer je lactaat omzet in pyruvaat.
De rode bloedcellen maken altijd lactaat: ze hebben namelijk geen
mitochondriën dus ze kunnen niet anders.
o Alanine
Alanine kan uit de voeding binnenkomen (eiwit)
- Pyruvaat gaat nu naar het mitochondriën. Hier kunnen er twee dingen gebeuren:
o Oxaloacetaat vormen (kost CO2 en ATP)(door pyruvaat carboxylase)
Uiteindelijk wordt er vanuit hier in de levercel glucose gemaakt.
o Acetyl-CoA maken (C2): hier gaat CO2 uit en er wordt NAD+ gebruikt.
Dit enzym heet dus pyruvaatdehydrogenase.
Dit is het point of no return tussen koolhydraat en vetstofwisseling. Je kan
namelijk nooit terug van acetyl-CoA naar pyruvaat.
Vandaar dat wij uit vetzuren nooit glucose kunnen maken.
Uiteindelijk wordt er vanuit hier ATP gemaakt voor energiebehoefte.
o Bepalen wat er met pyruvaat gebeurt: glucostase staat voorop
Glucostase is essentieel voor rode bloedcellen en de hersenen
Regulatie van ‘fate of pyruvate’: d.m.v. hormonen en substraten
De functie van de lever tijdens vasten is glucose afgeven.
Hiervoor moet er eerst veel vetzuuroxidatie (β-oxidatie) hebben
plaatsgevonden omdat hierbij ATP wordt gevormd dat nodig is
tijdens de gluconeogenese.
o Er is dus in deze cel veel ATP, veel NADH en veel acetyl-CoA.
De cel is dus energetisch in een goede toestand en hiermee
kan hij gluconeogenese betalen.
Deze drie componenten remmen de PDH reactie
(pyruvaat naar acetyl-CoA)
Acetyl-CoA stimuleert pyruvaatcarboxylase
gluconeogenese
~3~
