1 Inleiding
Niet kennen
2 Stofwisseling van de cel
2.1 Metabolisme: een inleiding
2.1.1 Biomoleculen als draaischijven van het metabolisme
Vier hoofdgroepen
- Koolhydraten: energie leveren, deel van celmembraan
- Lipiden: membraan
- Eiwitten: inwendige structuur, katalysator chemische reacties
- Nucleïnezuren: genetische informatie, synthese nieuwe eiwitten
2.1.2 De energiebehoefte van een cel
Energie nodig om te kunnen functioneren
- Lichaamstemperatuur op peil houden
- Arbeid verrichten
- Te bewegen
- Lichaamseigen producten te maken
2.1.3 Anabolisme en katabolisme
Katabolisme: afbraak van macromoleculen om er energie uit te halen
Anabolisme: energievragend proces waarbij bouwstenen aaneengeschakeld worden tot nieuwe
macromoleculen. Dit om versleten moleculen te vervangen, nieuwe moleculen bij te maken voor
groei of reserve
2.1.4 Metabole stofwisselingsroutes
De metabole kaart bevat belangrijke metabole wegen
➔ Een metabole weg is een aaneenschakeling van chemische reacties vertrekkende van
molecule A (= metabole voorloper) en eindigend bij molecule D (= eindproduct).
➔ De volgorde van de stappen is niet willekeurig, de paden hebben een vaste structuur. Elke
stap wordt gekatalyseerd door een specifiek enzym
2.1.5 De metabole kaart
= stratennetwerk met enkele kruispunten
Straten = metabole weg, kruispunten = intermediaire molecule (kan in verschillende wegen opgaan)
Metabole flux = hoeveelheid substraat die per tijdseenheid per cel een metabole stap passeert
➔ Bepaald door enzymen:
- Hoe meer enzymen, hoe meer substraten omgezet kunnen worden
- Enzymactiviteit kan gestimuleerd of geïnhibeerd worden waardoor metabole flux
stijft of daalt
- Een enzym kan geblokkeerd worden zodat de metabole flux stopt
1
,Fluxbepalende enzymen = de flux in een bepaalde metabole weg wordt bepaald door één of enkele
regelbare enzymen op deze weg
Sommige straten hebben eenrichtingsverkeer → chemische reacties kunnen dus reversibel of
irreversibel zijn.
2.1.6 Het metabolisme garandeert homeostase in verschillende situaties
Elk organisme → basis verbruik nodig voor onderhoud van de levensfuncties = basaal metabolisme
(BMR)
➔ Extra energieverbruik bovenop BMR: spijsverteringstelsel en spierstelsel
➔ Energiebehoefte niet constant maar afhankelijk van:
- Weefseltype: hartspierweefsel meer ATP nodig dan botweefsel
- Fysiologische toestand: organisme in rust lagere energiebehoefte
- Leeftijd: kind heeft een hogere energiebehoefte dan volwassene
Snelheidsbeperkende stappen = elke metabole weg heeft één of meerdere irreversibele stappen
➔ Enzymen die deze reacties katalyseren zijn strikt gereguleerd zodat de flux aangepast is aan
de behoefte van een individuele cel
2.2 Basisprincipes van de bio-energetica
Bij elke reactie treedt er energieverandering op
Exergoon (katabole processen): er wordt energie vrijgesteld, sommige deelstappen kunnen
endergoon zijn → spontane reactie
Endergoon (anabole processen): de energie wordt aan de omgeving onttrokken → niet spontane
reactie
2.2.1 Energieverandering bij katabole processen
Bij deze reacties komt veel warmte vrij, de energie mag dus niet vrijkomen → anders
lichaamstemperatuur niet constant → slechts klein deel van de energie komt vrij in vorm van
warmte, de rest wordt opgeslagen onder de vorm van chemische energie
Verbrandingsproces van koolwaterstoffen verschillen:
- Verbrandingsoven: koolwaterstoffen worden in één stap geoxideerd in een kachel, grote
activeringsenergie
- Lichaamscel: Koolwaterstoffen stapsgewijs geoxideerd in cel, kleine activeringsenergie.
➔ Energie vrijgesteld in vorm van energierijke elektronendragers zoals NADH en FADH2
2.2.2 Energieverandering bij anabole processen
Koppelen van reacties = door voldoende exergone reacties te koppelen aan endergone reacties
wordt het totale proces exergoon en zal dus toch spontaan in het lichaam doorgaan
Voorbeeld Biochemische afbraak glucose
2
,Koppeling van glucose met een fosfaatgroep tot glucose-6-fosfaat → licht endergoon
→ sterk exergoon
Beide reacties koppelen → exergone reactie
2.3 Katabolisme en anabolisme: een overzicht
2.3.1 Katabolisme
Afbraak van voedingsstoffen begint bij vertering: specifieke enzymen breken grote macromoleculen
af tot kleinere bestanddelen via hydrolysereacties.
- Lipiden: afgebroken tot glycerol en vetzuren
- Polysacchariden: afgebroken tot monosacchariden
- Eiwitten: afgebroken tot aminozuren
Eens in kleinere delen → naar individuele cellen vervoerd om geoxideerd te worden
- Glucose: via glycolyse afgebroken tot pyruvaat en verder tot acetylCoA
- Vetzuren: via β-oxidatie omgezet tot acetylCoA
- Aminozuren: via diverse afbraakreacties omgezet tot acetylCoA
AcetylCoA = centraal intermediair, verder verwerkt in mitochondriën via Krebscyclus (citroencyclus).
Dit levert veel elektronendragers op die elektronen overdragen op O2 in de
elektronentransportketen.
➔ Stapsgewijze overdracht van elektronen, protonen worden in intermembranaire ruimte van
de mitochondriën gepompt → terugkeer van protonen naar de mitochondriale matrix zet
ATP-synthase pomp in werking
➔ Oxidatieve fosforylering (ademhalingsketen) = geheel van laatste processen ATP
3
, 2.3.2 Anabolisme
Benodigdheden anabole paden:
1. Bouwstenen
2. Energie
3. Reducerend vermogen
2.3.2.1 Bouwstenen
Direct uit reserves halen of door de cel aangemaakt
- Glucose: opnieuw aanmaken uit acetylCoA = gluconeogenese
- Glucose: ophalen uit glycogeen = glycogenolyse
- Aminozuren: zelf synthetiseren uit andere aminozuren
- Aminozuren: diverse intermediairen van Krebscyclus = aminozuursynthese
- Vetzuren: aanmaken uit acetylCoA = vetzuursynthese
- Vetzuren: ophalen uit reserves
2.3.2.2 Energie
Uit voorraad ATP
→ ATP wordt gesplitst tot ADP en fosfaat, hierdoor komt energie vrij
2.3.2.3 Reducerend vermogen
Niet door NADH of FADH2 maar door fosfaat variant NADPH → ontstaat tijdens pentosefosfaatweg
2.4 Ribonucleotiden als metabole dragers
2.4.1 ATP
= universele drager van energie, energierijke fosfaatverbinding
Fosfaatgroepen zijn gedeprotoneerd en zijn dus negatief geladen. De ladingen stoten elkaar af
→ het kost dus veel energie om deze molecule te vormen
90% van alle ATP ontstaat via oxidatieve fosforylering
10% wordt gevormd door substraatgebonden fosforylering (fosfaatgroep uit substraat)
2.4.2 NADH, NADPH en FADH2
NADH = Nicotinamide Adenine Dinucleotide
NADPH = Nicotinamide Adenine Dinucleotide Fosfaat
FADH2 = Flavine Adenine Dinucleotide
Tijdens reductie van molecule NAD+ → nicotinamidering van NAD+ als acceptor van twee elektronen
en een proton
NAD+ is elektronenacceptor in redoxreacties
FAD is acceptor van twee protonen
2.4.3 Co-enzym A
= belangrijke drager van acylgroepen
Vitamine B5 nodig voor synthese
2.5 Vitaminen als cofactoren in enzymatische reacties
Niet kennen
4
Niet kennen
2 Stofwisseling van de cel
2.1 Metabolisme: een inleiding
2.1.1 Biomoleculen als draaischijven van het metabolisme
Vier hoofdgroepen
- Koolhydraten: energie leveren, deel van celmembraan
- Lipiden: membraan
- Eiwitten: inwendige structuur, katalysator chemische reacties
- Nucleïnezuren: genetische informatie, synthese nieuwe eiwitten
2.1.2 De energiebehoefte van een cel
Energie nodig om te kunnen functioneren
- Lichaamstemperatuur op peil houden
- Arbeid verrichten
- Te bewegen
- Lichaamseigen producten te maken
2.1.3 Anabolisme en katabolisme
Katabolisme: afbraak van macromoleculen om er energie uit te halen
Anabolisme: energievragend proces waarbij bouwstenen aaneengeschakeld worden tot nieuwe
macromoleculen. Dit om versleten moleculen te vervangen, nieuwe moleculen bij te maken voor
groei of reserve
2.1.4 Metabole stofwisselingsroutes
De metabole kaart bevat belangrijke metabole wegen
➔ Een metabole weg is een aaneenschakeling van chemische reacties vertrekkende van
molecule A (= metabole voorloper) en eindigend bij molecule D (= eindproduct).
➔ De volgorde van de stappen is niet willekeurig, de paden hebben een vaste structuur. Elke
stap wordt gekatalyseerd door een specifiek enzym
2.1.5 De metabole kaart
= stratennetwerk met enkele kruispunten
Straten = metabole weg, kruispunten = intermediaire molecule (kan in verschillende wegen opgaan)
Metabole flux = hoeveelheid substraat die per tijdseenheid per cel een metabole stap passeert
➔ Bepaald door enzymen:
- Hoe meer enzymen, hoe meer substraten omgezet kunnen worden
- Enzymactiviteit kan gestimuleerd of geïnhibeerd worden waardoor metabole flux
stijft of daalt
- Een enzym kan geblokkeerd worden zodat de metabole flux stopt
1
,Fluxbepalende enzymen = de flux in een bepaalde metabole weg wordt bepaald door één of enkele
regelbare enzymen op deze weg
Sommige straten hebben eenrichtingsverkeer → chemische reacties kunnen dus reversibel of
irreversibel zijn.
2.1.6 Het metabolisme garandeert homeostase in verschillende situaties
Elk organisme → basis verbruik nodig voor onderhoud van de levensfuncties = basaal metabolisme
(BMR)
➔ Extra energieverbruik bovenop BMR: spijsverteringstelsel en spierstelsel
➔ Energiebehoefte niet constant maar afhankelijk van:
- Weefseltype: hartspierweefsel meer ATP nodig dan botweefsel
- Fysiologische toestand: organisme in rust lagere energiebehoefte
- Leeftijd: kind heeft een hogere energiebehoefte dan volwassene
Snelheidsbeperkende stappen = elke metabole weg heeft één of meerdere irreversibele stappen
➔ Enzymen die deze reacties katalyseren zijn strikt gereguleerd zodat de flux aangepast is aan
de behoefte van een individuele cel
2.2 Basisprincipes van de bio-energetica
Bij elke reactie treedt er energieverandering op
Exergoon (katabole processen): er wordt energie vrijgesteld, sommige deelstappen kunnen
endergoon zijn → spontane reactie
Endergoon (anabole processen): de energie wordt aan de omgeving onttrokken → niet spontane
reactie
2.2.1 Energieverandering bij katabole processen
Bij deze reacties komt veel warmte vrij, de energie mag dus niet vrijkomen → anders
lichaamstemperatuur niet constant → slechts klein deel van de energie komt vrij in vorm van
warmte, de rest wordt opgeslagen onder de vorm van chemische energie
Verbrandingsproces van koolwaterstoffen verschillen:
- Verbrandingsoven: koolwaterstoffen worden in één stap geoxideerd in een kachel, grote
activeringsenergie
- Lichaamscel: Koolwaterstoffen stapsgewijs geoxideerd in cel, kleine activeringsenergie.
➔ Energie vrijgesteld in vorm van energierijke elektronendragers zoals NADH en FADH2
2.2.2 Energieverandering bij anabole processen
Koppelen van reacties = door voldoende exergone reacties te koppelen aan endergone reacties
wordt het totale proces exergoon en zal dus toch spontaan in het lichaam doorgaan
Voorbeeld Biochemische afbraak glucose
2
,Koppeling van glucose met een fosfaatgroep tot glucose-6-fosfaat → licht endergoon
→ sterk exergoon
Beide reacties koppelen → exergone reactie
2.3 Katabolisme en anabolisme: een overzicht
2.3.1 Katabolisme
Afbraak van voedingsstoffen begint bij vertering: specifieke enzymen breken grote macromoleculen
af tot kleinere bestanddelen via hydrolysereacties.
- Lipiden: afgebroken tot glycerol en vetzuren
- Polysacchariden: afgebroken tot monosacchariden
- Eiwitten: afgebroken tot aminozuren
Eens in kleinere delen → naar individuele cellen vervoerd om geoxideerd te worden
- Glucose: via glycolyse afgebroken tot pyruvaat en verder tot acetylCoA
- Vetzuren: via β-oxidatie omgezet tot acetylCoA
- Aminozuren: via diverse afbraakreacties omgezet tot acetylCoA
AcetylCoA = centraal intermediair, verder verwerkt in mitochondriën via Krebscyclus (citroencyclus).
Dit levert veel elektronendragers op die elektronen overdragen op O2 in de
elektronentransportketen.
➔ Stapsgewijze overdracht van elektronen, protonen worden in intermembranaire ruimte van
de mitochondriën gepompt → terugkeer van protonen naar de mitochondriale matrix zet
ATP-synthase pomp in werking
➔ Oxidatieve fosforylering (ademhalingsketen) = geheel van laatste processen ATP
3
, 2.3.2 Anabolisme
Benodigdheden anabole paden:
1. Bouwstenen
2. Energie
3. Reducerend vermogen
2.3.2.1 Bouwstenen
Direct uit reserves halen of door de cel aangemaakt
- Glucose: opnieuw aanmaken uit acetylCoA = gluconeogenese
- Glucose: ophalen uit glycogeen = glycogenolyse
- Aminozuren: zelf synthetiseren uit andere aminozuren
- Aminozuren: diverse intermediairen van Krebscyclus = aminozuursynthese
- Vetzuren: aanmaken uit acetylCoA = vetzuursynthese
- Vetzuren: ophalen uit reserves
2.3.2.2 Energie
Uit voorraad ATP
→ ATP wordt gesplitst tot ADP en fosfaat, hierdoor komt energie vrij
2.3.2.3 Reducerend vermogen
Niet door NADH of FADH2 maar door fosfaat variant NADPH → ontstaat tijdens pentosefosfaatweg
2.4 Ribonucleotiden als metabole dragers
2.4.1 ATP
= universele drager van energie, energierijke fosfaatverbinding
Fosfaatgroepen zijn gedeprotoneerd en zijn dus negatief geladen. De ladingen stoten elkaar af
→ het kost dus veel energie om deze molecule te vormen
90% van alle ATP ontstaat via oxidatieve fosforylering
10% wordt gevormd door substraatgebonden fosforylering (fosfaatgroep uit substraat)
2.4.2 NADH, NADPH en FADH2
NADH = Nicotinamide Adenine Dinucleotide
NADPH = Nicotinamide Adenine Dinucleotide Fosfaat
FADH2 = Flavine Adenine Dinucleotide
Tijdens reductie van molecule NAD+ → nicotinamidering van NAD+ als acceptor van twee elektronen
en een proton
NAD+ is elektronenacceptor in redoxreacties
FAD is acceptor van twee protonen
2.4.3 Co-enzym A
= belangrijke drager van acylgroepen
Vitamine B5 nodig voor synthese
2.5 Vitaminen als cofactoren in enzymatische reacties
Niet kennen
4
