Biochemie Deck 2 PDF

Functie lipoamide Dubbele functie: Elektronendrager Transfer van acylgroepen Co-enzym voor enzym 2 in verschillende multi-enzymcomplexen: Pyruvaat dehydrogenase complex a-ketoglutaraat dehydrogenase complex Pyruvaat dehydrogenase complex Acetylgroep koppelen aan ace...

Functie lipoamide Dubbele functie: Elektronendrager Transfer van acylgroepen Co-enzym voor enzym 2 in verschillende multi-enzymcomplexen: Pyruvaat dehydrogenase complex a-ketoglutaraat dehydrogenase complex Pyruvaat dehydrogenase complex Acetylgroep koppelen aan acetylgroep v co-enzyme-A è energierijke verbinding → 3 en 5 co-enzymen voor nodig Oxidatieve decarboxylatie: Pyruvaat + NAD+ + CoA → acetyl-CoA + CO2 + NADH 3 enzymen: Pyruvaatdehydrogenase Dihydrolipoamide transacetylase Dihydrolipoamide dehydrogenase 5 co-enzymen: TPP (decarboxylatie en oxidatie) Lipoamide (overdracht van de acetylgroep van TPP naar CoA) Co-enzym A (acceptor van de acetylgroep) FAD (regeneratie lipoamide) NAD+ (regeneratie FAD) Gegeven op examen 29 6. Pantotheenzuur - Co-enzym A (CoA) Structuur Pantotheenzuur = vit B5 Co-enzym A: Pantotheenzuur = onderdeel v CoA en Acyl carrier protein Voorkomen pantotheenzuur Planten en micro-organismen: zelf aanmaken uit Asp en Val Dieren: opname via voeding noodzakelijk (vnl. eieren, vlees, gist) Gebrek leidt tot apathische (tov empathie) toestand, neerslachtigheid en spierzwakte Functie Drager van geactiveerde acylgroepen die worden overgedragen op een andere verbinding (ketenverlengingsreactie) Omwille van energierijke thioëster binding (S=O) Voorbeelden van ketenverlengingsreactie 1. Eerste stap in citroencyclus citroenzuursynthase acetyl-S-CoA + oxaalacetaat ------------------→ citraat + CoA-SH 2. Synthese v VZ 7. Pyridoxine – PLP structuur = vit B6 Actieve vormen = 2 → MAAR pyridoxalfosfaat = PLP = co-enzym = allosterische enzym → meerdere actieve plaatsen Voorkomen Komt veelvuldig voor in dierlijke en plantaardige voedingsmiddelen → tekorten zijn zeldzaam Deficiëntie mogelijk door gebruik van bepaalde geneesmiddelen Functie → Transaminatie = overdracht van de aminegroep (NH2) van een AZ nr de ketogroep (C=O) van een a-ketozuur è bekom je een nieuw a-ketozuur en nieuw AZ Voorbeelden pyrodruivenzuur + glutaminezuur → alanine + a-ketoglutaarzuur aspartaat + a-ketoglutaraat → oxaloacetaat + glutamaat → co-enzym voor glycogeen fosforylase in glycogeen afbraak 30 8. Foliumzuur – FH4 Structuur = vit B11 Co-enzym vorm = tetrahydrofoliumzuur (FH4 of THF) Bevat 2 N-atomen Voorkomen Geen de novo synthese In groenten met groene bladeren en in lever, als polyglutamaat Functie Generatie en gebruik van C1 groepen = Overbrengen van groepen (die 1 C-atoom bevatten) naar andere moleculen Rol in biosynthese van thymine, purinebasen, Ser, Met, Gly, His ‼ suppletie tijdens zwangerschap → minder kans op open rug → rol in DNA synthese‼ 9. Vitamine B12 Structuur = cobalamine = ingewikkelde structuur → ≠ dingen aan gekoppeld Voorkomen Alleen door micro-organismen geproduceerd (intestinale flora!) Niet aanwezig in planten, wel in dierlijk voedsel (‼!vega, veggie) Deficiëntie door tekort aan intrinsieke factor (→ synthese id maag) ® Behandeling: - orale toediening van I.F. - eten van grote # lever - i.m. injectie van cyanocobalamine 1 x per maand Functie 1. m.b.v. adenosylcobalamine: intramoleculaire herrangschikkingen vb. isomerisatie van methylmalonyl-CoA → succinyl-CoA è structuur verandert 2. m.b.v. methylcobalamine: methylatie vb. biosynthese van methionine uit homocysteïne 31 10. Biotine Structuur = Covalent gebonden aan lysine in actieve plaats van een carboxylase = prosthetische groep Voorkomen - id voeding - intestinale flora Functie → Carboxylatie (transfer van geactiveerde CO2 moleculen) Hoe? 1° Carboxylatie van biotine: CO2 w gebonden op biotine 2° Transcarboxylatie: geactiveerde CO2 w overgedragen van biotine nr een acceptor Voorbeelden 1) Pyruvaat (3C) carboxylase: vorming van oxaalacetaat (4C), in mitochondriën 1ste stap gluconeogenese Ook nodig als substraat voor citroenzuurcyclus Allosterisch geactiveerd door acetyl-CoA! = veel CoA aanwezig, veel oxaalacetaat aanmaken 2) Malonyl-CoA synthase (vetzuurbiosynthese) 32 Stellingen 1. Co-enzymen zijn proteïnen die een hulp zijn voor enzymen NIET WAAR, ≠ proteinen 2. Pyrodruivenzuur = triose NIET WAAR, ≠ suiker, = alfa ketenzuur 3. Uit oliezuur kunnen we (per C) meer energie halen dan uit galactose WAAR, suikers hebben veel O2 → al veel geoxideerd Vetten zijn minder geoxideerd → meer energie uithalen 4. De substraatspecificiteit van een enzym wordt mee bepaald door de tertiaire stuctuur WAAR, substraat w thv actieve plaats gebonden = holte 5. FADH2 = energierijke e- drager die in de oxidatieve fosforylatie deze energierijke e- zal afgeven ter vorming van ATP WAAR, = gereduceerde vorm → e- weer afgeven 6. De citroencyclus speelt een rol id afbraak van AZ WAAR, citroencyclus → grote rol in metabolisme 7. Een reactie met deltaG = -20 kJ/mol kan gebruikt worden om een reactie met deltaG = +10kJ/mol te laten opgaan WAAR, reactie die energie geeft → reactie die energie vraagt laten opgaan Som MOET negatief zijn ‼ 8. Alle enzymen hebben een pH optimum van 7 NIET WAAR, bv. pepsine id maag werkt bij lagere pH 9. Eeen lage bloedglucose conc. zal ervoor zorgen dat het glycogeen fosforylatie id lever in de T conformatie voorkomt NIET WAAR, glycogeen fosforylatie → glucose vrijzetten uit glycogeen = R conformatie (relaxed) = actieve vorm 10. Volledige oxidatie v stearinezuur levet 8 moleculen acetyl-CoA die verder worden afgebroken id citroencyclus NIET WAAR, stearinezuur → 18C-atomen Acetyl → 2-C-atomen è 9 CoA bij afbraak 11. Zenuwgassen zijn verantwoordelijk voor de onomkeerbare inhibitie van (acetyl)cholinesterase WAAR 33 12. Na vertering van zetmeel worden alle glucose bouwstenen id enterocyten verder afgebroken in een proces dat glycolyse wordt genoemd NIET WAAR, opgenomen dr enterocyten → bloedcirculatie → id cellen vd weefsels 13. Kinasen zijn enzymen die de fasforylering v moleculen katalyseren, het Mg-ion is een activator v deze reactie WAAR 14. Via substraat niveau fosforylatie worden in de glycolyse per glucose molecule netto 2 ATP gevormd WAAR 15. Een exergonische reactie zal per defiinitie snel verlopen NIET WAAR, = spontaan maar kan traag gebeuren 16. Peptidasen behoren tot de klasse vd oxidoreductasen NIET WAAR, peptiden verbeken → hydrolyseverbindingen è klasse = hydrolasen 17. Allosterische enzymen zijn oligomere proteïnen die irreversiebele reacties katalyseren en worden geïnhibeerd via negatieve feedback WAAR 18. Onder anaërobe omstandigheden zal de lactaatfermentatie zorgen voor de regeneratie van NAD+ bij de mens WAAR, reductie 19. Het pyruvaat dehydrogenase complex bestaat uit 5 enzymen en 3 co- enzymen die samen zorgen voor de oxidatieve decarboxylatie van pyrodruivenzuur tot acetyl-CoA NIET WAAR, 3 enzymen (niet kennen) en 5 co-enzymen (namen kennen) 20. Bij competitieve inhibitie van enzymen zal Vmax dalen en blijft Km gelijk NIET WAAR, Km wordt groter competitieve inhibitie = competititie tss actieve plaats & inhibitor 34 Hoofdstuk 4: Metabolisme van KH 1. Overzicht van de afbraak v KH 1.1. Afbraak en opname van KH ih maagdarmstelsel Niet-verteerbare koolhydraten: Fermentatie door bacteriën in de dikke darm Cellulose, inuline, agar, bepaalde oligosachariden in erwten en bonen Verteerbare koolhydraten: → halen we energie uit! Enzymatische afbraak van di- en polysachariden Resorptie van monosachariden door de dunne darm Via vena porta en de lever naar de algemene circulatie en vervoer naar de weefsels afbraak lactose: lactase afbraak sucrose: sucrase (sacharase) afbraak zetmeel: amylase, maltase, isomaltase Enzymen: wordt omgezet: in: 35 Glycogeen via de voeding (isoamylose) ANDERS afbreken dan glycogeen uit levervoorraad‼ Grrote vraag: Afbraak van suiker → in grote lijnen: hoe innemen, hoe opnemen, hoe afbeeken? Opname van monosachariden door enterocyten van jejunum Monosacchariden worden door Na+ gebonden carriertransport (SGLT-1) intracellulair in enterocyten van jejunum gebracht Uitz. Fructose: gefaciliteerde diffusie (GLUT-5), dus onafhankelijk van Na+; wel afhankelijk van concentratie glucose Verdere diffusie naar interstitium (GLUT-2) Opname door darmcapillairen → vena porta → lever Opname van monosachariden door enterocyten van jejunum Via darmcapillairen en vena porta nr algemene bloedcirculatie Opname thv de weefsels Gefaciliteerde diffusie, al dan niet afhankelijk van insuline Niet alle weefsels gebruiken glucose als energiebron ! Glucose kan ook opgeslagen worden als glycogeen (in lever en spieren) 1.2 Afbraak van glucose 36 2. Glycolyse Overzicht vh metabolisme è Glucose → 2 pyruvaat 3 ≠ typen van chemische reacties: 1. Afbraak van het koolstofskelet (van glucose tot pyruvaat) 2. Eerste fase: Verbruik van ATP (hydrolyse: levert energie + Pi) Tweede fase: synthese van ATP (fosforylatie van ADP via transfer van een fosfaatgroep = substraatniveau fosforylatie) 3. Transfer van H-atomen en e- (oxidoreductiereacties) 2 Fasen – 10 stappen ATP hydrolyseren ATP aanmaken 2x doorlopen door 2x glyceraldehyde-3-fosfaat Wanneer hydrolyse bespreken, in grote lijnen de 2 fasen bespreken, niet elke stap vd 2 fasen: wel kennen wanneer bijkomende vraag mer uitleg vraagt bij specifieke stap 37 2.1 Eerste fase: glucose → 2 triosefosfaten ENERGIE-INVESTERING 1. Omzetting v glucose → glucose-6-fosfaat Wat is een gekoppelde reactie, geef voorbeeld? Fosforylatie van glucose met ≠ bedoelingen: - Anion (-) kan niet door celmembraan (gaat dus niet verloren) - Aanzet tot omzetting van glucose tot meer reactieve molecule - Behoud van de glucosegradiënt over de celmembraan - Regeling van # glucose voor metabolisatie Enzym: hexokinase of glucokinase wat is het verschil tss beiden? 2+ Cofactor: Mg ≠ plaatsen, ≠ affiniteit, = reactie Omgekeerde reactie: gekatalyseerd door glucose-6-fosfatase (DG°’ = -13,9 kJ/mol) Hexokinase Brede specificiteit voor suikers (verschillende hexosen zijn substraat) In spier-, hersen- en vetcellen Lage Km voor glucose (0,01 - 0,1 mM) en lage Vmax è hoge affiniteit Werkzaam bij lage/gemiddelde glucoseconcentratie Wordt wel geïnhibeerd door het product (glucose-6-fosfaat) Glucokinase In lever en pancreas Hoge Km voor glucose (10 mM) en hoge Vmax è lage affiniteit Alleen werkzaam bij hoge glucoseconcentratie Wordt niet geïnhibeerd door het product in de lever, wel in de pancreas Krijgt reacties gegeven op examen‼ 2. Omzetting van glucose-6-fosfaat → fructose-6-fosfaat DG°’ = +1,7 kJ/mol → toch reactie in beide richtingen mogelijk‼ Functie-isomerisatie (aldehyde → keton) én ring-isomerisatie (6ring → 5ring) 38 3. Omzettting van frustose-6-fosfaat → fructose-1,6-bisfosfaat DG°’ = -14,2 kJ/mol è kan opgaan dmv koppeling è 1 richting = irreversibel Fosfofructokinase: allosterisch enzym! → bestaat uit 4 ≠ polypeptideketens Omgekeerde reactie: gekatalyseerd door bisfosfofructofosfatase (DG°’ = -16,8 kJ/mol) Allosterische regeling van fosfofructokinase: - inhibitie door ATP, versterkt door citraat (citroenzuur → glycolyse kan stoppen) - activatie door AMP 4. Doorbraak van fructose-1,6-bisfosfaat in glyceraldehyde-3-fosfaat en dihydroxyacetonfosfaat DG°’ = +23,8 kJ/mol! = zeer positief maar dr zeer kleine actuele intracellulaire concentratie van fructose-1,6-bisfosfaat → reactie mogelijk Alleen glyceraldehyde-3-fosfaat omzetten in fase 2 DAAROM dihydroxyacetonfosfaat omzetten in volgende stap 5. Interconversie vd triosefosfaten DG°’ = +7,6 kJ/mol ! omdat → conc. DHAP > G3P DHAP conc. 90% Þ reactie wordt naar rechts ‘getrokken’ G3P conc. 10% 39 2.2 Tweede fase: triosefosfaat → pyrodruivenzuur ENERGIE-WINST 1. Oxidatie van glyceraldehyde-3-fosfaat tot 1,3-bisfosfoglyceraat DG°’ = +6,3 kJ/mol ! (richting afh van concentraties in de cel) Sterk exergonische oxidatiereactie (-43,3 kJ/mol) + sterk endergonische fosforylatiereactie (+49,6 kJ/mol) Vorming van een energierijke acylfosfaatgroep ! Geen ATP investeren → fosfaat uit milieu vd cel halen 2. Transfer van een fosfaatgroep v 1,3-BPG naar ADP DG°’ = -18,5 kJ/mol (geeft de vorige reactie de nodige energie om op te gaan) Transfosforylatiereactie (substraatniveau fosforylatie) 3. Omzetting van 3-fosfoglyceraat → 2-fosfoglyceraat DG°’ = +4,4 kJ/mol (grotere intracellulaire concentratie van 3-fosfoglyceraat) Isomerisatiereactie (co-enzym 2,3-BPG) 40  4. Dehydratatie v 2-fosfoglyceraat → fosfo-enolpyruvaat DG°’ = +7,5 kJ/mol Dehydratatiereactie (interne oxidoreductiereactie) Synthese van hoog energierijke verbinding (enol configuratie) Cofactor: Mg2+ 5. Transfer fosfaatgrope v fosfo-enolpyruvat → ADP = gekoppelde reactie DG°’ = -31,4 kJ/mol Transfosforylatiereactie (substraat-niveau fosforylatie) Cofactor: Mg2+ Enzym = pyruvaat kinase Metabole regulatie op ≠ manieren: - Allosterisch: ATP inhibitor, fructose-1,6-bisfosfaat activator - Inductie: inname van koolhydraten - Hormonaal ® covalente modificatie (gedefosforyleerde vorm meest actief) è 2ATP blijft over 2.3 Metabolisme van pyrodruivenzuur(= tussensschakel, om meer energie uit te halen) 1. Aërobe glycolyse Oxidatieve decarboxylatie citroenzuurcyclus oxidatieve fosforylatie: ATP + regeneratie NAD+ en FAD → gegeven op examen = onomkeerbare reactie Pyruvaat dehydrogenase complex (= 3enzymen, 5 co-enzymen) 41 2. Anaërobe glycolyse: melkzuur- of lactaatfermentatie = reductiereactie Pyruvaat → lactaat + NADH → NAD è geregenereerd - In witte spiervezels (geen myoglobine) uit glycogeenvoorraad - In RBC (geen mitochondriën) Vorming lactaat: - Kleine hoeveelheid onder normale omstandigheden - Accumulatie van lactaat veroorzaakt lactaat acidosis = levensbedreigend - Door verhoogde productie of verminderde verwerking van lactaat: ≠ oorzaken mogelijk: - hypoperfusie - leverfalen - diabetes - Ook mogelijk bij short bowel syndrome = te korte dunne darm 2. Anaërobe glycolyse: alcoholische fermentatie In de lever: pyruvaat →(decarboxylatie) acetylaldehyde (= katergevoel) → acetaat Co-enzymen: - TPP - NADH + NAD nodig voor afbraak alcohol → kan invloed hebben op metabolisme wnr je heel veel alcohol drinkt → gegeven - Alle stoffen die gevormd worden in glycolyse - Namen v enzymen - omzettingen → melkzuur en enthanol 2x glyceraldehyde-3-fosfaat è stappen kennen‼ 5. gluconeogenese 4. oxidatieve decarboxylatie 3. Glucose-alanine cyclus 42 2.4 Opmerkingen 1. energiebalans (ATP opbrangst) In glycolyse → 2 pyruvaat & 2 ATP & 2 NADH = resultaat Aëroob: pyruvaat verder afbreken in mitochondriën per glucose → 2ATP NADH → 3 ATP è 6 ATP want 2x NADH è 8 ATP 2. Glycolyse gebeurt in cytosol →NIET in mitochondiën →anaerobe omstandigheden 3. Gefosforyleerde verbindingen = Tussenproducten in glycolyse zijn gefosforyleerde verbindingen 1. Thermodynamisch voordeel: geïoniseerde tussenproducten verlaten de cel niet (negatief geladen) 2. Enzymatisch behoud van de metabole energie: getransfereerd naar ADP ter vorming van ATP 3. Herkenning / binding aan actieve plaats van het enzym 4. Belangrijke metabole regulatie Glycolyse: 10 reacties → 3 = onomkeerbaar Wnr je omgekeerde reactie wilt → gebruik van ander enzym Welke reacties? 1e stap: hexokinase/glucokinase 3e stap: fosfofructokinase 10e stap: pyruvaatkinase Zowel katabool als anabool van belang ! 1. Productie van ATP 2. Vorming van pyruvaat 3. Biosynthese vertrekkende van intermediairen vb. DHAP als precursor voor glycerol (reductie + defosforylatie) 43  5. Toevoerwegen naar de glycolyse enzym: tekort → fructose onvoldoende afbreken → hypoglycemie → leverschade Fructolyse = afbraak fructose Fructokinase → id lever→ fructose-1-fosfaat → glyceraldehyde & dihydroxyacetylfosfaat Hexokinase → id spier / nier → fructose-6-fosfaat Galactosemie: Deficiëntie van enzym → accumulatie van galactose en galacose-1-fosfaaat → lever- en nierschade, mentale achterstand, … è Alles met galactose mijden uit de voeding Glycerol (3C) → glycerol-3-fosfaat → dihydroxyacetylfosfaat è deze 3 treden glycolyse binnen → evenveel energie leveren als glucose → glycerol de helft want heeft 3C-atomen 3. Glycogeenmetabolisme Glucose = belangrijkste enrgiebron vr hersenen en andere cellen 3 bronnen van glucose: Voeding Gluconeogenese Afbraak glycogeen: snel mobiliseerbaar! = eindig Glycogeen → onderscheid kennen Voornamelijk in lever en skeletspieren (100g) (400g) in stand houden van synthese van ATP bloedglucoseconcentratie (hersenen!) tijdens spiercontractie (eigen ~ voedingstoestand (gegeten of tussen de maaltijden?) energiebehoefte!) (ook gluconeogenese zorgt hiervoor) ~ voedingstoestand voorraad uitgeput bij vasten niet beïnvloed door (korte) vastenperiode glycogenolyse = afbraak v glycogeen glycogenese = synthese v glycogeen Structuur van glycogeen → Via 1,4-bindingen glucose moleculen verbonden en af en toe een vertakking = 1,6-binding 44 3.1 Glycogenolyse 2 stappen: 1. Doorbraak van de a(1-4)-O-glycosidische binding 2. Doorbraak van de a(1-6)-O-glycosidische binding 1. Doorbraak van de a(1-4)-O-glycosidische binding ≠ hydrolyse è fosforolyse → Fosfor afsplitsen en fosforileren op C1 Fosforolysereactie (gekatalyseerd door glycogeen fosforylase) Co-enzym PLP DG°’ = licht positief (maar hoge intracellulaire orthofosfaatconcentratie!) Energetisch voordelig owv fosforylatie van het vrijgemaakte glucose→ gn ATP nodig Glucose-1-fosfaat kan de cel niet verlaten (belangrijk in spiercellen!) Isomerisatie van glucose-1-fosfaat naar glucose-6-fosfaat Ook op schema Veschil tss lever en spieren Lever: andere cellen van energie voorzien Spieren: energie voor eigen gebruik 45  2. Doorbraak van de a(1-6)-glycosidische binding → debranchin enzyme heeft 2 functies: transferase en alfa-1,6-glucosidase NIET glycogeen breekt af in glucose è 90% glucose-1-fosfaat (1,4 bindingen) & 10% glucose (1,6 bindingen) ≠ vertering van glycogeen opgenomen via de voeding Hydrolyse in plaats van fosforolyse (cfr. vertering van zetmeel) Vorming van vrij glucose dat via diffusie in/uit de cel kan Energie-opbrengst in de cel is minder voordelig 3.2 Glycogenese 1,4- bindingen UTP = uridine-3-fosfaat 46 3.3 Regulatie van het glycogeenmetabolisme Vereenvoudigde voorstelling Glycogeen fosforylatie è afbraak 1) Hormonale regeling (extrinsieke regulatie) Glycogeen fosforylase a: gefosforyleerd (is actief) → lever Glycogeen fosforylase b: gedefosforyleerd (is minder actief) → spier Is allosterisch enzym: enkel in de inactieve T vorm kan deze reversiebele fosforylering plaatsvinden - De hormonale regeling is de belangrijkste controle van de activiteit - Activatie door glucagon (in de lever) en adrenaline (in de spier): door activatie van kinase - Inhibitie door insuline (in de lever): door activatie van fosfatase 2) Allosterische regeling (intrinsieke regulatie) In spieren: glycogeen fosforylase b Enkel actief bij hoge AMP concentratie (T → R) Deactivatie door ATP (en glucose-6-fosfaat) In lever: glycogeen fosforylase a Hoge bloed glucose concentratie: R → T (+ stimulatie van de omzetting van a naar b vorm) Lage bloed glucose concentratie: T→R 47  id spieren id lever gefosf gefosforyleerd Glycogeen synthese è aanmaak 1) Hormonale regeling (extrinsieke regulatie) Glycogeen synthase a (of I): gedefosforyleerd (is actief); door insuline Glycogeen synthase b (of D): gefosforyleerd (is minder actief); door glucagon of adrenaline 2) Allosterische regeling (intrinsieke regulatie) activatie van glycogeen synthase D in de lever door glucose-6-fosfaat Doel? 1) In spieren: voldoen aan energienood In arbeid: glycogenolyse → glucose-1-fosfaat → glucose-6-fosfaat → glycolyse, Krebscyclus, oxidatieve fosforylatie → ATP In rust: opname glucose uit bloed en glycogeensynthese 2) In lever: regeling bloedglucoseconcentratie (4,4 – 6,7 M) Tussen de maaltijden: glycogenolyse → glucose-1-fosfaat → glucose-6-fosfaat → glucose → bloedbaan → andere cellen Tijdens/na de maaltijd: glucose uit bloedbaan → glucose-6-fosfaat → glucose-1-fosfaat → UDP-glucose (geactiveerd) → glycogeen Hormonale en allosterische regeling die hierbij rol spelen 48 Glycogenolyse id lever spieren hebben dit niet Glycogenolyse id lever: hormonale regeling Glycogeensynthese id lever 49 Glycogeensynthse id lever: hormonale regeling Schematisch overzicht hormonale regeling id lever 50 4. Gluconeogenese = synthese van glucose uit niet-koolhydraat precursoren - als een tekort is aan glucose en de glycogeenvoorraden uitgeput zijn - voornamelijk in de lever (90%) en in de niercortex (10%) - is niet het omgekeerde van de glycolyse ! 1. Vorming van fosfo-enolpyruvaat uit pyruvaat GTP = ATP malaat-shuttle 3 stappen: A) Synthese oxaalacetaat (decarboxylatie) B) Transport oxaalacetaat naar cytosol via malaat shuttle C) Synthese fosfoenolpyruvaat (decarboxylatie) 51  2. Vorming van fructose-6-fosfaat door hydrolyse van fructose-1,6-bisfosfaat = exergonisch 3. Vorming van glucose door hydrolyse van glucose-6- fosfaat Energieverbruik? x2 ‼ 52 Globale reactie 2 pyruvaat + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 2H+ + 6H2O → glucose + 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD+ DG°’ = -37,8 kJ/mol verbruik van zes energierijke fosfaatbindingen ! regeling vooral door glucagon en beschikbare substraten Substraten = niet-koolhydraat precursoren Lactaat → Cori cyclus è Geen gluconeogenese in de spieren zelf! a-ketozuren (< glucogene aminozuren, ook via glucose-alanine cyclus met vorming alanine uit pyruvaat) Glycerol (< afbraak triglyceriden in vetweefsel) → 2x glycerol om 1 glucose af te breken‼ Niet uit acetyl-CoA !!! Niet uit VZ! Onmiddellijke regeling wordt vooral bepaald door glucagon en de beschikbaarheid van substraten Trage regeling gebeurt door aanpassingen in enzym activiteit door verandering van de snelheid van synthese en/of degradatie van enzymen Hoofdstuk 5: Citroenzuurcyclus 1. Inleiding → ook via andere wegen acetyl- coA bekomen zoals via: VZ afbraak en AZ (alanine → pyruvaat) en suikers Mitochondriale functies: 2 fasen: - Oxidatieve decarboxylatie 1 acetyl-eenheid (CH3-CO-) wordt volledig → pyrodruivenzuur (3C) → Acetyl-coA (2C) verbrand en de vrijgekomen energie - Citroenzuurcyclus wordt gestockeerd in energierijke - Oxidatieve fosforylatie elektronen- dragers (NADH, FADH2) en - Vetzuuroxidatie energierijk fosfaat (GTP) 53 2. Individuele reacties 2.1 Toevoegen en verlies van twee koolstoffen fase 1 1. Condensatie van acetyl-CoA met oxaalacetaat ter vorming van citroenzuur DG°’ = -32,2 kJ/mol (hydrolyse energierijke thioësterbinding) Enzym: citraat synthase Ketenverlengingsreactie (condensatie) Het gevormde citraat is een belangrijke regelaar van het metabolisme ! 2. Isomerisatie van citaat tot isocitraat DG°’ = +6,3 kJ/mol (dr hoge ≠ conc. w reactie toch nr rechts getrokken) 3. Oxidatieve decarboxylatie van isocitraat ter vorming van alfa-ketoglutaraat DG°’ = -20,9 kJ/mol Enzym: isocitraat dehydrogenase (oxidatie gevolgd door decarboxylatie) Allosterische regeling ! (ADP activator; ATP en NADH inhibitoren) → NAD+ gereduceerd tot NADH 54  4. Oxidatieve decarboxylatie van alfa-ketoglutaraat tot succinyl-CoA DG°’ = -33,6 kJ/mol Enzym: alfa-ketoglutaraat dehydrogenase complex (zie: pyruvaat dehydrogenase complex) Inhibitie door NADH en succinyl-CoA 2.2 Regeneratie van oxaalacetaat fase 2 1. Substraatniveaufosforylatie Ander principe dan in glycolyse DG°’ = -2,9 kJ/mol Enzym: succinyl-CoA synthetase Energieconserverende gekoppelde reactie: energierijke thioësterbinding ! 2. Oxidatie van succinaat tot fumaraat Enzym: succinaat dehydrogenase (in binnenste mitochondriale membraan!) Co-enzym FAD (prosthetische groep) 3. Hydratatie van fumaraat tot L-malaat DG°’ = -3,8 kJ/mol Enzym: fumarase (gn co-enzym vereist) Stereospecifiek enzym: transadditie (toevoegen van H2O) 55  4. Oxidatie van L-malaat tot oxaloacetaat DG°’ = +29,7 kJ/mol !!! = sterk endergonisch maar zie 1e stap heft dit op è kan verlopen Enzym: malaat dehydrogenase 3. Energiebalans Netto reactie citroenzuurcyclus: acetyl-CoA+3NAD+ +FAD+GDP+Pi+2H2O → 2CO2 +CoA+3NADH+3H+ +FADH2 +GTP Glycolyse + oxidatieve decarboxylatie + citroenzuurcyclus: glucose+10NAD+ +2FAD+4ADP+4Pi → 6CO2 +10NADH+10H+ +2FADH2 +4ATP è Som = 10NADH + 2FADH2 + 4ATP 56 4. De centrale plaats van de citroenzuurcyclus ih metabolisme Katabolisme: - Oxidatie van acetyl-CoA - Afbraak van intermediairen van andere afbraakwegen Anabolisme: - Intermediairen zijn precursoren voor ≠ biosynthetische pathways Hoofdstuk 6: Oxidatieve fosforylatie 1. Inleiding Principe: afgeven van energierijke elektronen van NADH en FADH2 aan zuurstof waarbij ATP ontstaat, in de mitochondriën Dus: NADH geproduceerd in het cytosol moet eerst via een shuttle systeem naar de mitochondriën worden gebracht (malaat shuttle) Twee delen: 1) Oxidatie (ademhalingsketen, elektronentransportketen): overdracht van energierijke elektronen van NADH en FADH2 nr O2 via elektronenstroom door keten van eiwitcomplexen in binnenste mitochondriale membraan → protonengradiënt 2) Fosforylatie: vrijkomende energie van terugstromende protonen wordt gebruikt om ATP te vormen door mitochondriaal ATP synthase 2. Reductiepotentiaal geen details, waardes kennen, wel principe - Reductor → e afgeven → w geoxideerd Oxidator → e- opnemen → w gereduceerd e- van sterkste reductor nr sterkste oxidator reductiepotentiaal E = maat voor de neiging om als reductor e- af te geven = reducerend vermogen 57