HC 1.3.05 Metabolisme en Energie 2425 (PDF)

Stofwisseling en energielevering BIOMEDISCHE LEERINHOUDEN BLOK 1.3 KAROLIEN RENDERS JANUARI 2025 Inhoud  Stofwisseling  De cel als fabriek  Celmetabolisme  Sporten  Energieverbruik van spier  Aanpassingen van metabolisme  Samenvatting Stofwisseling  Stofw...

Stofwisseling en energielevering BIOMEDISCHE LEERINHOUDEN BLOK 1.3 KAROLIEN RENDERS JANUARI 2025 Inhoud  Stofwisseling  De cel als fabriek  Celmetabolisme  Sporten  Energieverbruik van spier  Aanpassingen van metabolisme  Samenvatting Stofwisseling  Stofwisseling of metabolisme  = alle chemische reacties in het lichaam  Verschilt afhankelijk van type weefsel Stofwisseling  Stofwisseling  Verschilt naargelang het moment van de dag Stofwisseling  Stofwisseling  Verschilt naargelang levensfase Stofwisseling  Celstofwisseling of Celmetabolisme  = Chemische reacties in cellen  Energie  Homeostase  Celgroei  Celdeling  Afhankelijk van celtype  Spiercontracties  Klierproducten afgeven  Speciale functies Celmetabolisme  De cel als fabriek  Fabriek  Productie = katabolisme  Onderhoud/bevoorrading = anabolisme Celmetabolisme  De cel als fabriek  Katabolisme(productie) = Afbraak van organische moleculen  Zorgt voor energie  Verschillende stappen  Cytosol:  Grote moleculen worden afgebroken tot kleinere fragmenten  Mitochondrium  Kleinere fragmenten opgenomen en verwerkt  Levert energie op  In de vorm van ATP(adenosinetrifosfaat)  Deel energie omgezet in warmte Celmetabolisme  De cel als fabriek  Anabolisme (bevoorrading) = Vorming van nieuwe organische moleculen  Verbruikt energie  Doel van nieuwe organische verbindingen  Onderhoud en herstel  Ondersteuning van doel  Vorming van klierproducten  Opslag van reservestoffen  Nutriënten Celmetabolisme  De cel als fabriek  Katabolisme- anabolisme Celmetabolisme  De cel als fabriek  Wat is DE energieleverancier van de cel?  Welke basisstoffen zijn nodig om deze energieleverancier? Celmetabolisme  De cel als fabriek  DE energieleverancier  ATP (adenosinetrifosfaat)  Universele energiedrager  Brengt energie over!  Bevat 2 energierijke fosfaat verbindingen  ATP  ADP + energie  ADP= adenosinedifosfaat Celmetabolisme  De cel als fabriek  Basisstoffen  Vetzuren  Glucose  Aminozuren  Glucose kan uit koolhydraten komen maar kan ook uit andere stoffen komen Celmetabolisme  De cel als fabriek  Basisstoffen- opslag  Glucose  glycogeen  Vetzuren  Triglyceriden  Aminozuren  Proteïnen Celmetabolisme  De cel als fabriek  Koolhydratenmetabolisme  Koolhydraten  Suikers  Zetmeel  Opslag onder de vorm van glycogeen Celmetabolisme  De cel als fabriek  Koolhydratenmetabolisme  Zorgt voor afbraak van koolhydraten om energie te leveren aan de cel in vorm van ATP  Stap 1: glycolyse  Glucose omgezet tot  pyrodruivenzuur  Anaeroob proces (vind plaats zonder zuurtstof)  Stap 2: energieproductie in mitochondria  Citroenzuurcyclus  Pyrodruivenzuur wordt verder afgebroken  Elektronentransport (levert elektronen voor de volgende stap)  1 glucose molecule levert  30-32 ATP’s Celmetabolisme  De cel als fabriek  Koolhydratenmetabolisme  Afbraak Celmetabolisme  De cel als fabriek  Koolhydratenmetabolisme  Afbraak  Celademhaling = afbraak van glucose om energie in die vorm van ATP te produceren  Deels in het cytoplasma  Glucose  pyrodruivenzuur  Deels in mitochondria  Pyrodruivenzuur  CO2 en H2O Celmetabolisme  De cel als fabriek  Koolhydratenmetabolisme  Opbouw Celmetabolisme  De cel als fabriek  Koolhydratenmetabolisme  Gluconeogenese  Opbouw van glucose uit andere stoffen dan koolhydraten  Bv. Melkzuur, glycerol, aminozuren,…  Verloopt via een andere weg (met andere enzymen)  Opslag van glucose  Glycogeen  In lever en skeletspier  Glycogenese = proces waarbij glucose wordt omgezet in glycogeen voor opslag in lever en skeletspier Celmetabolisme  De cel als fabriek  Koolhydratenmetabolisme  Afbraak van glucose adhv celademhaling  glycolyse  Deels anaeroob  Deels afhankelijk van zuurstof  Levert per molecule glucose  30-32 ATP’s  Opbouw van glucose uit andere stoffen dan koolhydraten  gluconeogenese  Verloopt anders dan glycolyse (andere enzymen)  Opslag van glucose als glycogeen in lever en skeletspier -> glycogenese Celmetabolisme  De cel als fabriek  Lipidenmetabolisme  Triglyceriden worden afgebroken, bestaat uit:  Vetzuren  Glycerol Celmetabolisme  De cel als fabriek  Lipidenmetabolisme  Lipolyse = Afbraak van vetten  Glycerol omgezet naar  Pyrodruivenzuur  Vetzuren gaan direct naar mitochondrium om afgebroken te worden  Levert 120 ATP moleculen op! (lipolyse)  Afbraak gebeurt in mitochondria => zuurstofafhankelijk!  Niet snel! (trager dan glucose verbranding)  Lipogenese = Aanmaak van vetten  Behalve essentiële vetzuren (kunnen niet zelf gemaakt worden, moeten via voeding binnen komen) Celmetabolisme  De cel als fabriek  Vetstofwisseling  Transport (via het bloed)  (ter info) Celmetabolisme  De cel als fabriek  Proteïnenmetabolisme  Eiwitten/proteïnen  Opgebouwd uit aminozuren  Deze aminozuren vormen ketens die samen een complexe structuur vormen  10 essentiële aminozuren die het lichaam zelf niet kan maken die dus via voeding binnen moet komen. Celmetabolisme  De cel als fabriek  Proteïnenmetabolisme  Eiwitten of proteïnen  Complexe structuur  Afbeelding ter info Celmetabolisme  De cel als fabriek  Proteïnenmetabolisme  Eiwitten in de cel  hergebruikt  Eiwitafbraak  Geen praktische bron voor energie  Moeilijker af te breken dan andere macronutriënten  Bij afbraak ontstaat er ammoniak is toxisch (schadelijk)  Dit wordt door lever omgezet tot ureum en later  uitgescheiden via urine  Eiwitten belangrijke structurele en functionele rol in cel  Afbraak van eiwitten in mitochondria via  citroenzuurcyclus  ATP opbrengst verschilt per aminozuur  Gemiddeld evenveel ATP als koolhydraatstofwisseling Celmetabolisme  De cel als fabriek  Proteïnenmetabolisme  Eiwitproductie  10 essentiële aminozuren  Afbeelding ter info  Dagelijks uit voeding Celmetabolisme  De cel als fabriek  Energielevering- en opslag, een overzicht Celmetabolisme  De cel als fabriek  Energielevering- en opslag, een overzicht Celmetabolisme  De cel als fabriek  Energielevering- en opslag, een overzicht Poll We gaan sporten  Voordelen van bewegen Wat is er nodig om te kunnen sporten?  Activatie van skeletspieren  Leidt tot contractie van skeletspieren  Deze contractie gebeurt door de interactie tussen de eiwitten actine en myosine  ATP-afhankelijk (er is energie nodig om de spieren samen te laten trekken  Aanpassingen in metabolisme om spieren van energie te voorzien Energie bij spierarbeid  Energiebronnen in de spier  ATP  4 seconden  CP  Voorraad voor 15 seconden  Glucose-glycogeen  Glycogeenvoorraad 24-48 uur in rust, lichte activiteit Energie bij spierarbeid  Aerobe afbraak  Voorwaarde zuurstof aanwezig  Mitochondriën  Koolstofketens worden afgebroken (citroenzuurcyclus en electronentransport)  In rust gebruiken mitochondriën vooral vetzuren  Begin van contractie: vooral afbraak pyrodruivenzuur (=pyruvaat)  Bij maximale inspanning kunnen mitochondriën slechts een derde van ATP leveren Energie bij spierarbeid  Anaerobe afbraak  Glycolyse  Anaerobe afbraak van glucose tot pyrodruivenzuur  (Veel) minder grote ATP opbrengt  2 ATP  Onafhankelijk van zuurstof  Glucose  Pyrodruivenzuur + energie  Maar  Pyrodruivenzuur  melkzuur  Waterstofionen komen vrij  Invloed op pH Situatie 1  Je zit rustig in de zetel… in je sportkleren. Situatie 1  Energie bij spieractiviteit  In rust  Aanmaak van ATP  Opbouw CP-voorraad  Vetzuren zijn de voornaamste bron Situatie 2  Je bent toch uit je zetel geraakt. Je bent aan een matig tempo aan het joggen. Situatie 2  Energie bij spieractiviteit  Matige inspanning  Glucose wordt voornaamste bron  Pyrodruivenzuur  mitochondria Situatie 3  Je wou dit niet, maar je moet deze trein echt halen. En je staat op het verkeerde perron. Een sprintje dus naar het juiste perron. In volle snelheid trap af, door de gang en terug trap op. Van spoor 9 naar spoor 2. Je haalt je trein nog net. Maar je bent totaal buiten adem. Morgen ga dit voelen…. Situatie 3  Energie bij spieractiviteit  Maximale inspanning  Onvoldoende zuurstofaanbod  Anaerobe afbraak van glucose  glycolyse  Nadelen  Vorming van melkzuuracidose  Waterstof ionen komen vrij  Productie van melkzuur  Vorming van ATP is onrendabel Situatie 4  Het leek zo’n goed plan: de dodentocht stappen: 100 km en de hele nacht door wandelen. Nu heb je 85 km afgelegd en je benen doen pijn en voelen zwaar aan, je voeten zitten vol met blaren. En je moed zit in je schoenen. Situatie 4  Welke soort inspanning is dit?  Wat gebeurt er hier? Situatie 4  Start van inspanning  Verbruik ATP en CP  Anaëroob: glycolyse  In afwachting van voldoende zuurstof  Aeroob:  Vetzuren  Glucose  Lang vol te houden  Aërobe processen verminderen na tijd  Anaëroob blijft op de achtergrond aanwezig  Lactaatproductie is geleidelijk aan oploopt  H+ wordt geproduceerd   spiervermoeidheid Sport en energieverbruik  Waar situeert de volgende sportinspanning zich op de grafiek?  10 km lopen  Set bij taekwondo (duurt 1’30”)  Gewicht heffen  100 m sprint  200 m sprint  400 m sprint  Ronde bij boksen Sport en energieverbruik Sport en energieverbruik  Overzicht Metabole aanpassingen bij sport  Aanpassingen  Doel: optimale zuurstofaanvoer  2 factoren  Aanvoer vergroten bloedcirculatie  Cardiovasculair stelsel  Zuurstof opname vergroten gasuitwisseling  Pulmonaal stelsel Metabole aanpassingen bij sporten  Cardiovasculair  Aanvoer zuurstof en voedingsstoffen  Afvoer afvalstollen en koolstofdioxide  Afvoer van warmte  Hartminuutvolume (HMV)  Volume bloed dat per minuut uit het hart wordt gepompt  HMV = Hf x sv  Hartfrequentie  slagvolume Metabole aanpassingen bij sporten  Cardiovasculair  Aanpassingen  Hartminuutvolume stijgt  Rust: 5-6l/ min  inspanning 20-25 l/min (ongetraind)  bij getrainde personen: 30-45 l/ min  Slagvolume (= hoeveelheid bloed die per hartslag wordt weggepompt) stijgt  Veneuze return  Rekbaarheid van ventrikels  Contractiekracht van de ventrikels  Arteriële bloeddruk in aorta en longslagaders  Hartfrequentie (= aantal slagen per minuut) stijgt  Maximale hartfrequentie  leeftijd Metabole aanpassingen bij sporten  Cardiovasculair  Verdeling van bloed  Rust  Vooral hersenen, spijsverteringsstelsel, nieren en huid  15-25% naar spieren  Inspanning  Minder bloed naar spijsvertering, nieren en huid  Doorbloeding spieren stijgt Metabole aanpassingen bij sporten  Cardiovasculair  Bloeddruk  rust  Systolische druk of bovendruk: 120 mm Hg  Diastolische druk of onderdruk: 80 mm Hg  Inspanning  Bloeddruk stijgt met inspanning  Bloed stroomt sneller naar weefsels   effectiever transport van zuurstof en koolstofdioxide Metabole aanpassingen bij sporten  Pulmonaal  Inspiratoire reservecapaciteit  Expiratoire reservecapaciteit Metabole aanpassingen bij sporten  Aanpassingen  Ademminuutvolume  Ademvolume x ademfrequentie  Ademvolume  Vitale capaciteit= ademvolume + inspiratoir reservevolume + expiratoir reservevolume  Eensecondewaarde  75-85% van vitale capaciteit  Ademfrequentie  Rust: 12 keer per minuut  Bij inspanning: 50 keer per minuut  Gaswisseling Metabole aanpassingen bij sporten  Maximale aerobe vermogen  Hoogste waarde van zuurstofopname uitgedrukt in liters per minuut  VO2max  Waarde voor cardiorespiratoire fitheid en aerobe inspanningsvermogen  Ml O2 per kg per min  Maximale inspanningstest Metabole aanpassingen bij sporten  Lactaatdrempel  Bij inspanning > dan maximale aerobe capaciteit   anaerobe energielevering   concentratie aan melkzuur neemt toe   concentratie H+ stijgt  pH daalt  verzuring   inspanning is niet lang meer vol te houden Metabole aanpassingen bij sporten  Herstel na training  Fasen Metabole aanpassingen bij sporten  EPOC  Excess post oxygen comsumption  Afterburn, zuurstofschuld,…  Na inspanning: lichaam een verhoogd zuurstofverbruik  O2 nodig voor herstel  Duur afhankelijk van de mate van inspanning Metabole aanpassingen bij sporten  EPOC  Verhoogde zuurstofaanvoer nodig voor:  Aanvullen van ATP en CP-reserves  Afvoer van lactaat en omzetting tot glycogeen Stofwisseling en metabolisme  Basaal metabolisme  Energie nodig voor stofwisseling bij lichaam en geest in volledige rust.  Wordt beïnvloed door leeftijd, geslacht, fysieke fitheid,… Stofwisseling en metabolisme  Energiebehoefte  Basaal metabolisme + energieverbruik  Energieverbruik  Fysieke activiteit  Mentale activiteit Stofwisseling en metabolisme  Voeding  Noodzakelijk voor aanvoer van energie  Gevarieerd  Essentiële aminozuren  Vitamines Stofwisseling en metabolisme  Gezonde leefstijl Stofwisseling en metabolisme  samenvatting Responsiecollege  Datum 27/01  Discussieforum  Vragen voor RC tot vrijdag 24/1 om 16u Bronnen  Martini, F; Bartholomew, F (2022); Anatomie en fysiologie, een inleiding.  HC F. Houben: energielevering.  Werkboek bewegingsanalyse B.  Van der poel, G; Jongert, M (2019); Inspanningsfysiologie, oefentherapie en training.  De inspanningscurve: de theorie achter trainingszones - Sportieq - Gezond Sporten