Uitwerkingen van de kennisclips van Cyclus 1.1.3 Celbiologie WEEK 13 (LTK 1.2 De Gezonde Mens) aan de Rijksuniversiteit Groningen uit Bachelor 1/ Propedeuse Collegejaar .
Alle energie komt oorspronkelijk van de zon.
Planten zijn in staat mbv zonlicht CO2 en H2O om te zetten in organische stoffen en O2.
Glucose (C6H12O6) is een organische stof.
Mensen gebruiken de organische producten als voedingsstoffen.
Mensen gebruiken O2 om de voedingsstoffen om te zetten in energie.
Mensen produceren CO2 en H2O als afvalstoffen.
Deze afvalstoffen kunnen weer door planten worden hergebruikt.
Zo is de cyclus mooi rond.
Als het gaat om energie in de cel dan zijn er:
- anabolisme
- katabolisme
Anabolisme is energie vragende processen.
In het anabolisme wordt ATP verbruikt en omgezet tot ADP.
Katabolisme is energie vrijmakende processen.
In het katabolisme wordt ATP gegenereerd vanuit ADP.
De cel zorgt ervoor dat ATP over ADP ratio hoog is.
Dus in de cel is er altijd een goede voorraad aan ATP voor energie vragende processen.
Dit wordt geregeld door een hoog affiniteit en hoog activiteit van de ATP synthases.
ATP synthases zetten ADP om in ATP.
,Energie vragende processen in de cel zijn:
- onderhoud
- biosynthese
- opslag
Bij onderhoudsprocessen behoren:
- ion transport
- beweging
- warmtegeneratie
Biosynthese is ten behoeve van de groei van cellen.
Opslag van energie in de vorm van vetten en glycogeen ook een proces dat energie kost.
Voor energie vrijmakende processen in de cel wordt er gesproken over oxidatie.
Oxidatie vindt plaats bij:
- glycolyse van glucose tot pyruvaat
- pyruvaat dehydrogenase van pyruvaat tot acetyl-CoA
- beta-oxidatie van vetzuren
- citroenzuurcyclus
- oxidatieve fosforylering
In al deze processen worden energie vrijgemaakt in kleine stapjes.
Oxidatie is geen verbranding!
Er vindt geen reactie plaats tussen vetzuur/glucose en O2.
Een verbranding is immers een reactie tussen een stof (vetzuur/glucose) en een O2 die explosief verloopt.
Bij verbranding is in 1 klap heleboel energie gegenereerd.
Explosies en in 1 klap energie genereren is niet waar een cel behoefte aan heeft.
Cel wilt juist energie vrijmaken in kleine stapjes zodat het beheersbaar blijft.
Dus in de cel vindt oxidatie/reductie plaats.
In de laatste stadium van energiemetabolisme is de rol van O2 wel weggelegd.
Energie wordt gebruikt om de cel in stand te houden.
De vorm van energie in de cel is ATP.
Er zijn wel meerdere vormen van energie.
Maar ATP is de belangrijkste.
,De energiebronnen waar de cel over kan beschikken zijn:
- vetten
- koolhydraten
- eiwitten
Veruit de meeste energie ligt opgeslagen in vetten.
Veruit de meeste energie wordt ook gehaald uit vetten.
Opslag van vet bevindt zich in vet- en levercellen.
Vetten worden opgeslagen in vet droplets.
De chemische vorm waarin de vet wordt opgeslagen is als triglyceride.
Triglyceride is een glycerol molecuul, waarbij alle OH-groepen veresterd zijn met een vetzuur.
Vetzuur is een langketenig koolwaterstofmolecuul.
Triglyceride wordt afgebroken voor de productie van energie.
Bij de afbraak van triglyceride wordt triglyceride eerst gehydrolyseerd tot losse vetzuren en glycerol.
Een andere opslagvorm is glycogeen.
Glycogeen is de opslagvorm van glucose.
Glycogeen bevindt zich in:
- levercellen
- spiercellen
Glycogeen is de dierlijke opslagvorm van glucose.
Zetmeel is de plantaardige opslagvorm van glucose.
Glycogeen en zetmeel verschillen in het aantal alpha-1,6-zijtakken.
In de structuur zijn ketens en branching points zichtbaar.
Branching points bevatten zijketens.
Branching points worden alpa-1,6-glycosidisch punt genoemd.
In glycogeen zijn er meer van dit soort zijtakken.
Bij de afbraak van glycogeen wordt glucose-6-fosfaat gevormd.
Glucose-6-fosfaat wordt gevormd via glucose-1-fosfaat.
De levercel gebruikt glycogeen voor glucose productie.
De spiercel gebruikt glycogeen voor directe energie.
De spiercel gebruikt glycogeen niet voor de productie van glucose.
,Hieronder is de pathways van aanmaak en afbraak van glycogeen in lever- en spiercellen zichtbaar.
Glycogenese is pathway met de rode pijlen.
Glycogenese begint bij glucose uit het bloed dat wordt opgenomen in de cel.
-genese betekent vorming.
Bij glycogenese wordt glucose omgezet tot glucose-6-fosfaat.
Glucose-6-fosfaat wordt omgezet in glucose-1-fosfaat.
Via nog een tussenproduct levert dat uiteindelijk glycogeen op.
Glycogenolyse is de pathway met de blauwe pijlen.
-lyse betekent afbraak.
Bij glycogenolyse wordt glycogeen afgebroken in glucose-1-fosfaat.
Glucose-1-fosfaat wordt afgebroken tot glucose-6-fosfaat.
Glucose-6-fosfaat wordt afgebroken tot glucose.
In levercellen wordt glucose uitgescheiden in het bloed.
Dit gebeurt alleen maar in levercellen.
Levercellen zijn dus leveranciers van glucose als er vraag is naar glucose in bloed.
Spiercellen kunnen dat echter niet, want spieren missen de glucose-6-fosfatase.
Glucose-6-fosfatase is een enzym.
Glucose-6-fosfatase zet glucose-6-fosfaat om in glucose.
Dus in spiercellen kan deze stap niet plaatsvinden.
Spiercellen kunnen geen glucose produceren.
Het eindproduct van glycogenolyse in spieren is dus glucose-6-fosfaat.
Dit eindproduct kan direct de glycolyse in en gebruikt worden voor de productie van energie.
,Cel haalt energie uit vetten en koolhydraten.
Koolhydraten in de vorm van glycogeen.
Waarbij vetten de hoofdleverancier van energie zijn.
Stappen voor energie halen uit voedingsstoffen:
1. In de darm worden eiwitten, koolhydraten en eiwitten verteert tot kleinere moleculen.
Dus omzetting van macromoleculen in eenvoudige moleculen vindt plaats in de darmlumen:
- eiwitten → aminozuren
- koolhydraten → glucose en andere suikers
- vetten → glycerol en vetzuren
Deze kleinere units worden via de membraan opgenomen in de cel.
2. In de cel worden units gebruikt is diverse pathways om energie te genereren.
Glucose wordt direct in de glycolyse gebruikt.
Glycolyse is omzetting van glucose in pyruvaat.
Pyruvaat wordt vervolgens omgezet in acetyl-CoA.
3. Acetyl-CoA kan in de mitochondriën de citroenzuurcyclus/ Krebs cyclus in.
Dit levert ook weer een heleboel energie op.
Deel van de energie wordt verwerkt via de oxidatieve fosforylering.
Bijproducten zijn van de cyclus zijn:
- CO2
- H2O
- energie in de vorm van ATP
ATP kan uiteindelijk worden gebruikt in de cel om werk te verrichten.
,
,ENERGIEMETABOLISME METABOLISME
In de uitvoering van energiemetabolisme zijn er 2 typen ATP-productie:
1. substraat gebonden ATP productie in cytosol
2. chemiosmotische ATP productie in mitochondria
Substraat gebonden ATP productie vindt plaats in de cytosol.
Waarbij in de glycolyse van glucose 2 pyruvaat moleculen worden gemaakt.
Hieronder is de substraat gebonden ATP productie in beeld.
1. Glucose bestaat uit 6 C-atomen.
Glucose wordt dubbel gefosforyleerd en de product is fructose-1,6-bisfosfaat.
Deze stap gaat ten koste van 2 ATPs.
Hier wordt dus 2 ATP geïnvesteerd.
2. Fructose-1,6-bisfosfaat wordt gesplitst in 2 moleculen van elk 3 C-atomen en 1 fosfaat.
3. Deze beide moleculen worden omgezet in pyruvaat.
Pyruvaat is een molecuul van 3 C-atomen zonder fosfaat.
Energierijke fosfaat wordt dus afgesplitst.
Bij afsplitsing van fosfaat levert het ATP op.
Hier worden maar liefst 4 ATP moleculen aangemaakt.
Daarnaast wordt er ook nog NAD+ omgezet tot NADH+H+.
NADH+H+ is ook een energierijk molecuul.
Pyruvaat kan ofwel richting:
- citroenzuurcyclus/ Krebs cyclus (Acetyl-CoA)
- lactaat (melkzuur)
De richting hangt af van de O2 status van de cel.
Is er voldoende O2 wordt de Krebs cyclus aangezet.
Is er onvoldoende O2 wordt pyruvaat omgezet in lactaat.
Bij omzetting van pyruvaat in lactaat wordt NADH+H+ weer terug gevormd tot NAD+.
ATP balans:
- verliezen 2 ATP in de 1e stap
- winnen 4 ATP in de omzetting naar pyruvaat
Resultaat is dus omzetting van +2 ATP in de glycolyse.
,Overzicht glycolyse:
- 2 ATP geïnvesteerd, 4 ATP eruit.
Dus netto opbrengst van 2 ATP.
- Vanuit glycogeen kan direct glucose-6-fosfaat geproduceerd worden (van glycogenolyse).
In spiercellen kan het direct de glycolyse in.
In dit geval is al 1 fosforylering aanwezig, dus er is nog maar 1 ATP nodig om de 2e fosforylering te
bewerkstelligen.
Input is dus 1 ATP en niet 2 ATP.
- In fase 3 treedt oxidatie-reductie reactie op.
Waarbij NAD+ wordt omgezet in NADH+H+.
- Er is zowel een aeroob als anaeroob pathway.
Aeroob via de citroenzuurcyclus.
Anaeroob via de lactaat/ melkzuur.
,Anaerobe glycolyse is glycolyse zoals die verloopt onder conditie waarbij er weinig of geen O2 is.
In spieren is er sprake van anaerobe glycolyse.
Wanneer spieren heel lang aan het werk zijn, zal de O2-spanning dalen en onvoldoende hoog zijn om
citroenzuurcyclus in werking te houden.
Citroenzuurcyclus leidt tot vorming van producten die in oxidatieve fosforylering wordt gebruikt.
Oxidatieve fosforylering is afhankelijk van zuurstof.
Bij te weinig zuurstof zal de oxidatieve fosforylering stoppen.
Hierdoor zal de citroenzuurcyclus ook stoppen.
Dit heeft consequenties.
Consequenties zitten op de niveau van NAD+ en NADH.
Als O2 tekort is in spieren kan er nog steeds glycolyse plaatsvinden tot pyruvaat.
Dit levert nog steeds 2 ATP op.
Er wordt ook 2 NAD+ omgezet tot 2 NADH+H+.
Normaal gesproken zal deze NADH kunnen worden geregenereerd tot NAD+ via de oxidatieve fosforylering.
Maar die ligt nu dus plat.
Daarom dreigt er een tekort aan NAD+.
Dit betekent dat glycolyse ook op een gegeven moment zal stoppen, omdat er geen input is van NAD+.
Dit betekent dat er helemaal geen ATP geproduceerd kan worden.
Om dit op te vangen is de volgende mechanisme in werking:
Pyruvaat wordt omgezet in lactaat.
Voordeel hiervan is dat NADH bij deze reactie wordt gegenereerd tot NAD+.
Daarmee kan de dreigende tekort aan NAD+ worden hersteld.
NAD+ kan direct weer gebruikt worden voor de glycolyse en productie van ATP.
Dus onder O2-arme conditie kan de cel ATP blijven produceren.
ATP productie is wel in geringe mate, want er wordt alleen maar 2 ATP aangemaakt.
Terwijl als citroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylering ook laten lopen, kan er 36 ATP worden gemaakt.
Anaerobe glycolyse is een noodoplossing in spieren, waarbij lage O2-spanning toch nog ATP kan worden
gegenereerd.
Lactaatvorming heeft ook een bijeffect.
Bijeffect is dat lactaat zich kan opstapelen in de spiercellen.
Opstapeling van lactaat in spieren leidt tot spierpijn.
, Er is dus een centrale rol weggelegd voor het koppel NAD+ en NADH.
Deze koppels spelen een centrale rol in energiemetabolisme:
- NAD+ en NADH
- FAD en FADH2
NAD+ en FAD zijn moleculen die elektronen en H+ kunnen opnemen van allerlei substraten.
Substraten zijn glucose en vetzuren.
Daarbij worden NAD+ en FAD gereduceerd tot NADH+H+ en FADH2.
NADH+H+ en FADH2 kunnen weer elektronen afstaan aan zuurstof.
Afstaan van zuurstof gebeurt in de oxidatieve fosforylering.
NADH+H+ en FADH2 worden geoxideerd tot NAD+ en FAD.
NAD+ is een oxidator.
NAD+ wordt gereduceerd tot NADH+H+.
NADH+H+ is een reductor.
FAD is een oxidator.
FAD wordt gereduceerd tot FADH2.
FADH2 is een reductor.
Glucose en vetzuren na allerlei intermediaire producten in energiemetabolisme zijn reductoren.
Glucose en vetzuren worden geoxideerd tot oxidatoren.
Glucose, vetzuren en intermediaire producten worden dus geoxideerd.
Glucose, vetzuren en intermediaire producten geven elektronen af.
Glucose, vetzuren en intermediaire producten zijn energierijke elektronen.
Glucose, vetzuren en intermediaire producten doorlopen een hele cyclus rond en uiteindelijk terecht komen op
O2.
Kern van energiemetabolisme is het oxideren van energierijke substraten, waarbij elektronen worden
afgegeven en worden doorgegeven via allerlei tussenstappen uiteindelijk naar O2.
Al die stapjes dragen bij aan het productie van steeds kleine hoeveelheden energie.
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller RUGtandheelkundestudent20222023. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $10.31. You're not tied to anything after your purchase.
