Samenvatting van het vak Metabolisme en Metabole Regeling gebaseerd op de leerwijzer. Het vak wordt gegeven door professor Van Lint in 1ste bach van Farmaceutische Wetenschappen
Levende organismen zijn nooit in evenwicht met hun omgeving
− cellen en organismen: afhankelijk van een constante toevoer van energie
→ tegengaan van onvermijdelijk natuurlijke tendens van verval naar laagst mogelijke
energietoestand
− chemische compositie van organisme constant in tijd, populatie verre van statisch
→ continue stroom van reacties, massa en energie
− hoeveelheden hemoglobine en glucose in bloed constant
→ synthese of opname in balans met afbraak of consumptie of omzetting tot ander
product
constante concentratie van deze stoffen = resultaat van dynamische steady state
voor onderhoud van dynamische steady state energie nodig
Levende organismen zijn open systemen die energie en materie uit hun omgeving transformeren
− systeem = alles wat zich binnen een gedefinieerde regio in de ruimte bevindt
− universum = systeem en zijn omgeving samen
− geïsoleerd systeem = systeem dat noch energie, noch materie uitwisselt met zijn omgeving
− gesloten systeem = systeem dat energie, maar geen materie uitwisselt met zijn omgeving
− open systeem = systeem dat energie en materie uitwisselt met zijn omgeving
− levend organisme is een open systeem
→ energie uit hun omgeving halen door chemische brandstoffen uit omgeving op te nemen
→ extraheren energie door ze te oxideren
→ absorberen energie uit zonlicht
− tijdens metabole energieomzettingen stijgt de wanorde en daalt de potentiële energie
levende organismen: extraheren energie uit hun omgeving
converteren deel hiervan in bruikbare vormen van energie voor
arbeid
geven deel energie af aan omgeving als warmte
stellen eindproductmoleculen vrij (minder georganiseerd dan
startbrandstof); draagt bij tot stijging entropie
zorgen voor gestegen orde (minder wanorde) in systeem in vorm
van complexe macromoleculen
Fotosynthese en respiratie
− energie van alle organismen wordt voorzien door fotosynthese of respiratie
− fotosynthetische organismen
→ capteren lichtenergie en gebruiken om elektronen van water door te geven aan CO2
→ vorming van energierijke producten (zetmeel, sucrose, vrijstelling van O2)
,− niet-fotosynthetische organismen
→ krijgen vereiste energie door oxideren energierijke fotosyntheseproducten
geven elektronen door aan O2 om water en CO2 te vormen
bijna alle energieomzettingen teruggebracht tot deze flow van elektronen
= respiratie
Flow van elektronen voorziet in energie van organismen
− molecule in een cel pikt een elektron op, vaak ook tegelijk een proton
→ netto-effect: H aan molecule toegevoegd
→ hydrogeneringsreacties = reducties
reductie: aantal C-H bindingen stijgt
→ dehydrogeneringsreacties = oxidaties
oxidatie: aantal C-H bindingen daalt
Energetische koppeling verbindt reacties met elkaar
− hoeveelheid energie effectief beschikbaar om arbeid te verrichten is altijd kleiner dan
theoretische potentiële energie, deel energie altijd verloren als warmte
− een energievrijstellende (exergone) reactie drijft een energievergende (endorgone) reactie aan
− chemische reacties in gesloten systemen verlopen spontaan tot evenwicht bereikt
Energie wordt tijdelijk opgeslagen in geactiveerde carriers
− energie, vrijgesteld door oxidatie van voedselmoleculen, tijdelijk opgeslagen
− energie gestockeerd in chemische bindingsenergie in geactiveerde carriermoleculen
− geactiveerde carriers:
stockeren energie als transfereerbare groep of als hoge-energie-elektronen
duale rol als brond van zowel energie als chemische groepen van biosynthesereacties
ATP, NADH/NADPH
geactiveerde carrier groep die ze in een hoogenergetische binding dragen
ATP fosfaat
NADH, NADPH, FADH2 elektronen en waterstoffen
acetyl CoA acetylgroep
gecarboxyleerd biotine carboxylgroep
S-adenosylmethionine methylgroep
uridine difosfaat glucose glucose
,− gekoppelde reacties: energetisch gunstige reactie gebruiken om energetisch ongunstige reactie,
maakt geactiveerde carrier, aan te drijven
Enzymen bevorderen ketens van reacties
− exergone reacties verlopen niet noodzakelijk snel
− weg van reagens naar product via energiebarrière; activeringsbarrière
− breken van bestaande bindingen en vorming nieuwe vergt buiging bestaande bindingen
→ transitietoestand met hogere vrije energie
− reacties met meetbare snelheid verlopen dankzij enzymen
enzymen = biokatalysten die reactiesnelheid verhogen zonder zelf verbruikt te worden
verlagen energiebarrière tussen reagens en product
versnellen reacties door gebruik bindingseffecten
− reagentia binden op stereospecifieke manier aan enzymoppervlak → waarschijnlijkheid van
reageren verhoogt met enkele grootteorden = nabijheids- en oriëntatie-effecten
reagentia veranderen in moleculaire vorm, vervormen richting transitietoestand
→ activeringsenergie wordt verlaagd en reactiesnelheid sterk versneld
− metabole katalysten = eiwitten
elk enzym katalyseert een specifieke reactie, elke reactie in cel gekatalyseerd door ander enzym
− veelvoud aan enzymen, specificiteit enzymen en regelbaarheid van enzymen stelt cel in staat
specifiek bepaalde activeringsbarrières te verlagen
selectiviteit = essentieel voor regeling cellulaire processen
− hoe vinden enzymen specifiek hun substraat?
mogelijk door actieve site van enzym waar substraat zal binden en reactie bevorderd zal worden
− pathways = enzymgekatalyseerde reacties in cel functioneel georganiseerd in opeenvolgende
reacties, waarin product van ene reactie reagens wordt van volgende
katabole pathways = voedingsstoffen worden gedegradeerd om energie te extraheren in vorm
bruikbaar voor cel
anabole pathways = start met kleine bouwstenen, omgezet tot progressief grotere moleculen
− metabolisme = gehele netwerk van door enzym gekatalyseerde pathways
, Metabolisme wordt geregeld om balans en zuinigheid te bevorderen
− cellen synthetiseren duizenden soorten moleculen, op juiste concentraties vereist door cel
− sleutelenzymen zo geregeld dat elk type precursormolecule geproduceerd wordt in
hoeveelheden overeengestemd met noden van cel
− cel regelt synthese van katalysten via beïnvloeding van genexpressie
− zelfregelende en zelfaanpassende eigenschappen → cel in staat om zichzelf in een dynamische
steady state te houden
Thermodynamische situering van het leven
− eigenschap van levende wezens dat hen verschillend maakt van dode materie
cellen creëren en handhaven orde in universum van steeds toenemende wanorde
orde scheppen en handhaven; altijd aanhoudende stroom van reacties nodig (biosynthese)
biosynthese mogelijk maken; energie en atomen nodig
reacties in cel normaal op vele hogere temperaturen dan gangbare temperatuur; bevordering
van enzymen nodig
Eerste wet van thermodynamica
− energie kan wel van de ene vorm naar de andere omgezet worden, maar kan niet geschapen of
vernietigd worden
− totale hoeveelheid energie van het universum moet altijd hetzelfde blijven, de cel kan dus geen
energie scheppen
Tweede wet van thermodynamica
− de wanorde van het universum (of van elk geïsoleerd systeem daarbinnen) kan alleen maar
toenemen
− systemen zullen spontaan veranderen naar die schikkingen die het waarschijnlijkst zijn
− systemen zullen spontaan evolueren naar die schikkingen met de grootste entropie
− cellen lijken tweede wet te overtreden want scheppen orde door te groeien en door complexe
organismen te vormen
→ cel is geen geïsoleerd systeem: neemt energie uit omgeving in vorm van voedsel en gebruikt
deze om orde te scheppen
→ warmte komt vrij in omgeving; schept meer wanorde in omgeving
→ totale entropie stijgt
→ tweede wet toch gerespecteerd orde in cel gecompenseerd door stijging wanorde omgeving
− warmte = energie in wanordelijkste vorm: doet moleculaire bewegingen stijgen, verhoogt
wanorde
Vrije energie
− elk biologisch systeem is open, wisselt energie en materie uit met zijn omgeving
→ zowel energieverandering als entropieveranderingen in reacties; belangrijk voor bepalen
richting van thermodynamisch gunstig proces
− Gibbs vrije energie G = toestandsfunctie die energie en entropie omvat
∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆 G = energie vrij beschikbaar voor verrichten nuttige arbeid
H = enthalpie = warmte-inhoud, reflecteert aard en aantal bindingen
S = wanorde in systeem aanwezig
− reactie verloopt spontaan ( ∆𝐺 < 0) indien veel warmte vrijkomt (∆𝐻 𝑛𝑒𝑔𝑎𝑡𝑖𝑒𝑓) en meer
wanorde ontstaat (∆𝑆 𝑝𝑜𝑠𝑖𝑡𝑖𝑒𝑓 𝑑𝑢𝑠 − 𝑇∆𝑆 𝑛𝑒𝑔𝑎𝑡𝑖𝑒𝑓)
− chemische reactie in gesloten systeem spontaan indien dat resulteert in nettostijging van
wanorde van universum
→ wanorde stijgt wanneer bruikbare energie verloren gaat als warmte
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur anouckTHK. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €12,49. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
