H1. Vrijstelling van metabole energie
1. Inleiding
Alles wat we nodig hebben om te leven vergt energie afkomstig van chemische reactie
➔ Er zijn 2 soorten chemische reacties:
Exotherme reacties
= Reacties waarbij energie vrijkomt
Het verbreken van een energierijke verbinding zorgt voor vrijgave van energie
∆G < 0 (Gibbs vrije energie)
Verlopen spontaan
Endotherme reacties
= Reacties waarbij energie nodig is om de reactie te laten doorgaan
Het maken van energierijke verbindingen vraagt energie
∆G > 0
Verlopen niet spontaan
De energie die vrijkomt uit de exotherme reacties kunnen worden gekoppeld aan allerlei reacties in
ons lichaam
→ Het metabolisme of de stofwisseling = de set van al die reacties
→ Het metabolisme kan worden opgesplitst in 2 soorten reacties:
1) Katabolisme
= Afbraak van biomoleculen in het lichaam
Er wordt energie vrijgemaakt uit voeding
→ 1 van de belangrijkste energiebronnen is glucose
Stockeren van energie
2) Anabolisme
= Opbouw van biomoleculen in het lichaam
Er wordt energie vrijgemaakt uit reserves
Gebruiken van energie
In laboratoria komt energie vrij als warmte
→ In het lichaam kan dit niet want de lichaamstemperatuur is constant en moet op peil blijven
→ Daarom zijn de reacties in het lichaam isotherm (er komt maar een heel klein deel
vrij als warmte)
De energie die vrijkomt uit onze voeding, gebruiken we om energierijke verbindingen mee te maken
→ Deze energierijke verbindingen kunnen we opslaan in ons lichaam
→ Wanneer we deze energie nodig hebben kunnen we ze terug vrijstellen uit onze reserves
,2. Energierijke moleculen/verbindingen
➔ Links:
In een labo verloopt de oxidatie van glucose in een
éénstapsreactie
➔ Rechts:
In ons lichaam gebeurt de oxidatie van glucose in
allerlei kleine stappen
→ Hier komen veel enzymen bij kijken
→ Voordelen:
+ De activeringsenergie is vaak klein
+ Alles kan isotherm verlopen waardoor de grote
hoeveelheid energie die als warmte vrijkomt kan
worden opgeslagen in energiedragers (bv. NADH,
FADH2, …)
Belangrijke energierijke moleculen:
Adenosinetrifosfaat (ATP)
Is een drager van energie → het kan energie geven of stockeren
➔ Wanneer we energie gaan stockeren wordt er
ATP gesynthetiseerd
→ ADP krijgt een fosfaatgroep erbij
➔ Wanneer we energie nodig hebben wordt
ATP verbruikt
→ ATP wordt dan gesplitst in ADP + een
anorganische fosfaat
➔ De energie die nodig was om van ADP naar ATP
te gaan komt terug vrij als ATP wordt afgebroken
tot ADP
De meest voorkomende!
Komt maar in een aantal gevallen voor
➔ Geel = afgesplitste/vrijgekomen energie
➔ ATP heeft 3 fosfaatgroepen die alle 3 af kunnen worden gesplitst
→ Dit levert energie op
Acylfosfaten
Kunnen een fosfor (P) afsplitsen
→ Bij deze afsplitsing komt energie vrij:
= een grote hoeveelheid energie
, Enolfosfaten
Kunnen ook een fosfor (P) afsplitsen waarbij energie vrijkomt
→
= een aanzienlijke hoeveelheid energie
Thiolesters
Acetyl-CoA van op de thiolester dissocieert in waterig milieu tot azijnzuur en CoA
→ Hierbij komt energie vrij:
Guanidinefosfaten
= Is een tussenproduct in de synthese van creatinefosfaat
Creatinefosfaat komt voor in de hersenen + spieren
→ Het zorgt ervoor dat bij spierwerking de [ATP] op peil blijft
→
➔ Hersenen + spieren in arbeid verbruiken heel veel energie
→ Er is een ‘free energy’ reservoir nodig dat snel ATP kan regenereren
---> Voor gewervelden (dus ook de mens) is dat creatinefosfaat
➔ Het maken van creatinefosfaat kost energie
→ Maar de intracellulaire concentratie van de reagentia en producten zijn zo dat de reactie
eigenlijk geen energie kost
→ Bv. cel in rust --> [ATP] is hoog --> er wordt spontaan creatinefosfaat gesynthetiseerd
cel in actie --> [ATP] is laag --> ATP wordt gesynthetiseerd uit stabiele creatinefosfaat
3. Fasen in de energievrijstelling
➔ Fase 1 = complexe biomoleculen worden afgebroken tot
hun bouwstenen (levert geen/weinig E op)
➔ Fase 2 = de bouwstenen worden omgezet in acetyl-CoA
→ Acetyl-CoA wordt verder afgebroken tot CoA wat de
Krebscyclus op gang brengt
→ Beperkte energievrijstelling
➔ Fase 3 = de Krebscyclus en elektronentransportketen (ETK)
→ Er worden energierijke moleculen gesynthetiseerd +
CO2 komt vrij
→ Veel energievrijstelling
,4. De citroenzuurcyclus of Krebscyclus
De citroenzuurcyclus of Krebscyclus gaat door in de matrix van mitochondriën
→
→ Stap 1:
➔ Acetyl-CoA wordt m.b.v. citraat synthase gekoppeld aan oxaalacetaat (molecule met 4C’s)
→ Er wordt citraat of citroenzuur gevormd (molecule met 6C’s)
→ Hierbij wordt H2O verbruikt en CoA vrijgesteld + gerecycleerd
➔ Citraat synthase:
➢ = Een enzym met 2 subeenheden
→ Er kunnen dus 2 verschillende moleculen tegelijkertijd binden
➢ Is een induced fit enzym
→ Wanneer oxaalacetaat bindt zal het enzym een conformatie ondergaan waardoor de
bindingssite voor acetyl-CoA gevormd wordt
---> Hierdoor kan de reactie tussen de 2 doorgaan
→ Stap 2 en 3:
➔ Er vindt een reorganisatie plaats
→ Citraat wordt omgezet naar isocitraat
m.b.v. aconitase
➔ Door afsplitsing van H2O wordt er een dubbele binding gevormd
→ Er ontstaat een intermediair product, namelijk cis-aconitaat
➔ Door opname van H2O wordt er een isomeer gevormd namelijk isocitraat
➔ De reactie verloopt spontaan (komt door het evenwicht)
→ Isocitraat wordt heel snel verbruikt waardoor de [isocitraat] heel laag is en de reactie
continue spontaan kan doorgaan
,→ Stap 4:
➔ Isocitraat wordt omgezet tot α-ketoglutaraat m.b.v. isocitraat dehydrogenase
→ Isocitraat dehydrogenase zorgt ervoor dat er NADH wordt gevormd vanuit NAD+
➔ Er vindt oxidatie plaats → 2 H-atomen (met e-) worden onttrokken
➔ Er vindt decarboxylatie plaats → 1C wordt verwijderd als CO2
➔ De reactie gaat snel + spontaan (want negatieve Gibbs energie) door waardoor de [isocitraat] laag is
→ Stap 5:
➔ α-ketoglutaraat wordt omgezet naar succinyl-CoA (= barnsteenzuur-CoA of darmsteenzuur-CoA)
→ Hierbij wordt een CO2 afgesplitst + een CoA toegevoegd
→ Er wordt NADH gesynthetiseerd
➔ Het is een enzymatisch multi-enzymcomplex
→ Stap 6:
➔ Succinyl-CoA wordt omgezet naar succinaat (= barnsteenzuur of darmsteenzuur)
m.b.v. succinyl-CoA synthetase
→ Hierbij wordt CoA afgesplitst + gerecycleerd
➔ Er wordt guanosinetrifosfaat (GTP) gesynthetiseerd
→ Dit wordt heel snel terug omgezet naar GDP waarbij ATP gesynthetiseerd wordt
➔ De reactie verloopt spontaan (want negatieve Gibbs energie)
➔ Vanaf deze stap zitten we terug met een molecule van 4C’s
→ Vanaf nu wordt er gezorgd dat er terug oxaalacetaat ontstaat
, → Stap 7:
➔ De synthese van fumaraat door een reorganisatie die gebeurt m.b.v. succinaat dehydrogenase vanuit
succinaat
→ Hierbij wordt FADH2 gevormd
➔ Dit is een heel belangrijke stap want komt terug in de ETK
→ Succinaat dehydrogenase zit gekoppeld in een complex
---> Het is gekoppeld aan een aantal andere enzymen die samen complex II (is gelokaliseerd in het
binnenste membraan van het mitochondrium) vormen
---> Het is dus een transmembranair complex
→ Stap 8:
➔ Fumaraat neemt H2O op en het enzym fumarase synthetiseert
daarvan malaat
→ M.a.w. er vindt een reorganisatie plaats naar malaat met een
opname van H2O
➔ Het is een spontane reactie (want negatieve Gibbs energie)
→ Stap 9:
➔ Malaat wordt omgezet naar oxaalacetaat m.b.v. malaat dehydrogenase
→ Hierbij wordt NADH vrijgesteld
➔ De vrijgave van energie is positief dus verloopt niet spontaan MAAR oxaalacetaat wordt bijzonder
snel terug opgenomen in de cyclus + omgezet tot citraat
→ Hierdoor is de [oxaalacetaat] bijzonder laag + loopt de reactie ondanks de positieve Gibbs energie
toch spontaan!
Stap 1, 4, 5 en 6 zijn onomkeerbaar
→ Hierdoor is de hele Krebscyclus onomkeerbaar want de stappen die wel omkeerbaar zijn hebben
geen invloed
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 nimarnatin. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €16,63. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
