Leerdoelen en lesstof voeding
Blok 2.1
Kennisklip energie metabolisme
Blok 2.1
Energie uit chemische verbindingen
Chemische verbindingen (vb. glucose) verbreken?
- Energie komt vrij (vb. Brandende boom: licht en warmte komt vrij)
Metabolisme
- Geheel van opbouw en afbraak van chemische verbindingen in het lichaam
- Anabole reacties: opbouw van stoffen
Kost energie, voorbeeld: aanmaak van glycogeen uit glucose
- Katabole reacties: afbraak van stoffen
Energie komt vrij, voorbeeld: afbraak van glucose
Waar binden deze reacties plaats?
de meeste energieleverende reacties vinden plaats in het mitochondrium. Het mitochondrium heeft
een buiten membraan en een binnen membraan. De citroenzuurcyclus vindt bijvoorbeeld plaats in
het matrix van het mitochondrium (de ruimte omgeven door het binnen membraan). Het
elektronentransport vindt plaats op en over het binnen membraan van het mitochondrium.
ATP: levert direct energie, ons energie wisselgeld
Bij katabole reacties (afbraak van chemische verbindingen) wordt ATP geproduceerd en ATP levert
direct energie. Wanneer ATP wordt omgezet in ADP geeft dat energie voor allerlei activiteiten,
bijvoorbeeld spiercontractie, het verplaatsen van een stof over het membraan, etc. etc.
Als je naar de structuur van ATP kijkt, kun je je misschien ook voorstellen waarom ATP zoveel energie
‘vasthoudt’: de drie fosfaatgroepen zijn negatief geladen.
Negatief geladen deeltjes stoten elkaar eigen af, dus er moet best veel energie voor nodig zijn om
deze fosfaatgroepen bij elkaar te houden. Dat levert dus potentiele energie. Als er een fosfaatgroep
afgekoppeld wordt, levert dit dus energie op om iets in gang te zetten.
Afbraak van voedingsstoffen
De afbraak van koolhydraten, vetten en eiwitten levert energie, en dit gaat voor een groot deel via
,dezelfde weg. Daarom beginnen we deze uitleg met de afbraak van glucose.
Afbraak van glucose
Bestaat uit drie onderdelen:
1. Glycolyse -> deze reacties vinden plaats in het cytosol van de cel (celvloeistof)
2. Citroenzuurcyclus -> deze reactie vindt plaats in de matrix van het mitochondrium
3. Elektronentransportketen (of oxidatieve fosfylering)-> vindt plaats op en over het binnen
membraan van het mitochondrium.
1. Glycolyse
- Glucose wordt gesplitst in 2 moleculen met pyruvaat (1 molecuul bevat dan 3 C-atomen)
- Dit proces levert netto 2 ATP op
- NAD wordt omgezet in NADH (NAD+ heeft 2 elektronen en 1 H-atoom aan zich gekoppeld)
- NADH kan ook energie leveren, maar dit gebeurt ‘later’ in het elektronentransportsysteem
Als de cel energie nodig heeft en er is voldoende zuurstof beschikbaar, dan wordt pyruvaat
opgenomen in de mitochondria en omgezet in AcetylCoA. Pyruvaat bestaat uit 3 C-atomen, Acetyl
CoA uit 2 C-atomen, dus er gaat 1 C-atoom verloren. Deze gaat verloren in de vorm van CO2 die we
vervolgens uitademen.
2. Citroenzuurcyclus
Acetyl CoA wordt helemaal afgebroken in de citroenzuurcyclus. Allebei de C-atomen komen vrij in de
vorm van CO2. Als het lichaam energie nodig heeft, wordt acetyl CoA helemaal verband in de
citroenzuurcyclus.
,Oxaalazijnzuur bevat 4 C-atomen en Acetyl CoA 2 C-atomen. Als oxaalazijnzuur aan Acetyl CoA
koppelt ontstaat citroenzuur: 6 C-atomen. De 2 C-atomen van acetylCoA worden in deze cyclus
helemaal verband en zie je uit de cyclus gaan als CO2.
De citroenzuurcyclus levert:
1 GTP, 3 NADH en 1 FADH2.
NADH en FADH2 worden afgeleverd aan het elektronentransportsysteem en daar wordt ATP
gevormd.
Bij de afbraak van glucose worden 2 acetyl CoA’s gevormd, dus de cyclus draait 2 keer voor 1
molecuul glucose. Dus wordt 2 GTP, 6 NADH en 2 FADH2 gevormd voor een molecuul glucose. Al
deze reacties zijn oxidatie reductiereacties. Stoffen in de citroenzuurcyclus worden geoxideerd
(elektronen worden eraan onttrokken) en NAD+ en FAD worden gereduceerd (nemen elektronen op
zich).
3. Elektronentransportsysteem
Dit is een keten eiwitten op het middelste membraan van de mitochondrie. Hier geven NADH en
FADH2 kun elektronenlading af aan de eiwitten op het transportketen van de mitochondriën. Er
ontstaat een energiestroom. De eiwitten kunnen de energie namelijk doorgeven. H-‘tjes worden over
het celmembraan gepompt. Naar buiten het mitochondriën. Er ontstaat dan een ladingsverschil
waardoor op een later moment de protonen vanzelf terug stromen. Die stroom wekt energie op wat
uiteindelijk ADP kan koppelen tot ATP. ATP cytase is een enzym wat een fosfaatgroep koppelt aan
ADP om ATP te vormen.
, Samengevat:
Glycolyse
2 ATP en 2 NADH (5-7 ATP)
Van pyruvaat naar Acetyl CoA
2 NADH (5 ATP)
Citroenzuurcyclus
2 GTP, 6 NADH en 2 FADH2 (20 ATP)
Totaal: 30-32
Hoe zit dat voor vet?
De verbranding van vetten en eiwitten is gerelateerd aan dat van koolhydraten. Wanneer de
koolhydraatvoorraad op is en er geen glucose meer in het bloed zit gaat het lichaam over op de
verbranding van vetten en eiwitten. Om zo alsnog energie te kunnen halen uit voedsel.
Verbanding van vet
Vet: triglyceride -> een glycerol molecuul met drie vetzuren
Glycerol -> pyruvaat van glucose. Glycerol is een molecuul met 3 koolstofatomen. Kan worden
omgezet in pyruvaat. Zelfde weg naar Acetyl CoA. Levert minder energie dan glucose of een vetzuur.
- Beta-oxidatie per ‘knip’ 1 NADH en 1 FADH 2
Hoeveel keer moet je knippen om een vetzuur met 18 C aomen in stukjes van 2 C atomen te
knippen? (aantal C atomen : 2) -1 = 8 keer bij 18 C-atomen
- Citroenzuurcyclus
Per Acetyl CoA (9 bij 18 C-atomen): 3 NADH, 1 FADH 2 en 1 GTP
- Elektronentransport
Hier wordt de energie uit NADH en FADH 2 omgezet in ATP
Komt uit op ongeveer 120 ATP.
Verder kost de afbraak van een vetzuur 2 ATP in het begin van de beta-oxidatie.
Verbanding van eiwitten
De aminogroep kan afgekoppeld worden om energie van te maken. Deaminiering = afkoppeling van
de aminozuurgroep. Dit vindt plaats in de lever.
- Elk koolstofskelet heeft een unieke structuur
- Bepaald op welke punt dit in het verbrandingsproces gaat en hoeveel ATP het levert.
- Eindproducten: Ureum, CO2, H2O en ATP.
Hoorcolleges
Hoorcollege 1 ‘B vitamines geven energie’
Leerdoelen
Je legt uit waar de voedingsnormen voor vitamines en mineralen op gebaseerd zijn.
- gezondheidsraad
- Recent vastgestelde EFSA normen: NL neemt niet alles hier van aan, omdat in Nederland
soms andere behoeften zijn, of omdat een hogere norm niet goed onderbouwd is om deze in
Nederland ook te verhogen bijvoorbeeld.
- Nordic Coucil (scandinavische landen): voorkeur voor Nederland om deze over te nemen.
Dit is omdat deze normen transparant zijn en de aanpak min of meer vergelijkbaar is met hoe
de gezondheidsraad het doet.
