Summary
Samenvatting BIOCHEMIE: Metabolisme
- Course
- Institution
- Book
Samenvatting metabolisme
[Show more]
Connected book
Book Title:
Author(s):
- Edition:
- ISBN:
- Edition:
Seller
Follow
maxscholten
Content preview
METABOLISMEINLEIDING TOT HET METABOLISME
INLEIDING
o Levende cellen:
– Honderden chemische reacties tegelijkertijd
-> Geordende manier, zonder elkaar te storen en zonder afzwakken
– Enzymen: metabole spelers
– Metabolieten: complexe moleculaire stroom veroorzaken
Enzymen
– Metabole paden: reacties in logische groepen geordend
Regulatoren
– Metabole flux: intensiteit chemische reacties afstemmen
– Foute regeling = disfunctie en ziekte
o Menselijke genoom: 20.000 genen → 200.000 proteïnen → 20-30% metabool relevante proteïnen
WAT IS METABOLISME
o Definitie:
– Het collectief van chemische reacties in een levend organisme, dat als doel heeft om dat
organisme gezond te houden
-> Diepgaande interactie waarbij belang en intensiteit van individuele reacties zijn
afgestemd op gelijktijdig (niet-)werking van alle andere
o 3 centrale gegevens van metabolisme:
– Genereren van voldoende nuttige energie (ATP): levensfuncties naar behoren uitvoeren
– Verzamelen van alle nuttige bouwstenen: versleten moleculen vervangen of nieuwe
moleculen voor groei
– Genereren van reducerend vermogen (NADPH) voor reductieve biosynthese
o Energieverbruik:
– Ruststofwisseling: energie nodig voor onderhoud van levensfuncties
– Energie nodig voor vertering voedsel
– Energie nodig voor skeletspieren wanneer ze arbeid verrichten
o Metabole paden:
– Vastliggende structuur: volgorde is niet willekeurig
Rode pijl = fluxbepalende stap: onomkeerbaar
– Metabolieten: tussenproducten in afbraak en/of synthese biomoleculen
o Metabole flux:
– Hoeveelheid moleculen van bepaalde metaboliet, die per tijdseenheid per cel langs een
bepaald punt van het metabole pad passeert
– Afhankelijk van omstandigheden in de cel
– Invloed op flux:
-> Concentratieverschillen tussen substraat en reactieproduct
-> Diffusieafstanden
-> Toegankelijkheid enzymen voor substraat
-> Beschikbaarheid en mate van activiteit van enzymen die reactie moeten versnellen
– Fluxbepalende enzymen:
-> Enzymen die de flux langs 1 bepaalde metabole weg bepalen
– Fluxbepalende stappen:
-> Doorgaans aan begin metabole traject
1
,o Katabole wegen:
– Katabolisme:
-> Afbraak macromoleculen tot bouwstenen en verbranding van deze bouwstenen
-> Nuttige (chemische potentiële) energie vrijstellen
– Gebruikte brandstoffen in menselijke voeding: koolhydraten en lipiden
Gebruikte brandstoffen in lichaamscellen: glucose, vetzuren, aminozuren of ketonlichamen
-> Energievrijstelling tijdens oxidatie van C1-verbindingen: 1 kcal = 4,184 kJ
– Verschillen tussen verbranding in een cel en in een kachel:
-> Chemisch hetzelfde resultaat maar toch fundamentele verschillen
- Cel: verbrandingsproces opdelen die elk kleine energiesprong vertegenwoordigen,
activeringsenergie laag gehouden, energierijke elektronen (NADH, FADH2) opleveren
- Kachel: 1 grote energiesprong, aanzienlijke chemische activeringsenergie, warmte
opleveren
o Anabole wegen:
– Anabolisme:
-> Bouwstenen aaneenschakelen tot macromoleculen
-> Energievragend proces
– Bouwstenen, energie (ATP) en reducerend vermogen (NADPH) nodig
-> Bouwstenen meestal meer geoxideerd dan product
– Vb. biosynthese, actief transport, spiercontractie, conformatieverandering, signaaltransductie
o Ribonucleotiden als metabole dragers:
– ATP (adenosine-5’-trifosfaat): energietranfser
– NADH, NADPH en FADH2: elektronentransfer
– Co-enzym A: acyltransfer
o ATP:
– Universele drager chemische energie: onmiddellijke donor
– 2 energierijke fosfo-anhydride bindingen:
-> Fosfaatrest is bij pH 7 geïoniseerd
– Verklaring energierijke bindingen:
-> Afstotende ladingen dicht bijeen (repulsie)
-> Minder kans tot resonantie dan in vrij fosfaat
– Resonantiemogelijkheden (entropie):
-> Hoe groter aantal resonantievormen, des te stabieler een structuur
-> ATP betekent orde vanuit thermodynamisch standpunt
-> Structurele basis voor hoge fosforylgroep transfer-potentiaal van ATP
– Hydrolyse gammafosfaat van ATP kan vele processen aandrijven
-> Sterk exergonisch proces
– ∆G van ATP hydrolyse onder fysiologische condities:
-> ∆G0’ = - 30 kJ/mol
-> Echte ∆G: meer negatief door niet-evenwichtsconcentraties van reagentia en producten
-> ATP + H2O → ADP + Pi
- ∆G = ∆G0’ + RT ln[(ADP)(Pi)/(ATP)] [ATP] = 0,01 M, [ADP] = 0,0001 M, [Pi] = 0,01 M
= - 30 + 2,5 ln(10-6/10-2)
= - 53 kJ/mol
-> Gebruik ATP om endergonische processen mogelijk te maken
– Synthese van ATP:
-> Endergonisch proces
-> 90% oxidatieve fosforylatie
-> 10% substraatniveaufosforylering: 3 belangrijke
2
, – Intermediare positie van energiepotentiaal van ATP:
-> ATP kan heel efficiënt functioneren als drager en in energietransferprocessen optreden
-> Sommige biologische fosfaatgroepen hebben hogere energie-potentiaal:
- Fosfoenolpyruvaat, 1,3-bisfosfoglyceraat en creatine fosfaat
– Turnovertijd van gemiddelde ATP molecuul:
-> Volwassene: 10.000 kJ/dag nodig
-> Turnover ATP: 100 mol/dag
-> Voorraad ATP: 0,2 mol
-> 24 x = 3 minuten turnovertijd
o NADH, NADPH en FADH2:
– Elektronendragers
– Oxidatie: verlies van elektronen alleen of samen met H+
Reductie: winst van elektronen alleen of samen met H+
– Substraatoxidatie: 2-elektronreactie gekoppeld aan reductie van co-enzymen
– NAD(P)H:
-> Adeninebase gekoppeld aan ribose dat op zijn beurt vasthangt aan 2 fosfaatgroepen die
weer op hun beurt vasthangen aan een ribose (nicotinamide-ring = pyridine)
-> Gereduceerde vorm: NAD(P)H + H+ Geoxideerde vorm: NAD(P)+
+
-> Omzetting NAD(P)H in NAD(P) en omgekeerd m.b.v. dehydrogenasen
-> NADH en NADPH: anabole en katabole wegen scheiden
-> Reactieschema: voorbeelden
- Lactaat dehydrogenase (LDH)
- Malaat dehydrogenase (MDH)
– FADH2:
-> Adeninebase gekoppeld aan ribose dat op zijn beurt vasthangt aan 2 fosfaatgroepen die
op hun beurt vasthangen aan een riboflavine (isoalloxazine-ring)
-> Gereduceerde vorm: FADH2 Geoxideerde vorm: FAD
-> Omzetting FADH2 in FAD en omgekeerd m.b.v. dehydrogenasen
-> Reactieschema: voorbeelden
- Succinaat dehydrogenase
o Co-enzym A:
– Drager geactiveerde acylgroepen
– Adeninebase gekoppeld aan ribose dat op zijn beurt vasthangt aan 2 fosfaatgroepen die op
hun beurt vasthangen aan pantotheenzuur en β-mercapto-ethylamine (vitamine B-groep)
-> Eindstandig zwavelatoom waaraan acylgroep vastzit via energierijke thio-esterbinding
-> Reactieve drager is belangrijk voor activering acylgroepen
3
, – Sleutelpositie in celmetabolisme
– Acyl-CoA: drager geactiveerde vetzuren
– Acetyl-CoA: drager geactiveerde acetylgroepen
o Andere dragers:
– Andere ribonucleotiden, afgeleiden van vitamine B-groep
o Metabole regulatie:
– Tussenkomst kritische kruis- of schakelpunten (flux-genererende enzymen)
-> Sleutelmetabolieten
– Regulatie op niveau van hoeveelheid enzymmoleculen per cel
(balans tussen afbraak en aanmaak)
-> Genexpressie, eiwitdegradatie in proteasoom via ubiquitine
– Regulatie op niveau van activiteitstoestand van enzymen:
-> Allosterie of covalente modificatie (fosforylering/defosforylering)
-> Energy charge = ([ATP] + 1/2 [ADP]) / ([ATP] + [ADP] + [AMP]):
- Ontlading: activatie katabolisme, remming anabolisme
Oplading: activatie anabolisme, remming katabolisme
- Normale waarde in levende cel: 0,9 (punt waar anabole en katabole wegen kruisen)
- Kleine veranderingen hebben een groot effect rond normale waarde
– Regulatie van toegankelijkheid van enzym voor substraat:
-> Enzym op plaats waar het nodig is of ergens ‘verstopt’ in cel
– Beperken diffusieafstanden en ongewenste reacties: metabole coördinatie
-> Diffusietijd: tijd die metaboliet nodig heeft om van enzym tot enzym te gaan
- Afhankelijk van concentratiegradiënt en af te leggen afstand
-> Multifunctioneel enzym:
- 1 polypeptide en verschillende actieve sites in driedimensionale structuur
- Vaak bij anabole wegen
- Domeinen van multifunctioneel enzym werken samen als ‘assembly line’
-> Metabolon:
- Enzymen gecodeerd door afzonderlijke genen die na eiwitsynthese dicht bij elkaar
gaan liggen tot vorming quaternaire structuur met verschillende subeenheden
- Zowel bij anabole als katabole wegen
– Metabole compartimenten in de cel:
-> Permanent scheiden van metabole paden
-> Onafhankelijke regeling anabole en katabole weg
– Hormonen en neurotransmitters regelen metabole flux:
-> Fluxen van diverse wegen zijn afgestemd op behoefte van cel/organisme
FOUTEN IN METABOLISME
o Stofwisselingsziekten:
– Causaliteit:
-> Mutatie in metabool relevant gen
-> Door mutatie ontstaan functioneel tekort
-> Daling flux ter hoogte van 1 bepaald punt in metabole weg
-> Opstapeling substraten stroomopwaarts, tekort producten stroomafwaarts van defect
-> Metabole opstappeling of tekort: fout functioneren of afsterven cellen
-> Veroorzaking fenotype van patiënt: meestal progressie van ziekte in functie van tijd
o Metaboliet herstelmechanisme:
– Bestaan gespecialiseerde enzymen die vervuilende metabolieten afbreken
4
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 maxscholten. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $10.35. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
73314 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now