Genen en Cellen tentamen 2
College H7 en H45.4 en H46.1 en 46.2 (niet featured investigations en genomes en proteomes
connection)
Hoe komt een cel aan energie? Door afbraak voedingsstoffen en generatie ATP (verbreken van
covalente bindingen).
De belangrijkste voedingsbron is glucose, alle andere voedingsstoffen worden opgenomen in het
lichaam en afgebroken zodat ze in de afbraakroute van glucose terecht komen. De andere
voedingsstoffen zijn dus voor afbraak voor energie en als opname voor voedingsstoffen in het
lichaam. Energieproductie gebeurt onder specifieke omstandigheden; door aan/afwezigheid van
zuurstof.
ATP = universele energiebron.
In de natuur vindt fotosynthese plaats = planten en micro-organismen genereren energie door
zonlicht.
Alle organisme zullen vervolgens glucose als energiebron gebruiken; breken dit af en zetten dit om
tot ATP. Hierbij komt CO2 vrij. ATP wordt gebruikt in metabolisme (soms wordt GTP gebruikt;
translatie).
2 routes om glucose af te breken:
1. Anaerobe pathway = dit kan iedere cel. Hierbij is geen zuurstof aanwezig. In het begin van de
evolutie was er nog niet genoeg zuurstof in de dampkring. Het proces dat dan plaatsvindt is
de generatie van glycolyse. Dit gebeurt in de cytoplasma (niet in de mitochondrium).
2. Aerobe pathway = later in de evolutie, hierbij is wel zuurstof aanwezig. De start van glycolyse
(dan citroenzuurcyclus) start in de cytoplasma en wordt afgemaakt in de mitochondriën. Dit
proces is de ademhalingsketen.
6 glucosemoleculen + 6 zuurstofmoleculen 6 koolstofdioxidemoleculen + 6 watermoleculen.
Hierbij worden de covalente bindingen verbroken binnen glucose. De cel gebruikt de energie die
vrijkomt door het verbreken van de covalente bindingen voor het genereren van ATP.
Glucose wordt in de lever of in de spiercellen opgeslagen in de vorm van glycogeen. Dit is een
polysacharide van glucose. Wanneer er weer energie nodig is, zullen de covalente bindingen tussen
de glucosemoleculen worden verbroken. Hierbij komt energie vrij.
De ademhalingsketen wordt onderverdeeld in 4 fasen:
1. Glycolyse dit vindt plaats in het cytosol en is universeel; vindt plaats in alle levende cellen,
bij eukaryoten in het cytosol. Glucose wordt afgebroken tot 2 pyruvaatmoleculen (3 C-
atomen), hierbij komen uiteindelijk 2 ATP-moleculen en 2 NADH-moleculen bij vrij. Glycolyse
vindt plaats in 3 enzym-systematische processen. ATP en NADH zijn energiedragers.
a. Energy-investment: Activatie van glucose. Hierbij worden 2 ATP-moleculen
gehydrolyseerd (opname van water), waarbij 2 fosfaat-groepen afsplitsen en deze
worden aan het glucose-molecuul geplakt en dit activeert glucose. Hierdoor is
glucose nu fructose-1,6-bifosfaat.
b. Afbraak tot 2 moleculen (3 C-atomen). Hierbij zal er een splitsing plaatsvinden van 1
fructose- 1,6- bifosfaat (glucose + 2 PO4-groepen) naar 2 glyceraldehyde 3-fosfaat
moleculen (eigenlijk tot dihydroxyacetone-fosfaat en glyceraldehyde-3-fosfaat, maar
dihydroxyacetone-fosfaat wordt door isomerisatie ook tot glyceraldehyde 3-fosfaat
gevormd.
c. Formatie van ATP en NADH = energiedragers. Glyceraldehyde-3-fosfaat wordt
omgevormd tot pyruvaat. Het levert 4 ATP en 2 NADH op, eigenlijk maar 2 ATP, want
er moest er tijdens stap 1 2 ATP geïnvesteerd worden. De ATP is gevormd door
, directe overdracht van PO4-groep aan glucose-molecuul (substrate level
fosfyleration). Deze laatste stap is de traagste stap van glycolyse, omdat het enzym
phosphofructokinase erbij aanwezig is als katalysator. De cel controleert de glycolyse
door negatieve feedback (feedback inhibition); wanneer er voldoende ATP is, zal dit
binden aan de allosteric site van het hierboven genoemde enzym en dat zorgt voor
een conformatie-verandering dat ervoor zorgt dat het enzym inactief wordt en dit
zorgt voor de remming van meer afbraak van glucose (dus remming ATP-productie).
Transport over de 2 membranen van de mitochondrium
2. Breakdown van pyruvate (komt CO2 vrij) dit vindt plaats in de mitochondriale
matrix/inner compartment van het mitochondrium. Hierbij wordt ieder pyruvaat-molecuul
afgebroken door het enzym pyruvaat dehydrogenase tot een acetylgroep (met 2 C-atomen)
en een CO2-molecuul. Hierbij komt uiteindelijk 1 NADH-molecuul vrij (tijdens reductie van
NAD+).
a. M.b.v. transporters; channel protein in het outer membraan en een H+/pyruvaat
symporter in het inner membraan, hierdoor komt pyruvaat in de matrix terecht (over
de buitenmembraan). Vervolgens zal een H+/pyruvaat symporter het pyruvaat over
het binnenmembraan transporteren.
b. Pyruvaat wordt afgebroken tot CO2 en een acetylgroep. Het organische molecuul
acetyl wordt gebonden aan het coenzym A (CoA) door een covalente binding (hier zit
veel vrije energie in opgeslagen) en dit vormt samen acetyl Co-A (met hieraan 2 C-
atomen; dus 2 C-atomen van 1 pyruvaat bij acetyl Co-A en 1 C-atoom bij CO2). Hierbij
wordt 2 CO2 afgesplitst (1 per pyruvaat molecuul). Dus netto; 2 CO2 vrij en 2 acetyl
Co-A.
c. Tijdens de splitsing van pyruvaat tot acetyl co-A en CO2 worden 2 elektrons van
pyruvaat verwijderd en samen met H+ aan NAD+ gebonden. Hierdoor wordt NAD+
gereduceerd tot NADH.
3. Citroenzuurcyclus/Krebs cycle (komt CO2 vrij) = metabolische cirkel acetyl co-A komt in de
citroenzuurcyclus. Ieder acetyl co-A molecuul gaat in de citroenzuurcyclus samen met een
organisch molecuul (oxaloacetaat in dit geval) en vormt uiteindelijk 1 ATP, 3 NADH en 1
FADH2 moleculen per acetyl co-A (hiervan zijn er 2).
a. De acetylgroep wordt verwijderd van het acetyl co-A (door de vrije energie van de
binding) en bindt met het oxaloacetaat (4 C-atomen). Ze vormen samen een citraat =
citroenzuur (6 C-atomen).
b. Citraat wordt herschikt tot een isomeer; isocitraat.
c. Isocitraat is geoxideerd tot a-ketoglutarate. Hierbij komt CO2 vrij en NADH wordt
gevormd.
d. A-ketoglutarate wordt geoxideerd wanneer het samen met CoA succinyl CoA vormt.
Opnieuw komt CO2 vrij en wordt NADH gevormd.
e. Succinyl CoA wordt afgebroken tot CoA en succinate. Dit is een exergone reactie,
waarbij GTP wordt gesynthetiseerd en ADP tot ATP kan omzetten.
f. Succinate wordt geoxideerd tot fumarate. Hierbij wordt FADH2 gevormd.
g. Fumarate combineert met water om malate te vormen.
h. Malate wordt geoxideerd tot oxaloacetaat. NADH wordt gemaakt en de cirkel kan
opnieuw beginnen.
Dus het citraat gaat door de cyclus heen, waarbij NADH, CO2, ATP en FADH2 worden
gevormd. Citraat wordt in de cyclus weer afgebroken tot oxaloacetaat (C4), waardoor de
citroenzuurcyclus kan blijven draaien. Hierbij komen 3 NADH en 1 FADH2 vrij en dit zijn co-
enzymen. Er komt 1 ATP molecuul vrij per citroenzuurcyclus.
De citroenzuurcyclus vindt 2 keer per 1 glucosemolecuul plaats; want 2 pyruvaat moleculen.
Dus netto 6 NADH en 2 FADH2 ontstaat bij de ademhalingsketen van 1 glucosemolecuul.
, In zoogdieren zijn NADH en ATP feedback inhibitors en NAD+ en ADP activators. Wanneer er
hoge concentratie NADH en ATP zijn, wordt de citroenzuurcyclus geremd, bij hoge
concentratie NAD+ en ADP wordt de citroenzuurcyclus geactiveerd.
4. Oxidatieve fosfyleratie; hierbij wordt de binnenmembraan van het mitochondrium gebruikt
(in eukaryoten de cristae; deze vergroot het oppervlak van het binnenmembraan, in
bacteriën en archaea gebruikt OF bij het plasmamembraan). De ontstane FADH2 en NADH
hebben hoge-energie elektronen, ze worden gefosfyleerd, waardoor deze elektronen een
beetje energie van zich laten vrijkomen en door een elektronen-transport keten, wordt de
vrijgekomen energie gebruikt om een H+ elektrochemisch gradient te maken. Chemiosmosis
= opgeslagen energie in de H+ elektrochemische gradient wordt gebruikt om ADP en P te
synthetiseren tot ATP (ADP + P worden gefosfyleerd). Hierbij wordt ATP gevormd. Dit vindt
plaats in het binnenmembraan van het mitochondrium. Uiteindelijk levert dit 30-34 ATP-
moleculen.
a. Elektronen transportketen (ETC) = respiratory chain (zuurstof die je inademt, wordt
hier gebruikt). De ETC is een complex van enzymen, transporters en coenzymen in de
innermembrane van het mitochondrium. Co-enzymen leveren elektronen aan de
elektronen transportketen. Hierdoor worden NADH en FADH2 geoxideerd. Eerst
wordt NADH tot NAD+ geoxideerd, een deel van de energie die hierbij vrijkomt,
wordt gebruikt om H+ in de intermembrane space te pompen. Vervolgens gaan de
elektronen naar de ubiquinone.
b. FADH2 wordt geoxideerd tot FAD. De hoge-energie elektronen die hierbij vrijlomen
worden naar de succinate reductase gebracht en dan naar de ubiquinone.
c. De elektronen van de ubiquinone komen bij het cytochroom b-c1 (ook hier wordt
energie verbruikt om H+ te verplaatsen). De elektronen komen dan bij cytochroom c,
dan bij cytochroom oxidase. Tenslotte worden de elektronen aan zuurstof gegeven
en vormt water. Watervorming door 4 H+ + 4 e + O2 2 H2O (dit is de uiteindelijke
reactie na vele redoxreacties).
d. De energie die hierbij vrijkomt en steeds over het membraan wordt gepompt (H+)
wordt gebruikt om P in te bouwen aan ADP = fosfolyratie, hierbij ontstaat ATP. Dit is
ook wel chemiosmosis
e. controle door: wanneer er een hoge hoeveelheid ATP is, bindt ATP aan de
cytochroom oxidase, waardoor het de elektronen transport keten remt en daarmee
de oxidatieve fosforylatie. Wanneer er veel ADP is, zal ADP de cytochroom oxidase
stimuleren en ADP is een substraat dat wordt gebruikt om ATP te genereren.
Meestal worden er geen 34 ATP-moleculen gemaakt, omdat NADH en FADH2 ook worden gebruikt
voor andere processen, zoals de synthese van organische moleculen. Daarnaast wordt het H+
elektrochemische gradiënt ook voor andere zaken gebruikt door de mitochondriën, bijv. voor
opname pyruvaat.
Een molecuul dat elektronen afstaat; wordt molecuul geoxideerd (lagere energiestaat).
Wanneer een molecuul elektronen opneemt, wordt het molecuul gereduceerd (hogere energiestaat).
Belangrijk redox in ademhalingsproces: NAD+ wordt gereduceerd tot NADH (m.b.v. 2 elektronen en
H) = reductie. Andersom is oxidatie; NADH NAD+ + 2e + H+. dit gebeurt in het binnenmembraan
en deze elektronen worden gebruikt bij de oxidatieve fosfyleratie.
Glycolyse = 2 NADH
Voorbereidende stap = 2 NADH
Citroenzuurcyclys = 2 FADH2 en 6 NADH
Oxidatieve fosfyleratie = 6 H2O
Waarom moet energievorming over een transportketen?
, Energievorming kan in stappen gevormd worden d.m.v. energie die vrijkomt bij het overbrengen van
de elektron.
ATP-synthase gebruikt het H+ elektrochemische gradiënt als energiebron om ATP te maken. ATP
synthase bestaat uit 3 subunits; a,b,c. a zit via een ring vast aan het membraan, 2 subunits b zitten
vast aan a. wanneer een H+ ion door de membraan wil tussen de c en de a subunit, dan ondergaat er
een conformatie verandering, waardoor de y-uni 120 graden draait. Hierdoor zullen de B units ook
veranderen. Nu kunnen ADP en P in de geconformeerde B-unit binden, hierdoor ontstaat ATP en ATP
bindt niet goed aan de subunit, dus laat los.
Aantekeningen uit les: ATP synthase = dit is een elektrochemisch gradient = door aantrekking
van positieve ionen aan de buitenkant van de membraan door de negatieve ionen aan de
binnenkant van de membraan. Dit is passief. In gewone gevallen zullen er meer H+ ionen aan
de buitenkant van het membraan zijn, deze worden over ATPase getransporteerd (dmv
rotatie), waardoor ADP + P ATP wordt.
Suikers, vet, koolhydraten
Na een maaltijd worden macromoleculen afgebroken tot opneembare molecuul.
Hierbij polysachariden tot disachariden tot monosachariden. Dit gebeurt m.b.v. enzymen die
door de epitheelcellen van je maag-darm kanaal worden gemaakt, deze verteren poly tot di
en di tot mono. Monosachariden worden geabsorbeerd in de cellen d.m.v. facilitated diffusie
(door carrier eiwit dat fructose herkend) of door actieve transport met Na+ (glucose en
galactose). Vervolgens zal de glucose d.m.v. ademhalingsketen tot energie worden omgezet.
De monosachariden gaan de cel uit door facilitated diffusie en de bloedstoom transporteert
de nutrients door het lichaam.
Eiwitten tot aminozuren. Eerst worden aminozuren opgenomen door de epitheelcellen van
maag-darm kanaal. Enzymen zullen binden aan de plaatsen waar aminozuren met elkaar
verbonden zijn. De koolstofketen van een eiwit wordt afgebroken tot aminozuren en deze
tot acetyl coA en pyruvaat. Hierdoor komt het ook terecht in de ademhalingsketen.
(Vervolgens het bloed in. Hierbij wordt de aminokant omgezet tot ammonium en dit wordt
afgevoerd door urine).
Vetten (triglyceride; te groot voor membraan transport) tot glycerol en vetzuur ketens.
Glycerol wordt afgebroken tot glyceraldehyde-3-fosfaat en dit kan direct in de
citroenzuurcyclus. Vetzuur tot acetyl coA(hierbij maakt je ook al NADH en FADH2).
Vetten worden in de lumen van je maag-darmkanaal omgezet tot micellen met galzouten. Deze
bevatten hydrofiele headgroups en hydrofobe staarten, waar de vetten zich in kunnen oplossen. Hier
binnen bevinden zich ook enzymen (lipase) die de vetten afbreken tot glycerol en vetzuren. In de
epitheelcellen worden vervolgens de glycerol en vetzuren weer tot triglyceride gekoppeld. Dit wordt
zo gedaan, omdat alleen een triglyceride alleen over het membraan heen kan, die in micellen worden
verpakt = chylomicrons.
Tijdens en vlak na de maaltijd: hormoon insuline zorgt voor opname van glucose door de cellen, dan
wordt glucose afgebroken tot ATP (ademhalingsketen). Wanneer er voldoende ATP wordt
geproduceerd, zal het geactiveerde glucose worden opgenomen in de bloedbaan en naar de lever-
en spiercellen worden getransporteerd om daar vervolgens te worden omgezet tot glycogeen en
hierin worden opgeslagen. Glycogeen = polysacharide van glucose (net als zetmeel, maar dit wordt
door plantaardige cellen gedaan).
Bij andere teveel aan nutrienten: Een andere opslag is dat acetyl coA wordt omgezet in vetzuren en
dit maakt het vetweefsel. Daarnaast kunnen aminozuren worden omgezet tot triglyceriden en dit kan
worden opgeslagen in het vetweefsel.
College H7 en H45.4 en H46.1 en 46.2 (niet featured investigations en genomes en proteomes
connection)
Hoe komt een cel aan energie? Door afbraak voedingsstoffen en generatie ATP (verbreken van
covalente bindingen).
De belangrijkste voedingsbron is glucose, alle andere voedingsstoffen worden opgenomen in het
lichaam en afgebroken zodat ze in de afbraakroute van glucose terecht komen. De andere
voedingsstoffen zijn dus voor afbraak voor energie en als opname voor voedingsstoffen in het
lichaam. Energieproductie gebeurt onder specifieke omstandigheden; door aan/afwezigheid van
zuurstof.
ATP = universele energiebron.
In de natuur vindt fotosynthese plaats = planten en micro-organismen genereren energie door
zonlicht.
Alle organisme zullen vervolgens glucose als energiebron gebruiken; breken dit af en zetten dit om
tot ATP. Hierbij komt CO2 vrij. ATP wordt gebruikt in metabolisme (soms wordt GTP gebruikt;
translatie).
2 routes om glucose af te breken:
1. Anaerobe pathway = dit kan iedere cel. Hierbij is geen zuurstof aanwezig. In het begin van de
evolutie was er nog niet genoeg zuurstof in de dampkring. Het proces dat dan plaatsvindt is
de generatie van glycolyse. Dit gebeurt in de cytoplasma (niet in de mitochondrium).
2. Aerobe pathway = later in de evolutie, hierbij is wel zuurstof aanwezig. De start van glycolyse
(dan citroenzuurcyclus) start in de cytoplasma en wordt afgemaakt in de mitochondriën. Dit
proces is de ademhalingsketen.
6 glucosemoleculen + 6 zuurstofmoleculen 6 koolstofdioxidemoleculen + 6 watermoleculen.
Hierbij worden de covalente bindingen verbroken binnen glucose. De cel gebruikt de energie die
vrijkomt door het verbreken van de covalente bindingen voor het genereren van ATP.
Glucose wordt in de lever of in de spiercellen opgeslagen in de vorm van glycogeen. Dit is een
polysacharide van glucose. Wanneer er weer energie nodig is, zullen de covalente bindingen tussen
de glucosemoleculen worden verbroken. Hierbij komt energie vrij.
De ademhalingsketen wordt onderverdeeld in 4 fasen:
1. Glycolyse dit vindt plaats in het cytosol en is universeel; vindt plaats in alle levende cellen,
bij eukaryoten in het cytosol. Glucose wordt afgebroken tot 2 pyruvaatmoleculen (3 C-
atomen), hierbij komen uiteindelijk 2 ATP-moleculen en 2 NADH-moleculen bij vrij. Glycolyse
vindt plaats in 3 enzym-systematische processen. ATP en NADH zijn energiedragers.
a. Energy-investment: Activatie van glucose. Hierbij worden 2 ATP-moleculen
gehydrolyseerd (opname van water), waarbij 2 fosfaat-groepen afsplitsen en deze
worden aan het glucose-molecuul geplakt en dit activeert glucose. Hierdoor is
glucose nu fructose-1,6-bifosfaat.
b. Afbraak tot 2 moleculen (3 C-atomen). Hierbij zal er een splitsing plaatsvinden van 1
fructose- 1,6- bifosfaat (glucose + 2 PO4-groepen) naar 2 glyceraldehyde 3-fosfaat
moleculen (eigenlijk tot dihydroxyacetone-fosfaat en glyceraldehyde-3-fosfaat, maar
dihydroxyacetone-fosfaat wordt door isomerisatie ook tot glyceraldehyde 3-fosfaat
gevormd.
c. Formatie van ATP en NADH = energiedragers. Glyceraldehyde-3-fosfaat wordt
omgevormd tot pyruvaat. Het levert 4 ATP en 2 NADH op, eigenlijk maar 2 ATP, want
er moest er tijdens stap 1 2 ATP geïnvesteerd worden. De ATP is gevormd door
, directe overdracht van PO4-groep aan glucose-molecuul (substrate level
fosfyleration). Deze laatste stap is de traagste stap van glycolyse, omdat het enzym
phosphofructokinase erbij aanwezig is als katalysator. De cel controleert de glycolyse
door negatieve feedback (feedback inhibition); wanneer er voldoende ATP is, zal dit
binden aan de allosteric site van het hierboven genoemde enzym en dat zorgt voor
een conformatie-verandering dat ervoor zorgt dat het enzym inactief wordt en dit
zorgt voor de remming van meer afbraak van glucose (dus remming ATP-productie).
Transport over de 2 membranen van de mitochondrium
2. Breakdown van pyruvate (komt CO2 vrij) dit vindt plaats in de mitochondriale
matrix/inner compartment van het mitochondrium. Hierbij wordt ieder pyruvaat-molecuul
afgebroken door het enzym pyruvaat dehydrogenase tot een acetylgroep (met 2 C-atomen)
en een CO2-molecuul. Hierbij komt uiteindelijk 1 NADH-molecuul vrij (tijdens reductie van
NAD+).
a. M.b.v. transporters; channel protein in het outer membraan en een H+/pyruvaat
symporter in het inner membraan, hierdoor komt pyruvaat in de matrix terecht (over
de buitenmembraan). Vervolgens zal een H+/pyruvaat symporter het pyruvaat over
het binnenmembraan transporteren.
b. Pyruvaat wordt afgebroken tot CO2 en een acetylgroep. Het organische molecuul
acetyl wordt gebonden aan het coenzym A (CoA) door een covalente binding (hier zit
veel vrije energie in opgeslagen) en dit vormt samen acetyl Co-A (met hieraan 2 C-
atomen; dus 2 C-atomen van 1 pyruvaat bij acetyl Co-A en 1 C-atoom bij CO2). Hierbij
wordt 2 CO2 afgesplitst (1 per pyruvaat molecuul). Dus netto; 2 CO2 vrij en 2 acetyl
Co-A.
c. Tijdens de splitsing van pyruvaat tot acetyl co-A en CO2 worden 2 elektrons van
pyruvaat verwijderd en samen met H+ aan NAD+ gebonden. Hierdoor wordt NAD+
gereduceerd tot NADH.
3. Citroenzuurcyclus/Krebs cycle (komt CO2 vrij) = metabolische cirkel acetyl co-A komt in de
citroenzuurcyclus. Ieder acetyl co-A molecuul gaat in de citroenzuurcyclus samen met een
organisch molecuul (oxaloacetaat in dit geval) en vormt uiteindelijk 1 ATP, 3 NADH en 1
FADH2 moleculen per acetyl co-A (hiervan zijn er 2).
a. De acetylgroep wordt verwijderd van het acetyl co-A (door de vrije energie van de
binding) en bindt met het oxaloacetaat (4 C-atomen). Ze vormen samen een citraat =
citroenzuur (6 C-atomen).
b. Citraat wordt herschikt tot een isomeer; isocitraat.
c. Isocitraat is geoxideerd tot a-ketoglutarate. Hierbij komt CO2 vrij en NADH wordt
gevormd.
d. A-ketoglutarate wordt geoxideerd wanneer het samen met CoA succinyl CoA vormt.
Opnieuw komt CO2 vrij en wordt NADH gevormd.
e. Succinyl CoA wordt afgebroken tot CoA en succinate. Dit is een exergone reactie,
waarbij GTP wordt gesynthetiseerd en ADP tot ATP kan omzetten.
f. Succinate wordt geoxideerd tot fumarate. Hierbij wordt FADH2 gevormd.
g. Fumarate combineert met water om malate te vormen.
h. Malate wordt geoxideerd tot oxaloacetaat. NADH wordt gemaakt en de cirkel kan
opnieuw beginnen.
Dus het citraat gaat door de cyclus heen, waarbij NADH, CO2, ATP en FADH2 worden
gevormd. Citraat wordt in de cyclus weer afgebroken tot oxaloacetaat (C4), waardoor de
citroenzuurcyclus kan blijven draaien. Hierbij komen 3 NADH en 1 FADH2 vrij en dit zijn co-
enzymen. Er komt 1 ATP molecuul vrij per citroenzuurcyclus.
De citroenzuurcyclus vindt 2 keer per 1 glucosemolecuul plaats; want 2 pyruvaat moleculen.
Dus netto 6 NADH en 2 FADH2 ontstaat bij de ademhalingsketen van 1 glucosemolecuul.
, In zoogdieren zijn NADH en ATP feedback inhibitors en NAD+ en ADP activators. Wanneer er
hoge concentratie NADH en ATP zijn, wordt de citroenzuurcyclus geremd, bij hoge
concentratie NAD+ en ADP wordt de citroenzuurcyclus geactiveerd.
4. Oxidatieve fosfyleratie; hierbij wordt de binnenmembraan van het mitochondrium gebruikt
(in eukaryoten de cristae; deze vergroot het oppervlak van het binnenmembraan, in
bacteriën en archaea gebruikt OF bij het plasmamembraan). De ontstane FADH2 en NADH
hebben hoge-energie elektronen, ze worden gefosfyleerd, waardoor deze elektronen een
beetje energie van zich laten vrijkomen en door een elektronen-transport keten, wordt de
vrijgekomen energie gebruikt om een H+ elektrochemisch gradient te maken. Chemiosmosis
= opgeslagen energie in de H+ elektrochemische gradient wordt gebruikt om ADP en P te
synthetiseren tot ATP (ADP + P worden gefosfyleerd). Hierbij wordt ATP gevormd. Dit vindt
plaats in het binnenmembraan van het mitochondrium. Uiteindelijk levert dit 30-34 ATP-
moleculen.
a. Elektronen transportketen (ETC) = respiratory chain (zuurstof die je inademt, wordt
hier gebruikt). De ETC is een complex van enzymen, transporters en coenzymen in de
innermembrane van het mitochondrium. Co-enzymen leveren elektronen aan de
elektronen transportketen. Hierdoor worden NADH en FADH2 geoxideerd. Eerst
wordt NADH tot NAD+ geoxideerd, een deel van de energie die hierbij vrijkomt,
wordt gebruikt om H+ in de intermembrane space te pompen. Vervolgens gaan de
elektronen naar de ubiquinone.
b. FADH2 wordt geoxideerd tot FAD. De hoge-energie elektronen die hierbij vrijlomen
worden naar de succinate reductase gebracht en dan naar de ubiquinone.
c. De elektronen van de ubiquinone komen bij het cytochroom b-c1 (ook hier wordt
energie verbruikt om H+ te verplaatsen). De elektronen komen dan bij cytochroom c,
dan bij cytochroom oxidase. Tenslotte worden de elektronen aan zuurstof gegeven
en vormt water. Watervorming door 4 H+ + 4 e + O2 2 H2O (dit is de uiteindelijke
reactie na vele redoxreacties).
d. De energie die hierbij vrijkomt en steeds over het membraan wordt gepompt (H+)
wordt gebruikt om P in te bouwen aan ADP = fosfolyratie, hierbij ontstaat ATP. Dit is
ook wel chemiosmosis
e. controle door: wanneer er een hoge hoeveelheid ATP is, bindt ATP aan de
cytochroom oxidase, waardoor het de elektronen transport keten remt en daarmee
de oxidatieve fosforylatie. Wanneer er veel ADP is, zal ADP de cytochroom oxidase
stimuleren en ADP is een substraat dat wordt gebruikt om ATP te genereren.
Meestal worden er geen 34 ATP-moleculen gemaakt, omdat NADH en FADH2 ook worden gebruikt
voor andere processen, zoals de synthese van organische moleculen. Daarnaast wordt het H+
elektrochemische gradiënt ook voor andere zaken gebruikt door de mitochondriën, bijv. voor
opname pyruvaat.
Een molecuul dat elektronen afstaat; wordt molecuul geoxideerd (lagere energiestaat).
Wanneer een molecuul elektronen opneemt, wordt het molecuul gereduceerd (hogere energiestaat).
Belangrijk redox in ademhalingsproces: NAD+ wordt gereduceerd tot NADH (m.b.v. 2 elektronen en
H) = reductie. Andersom is oxidatie; NADH NAD+ + 2e + H+. dit gebeurt in het binnenmembraan
en deze elektronen worden gebruikt bij de oxidatieve fosfyleratie.
Glycolyse = 2 NADH
Voorbereidende stap = 2 NADH
Citroenzuurcyclys = 2 FADH2 en 6 NADH
Oxidatieve fosfyleratie = 6 H2O
Waarom moet energievorming over een transportketen?
, Energievorming kan in stappen gevormd worden d.m.v. energie die vrijkomt bij het overbrengen van
de elektron.
ATP-synthase gebruikt het H+ elektrochemische gradiënt als energiebron om ATP te maken. ATP
synthase bestaat uit 3 subunits; a,b,c. a zit via een ring vast aan het membraan, 2 subunits b zitten
vast aan a. wanneer een H+ ion door de membraan wil tussen de c en de a subunit, dan ondergaat er
een conformatie verandering, waardoor de y-uni 120 graden draait. Hierdoor zullen de B units ook
veranderen. Nu kunnen ADP en P in de geconformeerde B-unit binden, hierdoor ontstaat ATP en ATP
bindt niet goed aan de subunit, dus laat los.
Aantekeningen uit les: ATP synthase = dit is een elektrochemisch gradient = door aantrekking
van positieve ionen aan de buitenkant van de membraan door de negatieve ionen aan de
binnenkant van de membraan. Dit is passief. In gewone gevallen zullen er meer H+ ionen aan
de buitenkant van het membraan zijn, deze worden over ATPase getransporteerd (dmv
rotatie), waardoor ADP + P ATP wordt.
Suikers, vet, koolhydraten
Na een maaltijd worden macromoleculen afgebroken tot opneembare molecuul.
Hierbij polysachariden tot disachariden tot monosachariden. Dit gebeurt m.b.v. enzymen die
door de epitheelcellen van je maag-darm kanaal worden gemaakt, deze verteren poly tot di
en di tot mono. Monosachariden worden geabsorbeerd in de cellen d.m.v. facilitated diffusie
(door carrier eiwit dat fructose herkend) of door actieve transport met Na+ (glucose en
galactose). Vervolgens zal de glucose d.m.v. ademhalingsketen tot energie worden omgezet.
De monosachariden gaan de cel uit door facilitated diffusie en de bloedstoom transporteert
de nutrients door het lichaam.
Eiwitten tot aminozuren. Eerst worden aminozuren opgenomen door de epitheelcellen van
maag-darm kanaal. Enzymen zullen binden aan de plaatsen waar aminozuren met elkaar
verbonden zijn. De koolstofketen van een eiwit wordt afgebroken tot aminozuren en deze
tot acetyl coA en pyruvaat. Hierdoor komt het ook terecht in de ademhalingsketen.
(Vervolgens het bloed in. Hierbij wordt de aminokant omgezet tot ammonium en dit wordt
afgevoerd door urine).
Vetten (triglyceride; te groot voor membraan transport) tot glycerol en vetzuur ketens.
Glycerol wordt afgebroken tot glyceraldehyde-3-fosfaat en dit kan direct in de
citroenzuurcyclus. Vetzuur tot acetyl coA(hierbij maakt je ook al NADH en FADH2).
Vetten worden in de lumen van je maag-darmkanaal omgezet tot micellen met galzouten. Deze
bevatten hydrofiele headgroups en hydrofobe staarten, waar de vetten zich in kunnen oplossen. Hier
binnen bevinden zich ook enzymen (lipase) die de vetten afbreken tot glycerol en vetzuren. In de
epitheelcellen worden vervolgens de glycerol en vetzuren weer tot triglyceride gekoppeld. Dit wordt
zo gedaan, omdat alleen een triglyceride alleen over het membraan heen kan, die in micellen worden
verpakt = chylomicrons.
Tijdens en vlak na de maaltijd: hormoon insuline zorgt voor opname van glucose door de cellen, dan
wordt glucose afgebroken tot ATP (ademhalingsketen). Wanneer er voldoende ATP wordt
geproduceerd, zal het geactiveerde glucose worden opgenomen in de bloedbaan en naar de lever-
en spiercellen worden getransporteerd om daar vervolgens te worden omgezet tot glycogeen en
hierin worden opgeslagen. Glycogeen = polysacharide van glucose (net als zetmeel, maar dit wordt
door plantaardige cellen gedaan).
Bij andere teveel aan nutrienten: Een andere opslag is dat acetyl coA wordt omgezet in vetzuren en
dit maakt het vetweefsel. Daarnaast kunnen aminozuren worden omgezet tot triglyceriden en dit kan
worden opgeslagen in het vetweefsel.
