2019-2020 Samenvatting
biochemie
Kjell Van Rompa
1BA GENEESKUNDE
,1
,Inhoudsopgave
Inleidende hoofdstukken ................................................................................................... 8
Bio-energetica ............................................................................................................................................. 8
Rol van ATP ...................................................................................................................................................................... 8
Endergone en exergone reacties ...................................................................................................................................................... 8
Vrije energie ..................................................................................................................................................................................... 8
Koppeling endergone en exergone reacties ..................................................................................................................................... 8
Fysisch gekoppeld ............................................................................................................................................................................ 9
ATP ................................................................................................................................................................................................... 9
Biologische oxidatie ....................................................................................................................................................... 13
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 13
Elektronen doorgeven .................................................................................................................................................................... 13
Zuurstof als elektronendrager ........................................................................................................................................................ 14
Moleculen die hydriden kunnen ontvangen................................................................................................................................... 15
De respiratoire keten en oxidatieve fosforylatie ........................................................................................................... 16
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 16
Mitochondriën ............................................................................................................................................................................... 17
Hoeveelheid ATP ............................................................................................................................................................................ 17
Energierijke elektronendragers ...................................................................................................................................................... 17
Reis vd elektronen .......................................................................................................................................................................... 18
Link met vorming ATP .................................................................................................................................................................... 18
Regulatie ........................................................................................................................................................................................ 19
Toxische producten ........................................................................................................................................................................ 20
Transporters ................................................................................................................................................................................... 21
Enzymologie .............................................................................................................................................. 23
Werkingsmechanisme.................................................................................................................................................... 23
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 23
Enzymen ......................................................................................................................................................................................... 23
Enzymsubstraatcomplex ................................................................................................................................................................ 24
Cofactoren...................................................................................................................................................................................... 25
Isovormen ...................................................................................................................................................................................... 26
Enzymen opsporen ......................................................................................................................................................................... 26
Myocardinfarct diagnosticeren ...................................................................................................................................................... 27
Kinetiek .......................................................................................................................................................................... 28
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 28
Invloed op kinetiek ......................................................................................................................................................................... 28
Reactiesnelheid enzymen bekijken ................................................................................................................................................ 28
Michaelis-Menten enzymen ........................................................................................................................................................... 29
Allostere enzymen.......................................................................................................................................................................... 29
Regulatie ........................................................................................................................................................................ 30
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 30
Verschillende soorten regulatie ..................................................................................................................................................... 30
Inhibitie .......................................................................................................................................................................................... 32
Koolhydraatmetabolisme ................................................................................................ 33
Glycolyse en oxidatie van pyruvaat ........................................................................................................... 33
Overzicht ........................................................................................................................................................................ 33
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 33
Alternatieve richtingen voor de intermediairen ............................................................................................................................. 33
Weefselniveau: andere prioriteiten ............................................................................................................................................... 33
The fates of pyruvate ..................................................................................................................................................................... 34
Glycolyse en oxidatie pyruvaat ...................................................................................................................................... 34
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 34
Glucosetransporters ....................................................................................................................................................................... 34
Glucose is in de cel, wat nu? Reacties ............................................................................................................................................ 35
De 3 irreversibele reacties .............................................................................................................................................................. 36
Lactaat............................................................................................................................................................................................ 38
Zijsprong glycolyse ......................................................................................................................................................................... 39
Acetyl-CoA ...................................................................................................................................................................................... 39
Pyruvaatdehydrogenasecomplex (PDC) ......................................................................................................................................... 39
Andere hexosen ............................................................................................................................................................. 42
Fructose ......................................................................................................................................................................................... 42
Galactose........................................................................................................................................................................................ 43
Krebscyclus (TCA) ...................................................................................................................................... 44
2
, Voorafgaande (herhaling) .............................................................................................................................................. 44
Krebscyclus .................................................................................................................................................................... 44
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 44
Verloop........................................................................................................................................................................................... 45
GTP vs ATP ..................................................................................................................................................................................... 46
De amfibole pathway ..................................................................................................................................................... 46
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 46
Bepaalde pyruvaat evenwichten .................................................................................................................................................... 46
Anabole deel TCA ........................................................................................................................................................................... 47
Regulatie ........................................................................................................................................................................ 47
Gluconeogenese en controle glucosemetabolisme .................................................................................... 48
Algemeen doel ............................................................................................................................................................... 48
Postprandiaal ................................................................................................................................................................. 48
Glucosehomeostase....................................................................................................................................................... 49
Mechanismen................................................................................................................................................................................. 49
Hormonale interventie ingezoomd ................................................................................................................................................ 49
Andere hormoon: ACTH ................................................................................................................................................................. 50
Verloop .......................................................................................................................................................................... 50
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 50
Bypass 1: van pyruvaat tot fosfoenolpyruvaat ............................................................................................................................... 51
Bypass 2: van fructose-1,6-fosfaat tot fructose-6-fosfaat .............................................................................................................. 51
Bypass 3: van glucose-6-fosfaat tot glucose ................................................................................................................................... 51
Belangrijke enzymen ...................................................................................................................................................... 51
Pyruvaatcarboxylase (PC) ............................................................................................................................................................... 51
Fosfoenolpyruvaatcarboxykinase ................................................................................................................................................... 52
Fructose-1,6-bisfosfatase ............................................................................................................................................................... 52
Glucose-6-fosfatase........................................................................................................................................................................ 52
Redenen voor gluconeogenese...................................................................................................................................... 53
Pyruvaatcarboxylase deficiëntie .................................................................................................................................... 53
Andere bouwstenen dan lactaat .................................................................................................................................... 53
Glycerol als bouwsteen .................................................................................................................................................................. 53
Propionzuur als bouwsteen ............................................................................................................................................................ 54
Regulatie glycolyse/gluconeogenese ............................................................................................................................. 54
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 54
Pyruvaatkinase (PK) ........................................................................................................................................................................ 55
Fructose-2,6-bisfosfaat / PFK2-FBP2 .............................................................................................................................................. 55
Pyruvaatcarboxylase (PC) ............................................................................................................................................................... 56
Samenvattende afbeelding (alle regelstappen) .............................................................................................................................. 56
Lever als altruïst ............................................................................................................................................................. 56
Cori cyclus ...................................................................................................................................................................................... 56
Glucose-alanine cyclus ................................................................................................................................................................... 56
Glycogeenmetabolisme ............................................................................................................................. 57
Algemeen ....................................................................................................................................................................... 57
Structuur ........................................................................................................................................................................ 57
Glycogenese: mbv glycogeensynthase en branching enzyme ....................................................................................... 57
Glycogenolyse: mbv fosforylase en debranching enzyme ............................................................................................. 58
Vertakte ketens.............................................................................................................................................................. 58
Glucose-6-fosfatase in ER .............................................................................................................................................. 58
Regulatie ........................................................................................................................................................................ 59
Aandoeningen glycogeenmetabolisme .......................................................................................................................... 60
Metabole kaart .............................................................................................................................................................. 60
Hexosemonofosfaat shunt / pentosemonofosfaat pathway ...................................................................... 61
Redenen voor pentosemonofosfaat pathway ............................................................................................................... 61
Kenmerken..................................................................................................................................................................... 61
2 delen ........................................................................................................................................................................... 61
Eerste deel ..................................................................................................................................................................................... 61
Tweede deel ................................................................................................................................................................................... 62
Regulatie ........................................................................................................................................................................ 63
De pathway bij RBC ........................................................................................................................................................ 63
Ethanolmetabolisme ....................................................................................................... 64
Algemeen .................................................................................................................................................. 64
Te veel NADH............................................................................................................................................. 64
3
, Algemeen ....................................................................................................................................................................... 64
Glycolyse ........................................................................................................................................................................ 64
Krebscyclus .................................................................................................................................................................... 65
Gluconeogenese ............................................................................................................................................................ 65
Vetzuursynthese ............................................................................................................................................................ 65
Lipidenmetabolisme........................................................................................................ 66
Lipiden van fysiologisch belang.................................................................................................................. 66
Inleiding ......................................................................................................................................................................... 66
Vetzuren ........................................................................................................................................................................ 67
Inzoomen op verschillende subgroepen ........................................................................................................................ 67
Triglyceriden................................................................................................................................................................................... 67
Fosfolipiden .................................................................................................................................................................................... 68
Fosfosfingosiden/sfingolipiden ...................................................................................................................................................... 68
Glycolipiden/cerebrosiden ............................................................................................................................................................. 68
Lysosomale stapelingsziekten ........................................................................................................................................ 69
Steroïden ....................................................................................................................................................................... 69
Vetzuuroxidatie en ketogenese ................................................................................................................. 70
Algemeen ....................................................................................................................................................................... 70
Classificatie vd vetzuren ................................................................................................................................................ 70
Vetzuurafbraak .............................................................................................................................................................. 70
Carnitine ......................................................................................................................................................................................... 70
Vetzuurtransport naar het mitochondrion ..................................................................................................................................... 70
Vetzuurafbraak/bèta-oxidatie ........................................................................................................................................................ 71
Afbraak vetzuren met oneven vetzuurstaart.................................................................................................................................. 71
Afbraak van vetzuren met >20 C’s .................................................................................................................................................. 72
E-winst ........................................................................................................................................................................................... 72
Samenvattende afbeelding ............................................................................................................................................................ 73
Ketogenese .................................................................................................................................................................... 73
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 73
Proces............................................................................................................................................................................................. 73
Regulatie ........................................................................................................................................................................ 74
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 74
Lipolyse .......................................................................................................................................................................................... 74
Bèta-oxidatie .................................................................................................................................................................................. 74
Samenvattende afbeelding ............................................................................................................................................................ 75
Biosynthese van vetzuren en eicosanoïden ............................................................................................... 75
Vorming vetzuren .......................................................................................................................................................... 75
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 75
De novo synthese ........................................................................................................................................................................... 75
Energievragend proces ................................................................................................................................................................... 76
Proces in het geheel ....................................................................................................................................................................... 76
Verwerking palmitaat ..................................................................................................................................................................... 77
Samenvattende afbeelding ............................................................................................................................................................ 78
Vorming eicosanoïden ................................................................................................................................................... 78
Vorming triglyceriden .................................................................................................................................................... 78
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 78
Afbraak/lipolyse ............................................................................................................................................................................. 79
Aanmaak/lipogenese...................................................................................................................................................................... 79
Insuline ........................................................................................................................................................................................... 79
Vervoer in bloed ............................................................................................................................................................................. 79
Regulatie vetzuurmetabolisme ...................................................................................................................................................... 79
Bijkomende regelmechanisme door acetyl-CoA carboxylase ......................................................................................................... 80
Lipidentransport en -opslag ....................................................................................................................... 80
Lipoproteïnepartikels (LPP’s) ......................................................................................................................................... 80
Mechanismen ................................................................................................................................................................ 81
Vetopname uit voeding .................................................................................................................................................................. 81
De novo synthese vetzuren in lever ............................................................................................................................................... 82
Werking HDL .................................................................................................................................................................................. 82
Metabole aandoeningen ................................................................................................................................................................ 82
Verschil chylomicronen en VLDL-partikels ..................................................................................................................................... 82
Cholesterolsynthese .................................................................................................................................. 83
Mechanisme .................................................................................................................................................................. 83
Regulatie ........................................................................................................................................................................ 83
4
, Cholesterolbalans .......................................................................................................................................................... 83
Aminozuurmetabolisme .................................................................................................. 84
Biosynthese van aminozuren ..................................................................................................................... 84
Bouwstenen lichaam ..................................................................................................................................................... 84
Aminozuren ................................................................................................................................................................... 84
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 84
Essentieel/niet-essentieel .............................................................................................................................................................. 84
Onderverdeling volgens chemische kenmerken............................................................................................................................. 84
Aandoeningen ................................................................................................................................................................................ 85
Niet-essentiele AZ .......................................................................................................................................................... 85
12 AZ + 1C eenheid metabolisme ................................................................................................................................................... 85
Collageendeficiënties ..................................................................................................................................................................... 87
AZ-families ..................................................................................................................................................................................... 87
Vertakte essentiële AZ: leucine, valine, isoleucine ........................................................................................................ 88
Gebruik AZ in metabolisme............................................................................................................................................ 88
Katabolisme en aminogroep ...................................................................................................................... 89
AZ-balans in lichaam ...................................................................................................................................................... 89
Inflow: ............................................................................................................................................................................................ 89
Outflow: ......................................................................................................................................................................................... 89
N-balans in lichaam = belangrijk .................................................................................................................................... 89
Halwaardetijd/afbraak enzymen ................................................................................................................................... 89
Afbraak AZ ..................................................................................................................................................................... 90
Overblijvende aminogroep? ........................................................................................................................................................... 90
Proces............................................................................................................................................................................................. 90
Ammoniakintoxicatie/hyperammoniëmie ..................................................................................................................... 91
Katabolisme en C-skelet ............................................................................................................................ 92
Glucose-alanine-cyclus .................................................................................................................................................. 92
AZ afleiden naar intermediairen .................................................................................................................................... 92
Afgeleide structuren .................................................................................................................................. 94
Haem ............................................................................................................................................................................. 94
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 94
Haemsynthese................................................................................................................................................................................ 94
Afbraak porfirinering ...................................................................................................................................................................... 95
Porfyrie........................................................................................................................................................................................... 95
Glutathion ...................................................................................................................................................................... 96
Neurotransmitters ......................................................................................................................................................... 96
Tyrosine omzetten in neurotransmitters........................................................................................................................................ 96
Afbraak neurotransmitters ............................................................................................................................................................. 96
Glutamaat → GABA (gamma-aminoboterzuur) ............................................................................................................................. 96
Tryptofaan → aanmaak serotonine ............................................................................................................................................... 96
Nucleïnezuurmetabolisme ............................................................................................... 97
Nucleotiden ............................................................................................................................................... 97
Metabolisme ............................................................................................................................................. 97
Verschil de novo en salvage ........................................................................................................................................... 97
Biosynthese purine nucleotiden .................................................................................................................................... 97
De novo .......................................................................................................................................................................................... 97
Salvage ........................................................................................................................................................................................... 98
Regulatie ........................................................................................................................................................................ 98
De novo biosynthese pyrimidine nucleotiden ............................................................................................................... 99
RNA → DNA ................................................................................................................................................................... 99
Afbraak .......................................................................................................................................................................... 99
Purines ........................................................................................................................................................................................... 99
Pyrimidines................................................................................................................................................................................... 100
Aandoeningen .............................................................................................................................................................. 100
Lesh-Nyhan syndroom.................................................................................................................................................................. 100
Von Gierke.................................................................................................................................................................................... 100
Adenosine deaminase deficiëntie ................................................................................................................................................ 100
Orootzuur acidurie ....................................................................................................................................................................... 100
Extracellulaire matrix .....................................................................................................102
5
, Algemeen ................................................................................................................................................ 102
Collageen ................................................................................................................................................. 102
Ellastine en fibrilline ................................................................................................................................ 103
Glycosaminoglycanen, proteoglycanen en mucopolysachariden ............................................................. 103
Spiermetabolisme ..........................................................................................................104
Cardiac output ......................................................................................................................................... 104
Soorten spierweefsel ............................................................................................................................... 104
Spiercel .................................................................................................................................................... 104
Myofibril .................................................................................................................................................. 104
Belangrijke eiwitten................................................................................................................................. 105
Actine ........................................................................................................................................................................... 105
Myosine ....................................................................................................................................................................... 105
Spiercontractie ........................................................................................................................................ 105
Aandoeningen ......................................................................................................................................... 105
Maligne hyperthermie ................................................................................................................................................. 105
Duchenne musculaire dystrofie ................................................................................................................................... 106
Skeletspier vs hartspier ........................................................................................................................... 106
Energie .................................................................................................................................................... 106
ATP nodig voor contractie: waar komt het vandaan? .................................................................................................. 106
E-voorziening afhankelijk van soort spierweefsel ........................................................................................................ 107
E-voorziening in de tijd ................................................................................................................................................ 107
Neonatale screening ......................................................................................................108
Algemeen ................................................................................................................................................ 108
12 aandoeningen in de screening ............................................................................................................ 108
Fenylketonurie (PKU) ................................................................................................................................................... 108
Congenitale hypothyreoïdie (CHT) ............................................................................................................................... 109
Congenitale bijnierschorshyperplasie (CAH) ................................................................................................................ 109
Mean chain acyl CoA dehydrogenase deficiëntie (MCAD) ........................................................................................... 109
Multiple acyl CoA dehydrogenase deficiëntie (MADD) = glutaaracidurie type 2 (GA2) ............................................... 110
Isovaleriaanacidemie (IVA) .......................................................................................................................................... 110
Methylmalonacidemie (MMA) en Propionacidemie (PA) ............................................................................................ 110
Maple syrup urine disease (MSUD) ............................................................................................................................. 110
Glutaaracidemie type 1 (GA1) ..................................................................................................................................... 111
Biotinidase deficiëntie ................................................................................................................................................. 111
Mucoviscidose ............................................................................................................................................................. 111
6
,7
,Inleidende hoofdstukken
Bio-energetica
Rol van ATP
Bio-energetica: studie waarbij je kijkt naar de chemische energie die gepaard gaat bij het
uitvoeren van een bepaalde reactie.
Endergone en exergone reacties
E geïnvesteerd of gewonnen bij reactie:
Endergone (anabole-opbouw) Exergone (katabole-afbraak)
Energie in-/output Energie-input nodig Energie komt vrij
Spontane reactie? Reactie niet spontaan Reactie spontaan
Gunstigheid Energieongunstig Energiegunstig
Meest voorkomende reacties → endergone
Vrije energie
= Gips vrije E = energie die vrijkomt of geïnvesteerd wordt in een reactie.
→ bepaalt of de reactie al dan niet spontaan zal verlopen
• Reacties die E nodig hebben verlopen niet spontaan, maar zijn nog altijd
levensnoodzakelijk → opl.: endergone reactie zal dus gekoppeld worden aan
exergone reactie → na de 2 reacties marge E blijft over → verzekert ons dat de
reactie door zal gaan + houdt lichaamsT op peil → overmaat E zal lichaam verlaten
als warmte
Koppeling endergone en exergone reacties
Gemeenschappelijk intermediair:
• Eerste reactie brengt intermediair tot stand = substraat voor 2de reactie → verzekert
dat de reacties simultaan zullen verlopen (voordelen: zie ‘fysisch gekoppeld’)
o reactiespecifiek
• Grafiek (hierboven):
o A → B: exergone: E-rijke e- komen vrij
o C → D: endergone: E-rijke e- worden gebruikt
• Gebruik van carriers (bij dehydrogenatie): Dehydrogenatiereactie
o = eiwitten die E-rijke e- oppikken om ze later op een andere plek af te geven
waar nodig → E-winst is in evenwicht met E-verbruik (evenveel E-rijke e-
opgenomen als afgegeven)
o Niet reactiespecifiek → voordeel: verschillende metabole pathways op elkaar
afstemmen (bv: koolhydraten- en lipidenmetabolisme)
8
, Hoogenergetische componenten:
• Deze worden op een bepaalde manier en plaats
afgebroken (bv hydrolyse ATP)
• Zeer exergonisch, want de gips vrije E = negatief
• Grafiek:
o A → B: E komt vrij waardoor de
hoogenergetische component gevormd kan
worden.
o C → D: fosfaatgroep komt vrij van ATP (exergone reactie), vrijgekomen E
wordt verbruikt. De reacties worden gekoppeld door de hoogenergetische
component af te breken en aan te maken.
• Bv: de fosforylatie van glucose heeft E nodig, gaat dus niet vanzelf → opl.: reactie
samen laten verlopen met de hydrolyse van ATP
o In ATP zit adenine
• Grote voordeel: het intermediair moet niet structureel verwant zijn
• Hoogenergetische energiedrager is meestal ATP
Fysisch gekoppeld
• Voordeel: E-winst en het E-verbruik zijn evenredig aan elkaar en er wordt geen E
verbruikt die er eigenlijk niet is
o Zowel bij degene waarbij een carrier gebruikt wordt om e- te dragen als bij
degene waarbij ATP gebruikt wordt
• Bv: Fosforylatie glucose wordt gekatalyseerd door glucokinase/hexokinase (welk vd 2
de reactie katalyseert is afhankelijk van in welk deel vh lichaam we kijken). Zowel
glucose als ATP zullen zich op de actieve site vh enzyme bevinden tijdens de reactie.
o Fosforylering glucose omvat vorming van glucose-6-fosfaat + hydrolyse ATP
o Reacties gekoppeld via een intermediair, MAAR moeten ook fysisch in elkaars
buurt zijn
o Plaats waar alles zal samenkomen is bij het enzymen. Daar zal de transfer van
ATP of e- zo efficiënt mogelijk verlopen.
ATP
Algemeen
= de energy currency
• ATP maken we zelf aan in ons lichaam, MAAR brandstof nodig uit voeding.
Belangrijkste bouwstenen zijn koolhydraten, eiwitten en vetten
• Bij vorming ATP → bepaalde mate chemical waste (CO2)
• E die we in ATP steken → gebruikt om heel het metabolisme vooruit te drijven
• Overmaat E → gebruikt om lichaamsT op peil te houden (E komt vrij als warmte)
• Opbouw: adenine, ribose (vormt samen met adenine het
nucleotide adenosine) en 3 fosfaatgroepen
• E-inhoud ATP wordt enkel bepaald door
fosfaatbindingen. De E inhoud daalt wanneer men van
ATP → ADP → AMP gaat.
• In alle reacties waar ATP gebruikt wordt, zal ook altijd
magnesium betrokken zijn.
9
biochemie
Kjell Van Rompa
1BA GENEESKUNDE
,1
,Inhoudsopgave
Inleidende hoofdstukken ................................................................................................... 8
Bio-energetica ............................................................................................................................................. 8
Rol van ATP ...................................................................................................................................................................... 8
Endergone en exergone reacties ...................................................................................................................................................... 8
Vrije energie ..................................................................................................................................................................................... 8
Koppeling endergone en exergone reacties ..................................................................................................................................... 8
Fysisch gekoppeld ............................................................................................................................................................................ 9
ATP ................................................................................................................................................................................................... 9
Biologische oxidatie ....................................................................................................................................................... 13
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 13
Elektronen doorgeven .................................................................................................................................................................... 13
Zuurstof als elektronendrager ........................................................................................................................................................ 14
Moleculen die hydriden kunnen ontvangen................................................................................................................................... 15
De respiratoire keten en oxidatieve fosforylatie ........................................................................................................... 16
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 16
Mitochondriën ............................................................................................................................................................................... 17
Hoeveelheid ATP ............................................................................................................................................................................ 17
Energierijke elektronendragers ...................................................................................................................................................... 17
Reis vd elektronen .......................................................................................................................................................................... 18
Link met vorming ATP .................................................................................................................................................................... 18
Regulatie ........................................................................................................................................................................................ 19
Toxische producten ........................................................................................................................................................................ 20
Transporters ................................................................................................................................................................................... 21
Enzymologie .............................................................................................................................................. 23
Werkingsmechanisme.................................................................................................................................................... 23
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 23
Enzymen ......................................................................................................................................................................................... 23
Enzymsubstraatcomplex ................................................................................................................................................................ 24
Cofactoren...................................................................................................................................................................................... 25
Isovormen ...................................................................................................................................................................................... 26
Enzymen opsporen ......................................................................................................................................................................... 26
Myocardinfarct diagnosticeren ...................................................................................................................................................... 27
Kinetiek .......................................................................................................................................................................... 28
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 28
Invloed op kinetiek ......................................................................................................................................................................... 28
Reactiesnelheid enzymen bekijken ................................................................................................................................................ 28
Michaelis-Menten enzymen ........................................................................................................................................................... 29
Allostere enzymen.......................................................................................................................................................................... 29
Regulatie ........................................................................................................................................................................ 30
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 30
Verschillende soorten regulatie ..................................................................................................................................................... 30
Inhibitie .......................................................................................................................................................................................... 32
Koolhydraatmetabolisme ................................................................................................ 33
Glycolyse en oxidatie van pyruvaat ........................................................................................................... 33
Overzicht ........................................................................................................................................................................ 33
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 33
Alternatieve richtingen voor de intermediairen ............................................................................................................................. 33
Weefselniveau: andere prioriteiten ............................................................................................................................................... 33
The fates of pyruvate ..................................................................................................................................................................... 34
Glycolyse en oxidatie pyruvaat ...................................................................................................................................... 34
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 34
Glucosetransporters ....................................................................................................................................................................... 34
Glucose is in de cel, wat nu? Reacties ............................................................................................................................................ 35
De 3 irreversibele reacties .............................................................................................................................................................. 36
Lactaat............................................................................................................................................................................................ 38
Zijsprong glycolyse ......................................................................................................................................................................... 39
Acetyl-CoA ...................................................................................................................................................................................... 39
Pyruvaatdehydrogenasecomplex (PDC) ......................................................................................................................................... 39
Andere hexosen ............................................................................................................................................................. 42
Fructose ......................................................................................................................................................................................... 42
Galactose........................................................................................................................................................................................ 43
Krebscyclus (TCA) ...................................................................................................................................... 44
2
, Voorafgaande (herhaling) .............................................................................................................................................. 44
Krebscyclus .................................................................................................................................................................... 44
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 44
Verloop........................................................................................................................................................................................... 45
GTP vs ATP ..................................................................................................................................................................................... 46
De amfibole pathway ..................................................................................................................................................... 46
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 46
Bepaalde pyruvaat evenwichten .................................................................................................................................................... 46
Anabole deel TCA ........................................................................................................................................................................... 47
Regulatie ........................................................................................................................................................................ 47
Gluconeogenese en controle glucosemetabolisme .................................................................................... 48
Algemeen doel ............................................................................................................................................................... 48
Postprandiaal ................................................................................................................................................................. 48
Glucosehomeostase....................................................................................................................................................... 49
Mechanismen................................................................................................................................................................................. 49
Hormonale interventie ingezoomd ................................................................................................................................................ 49
Andere hormoon: ACTH ................................................................................................................................................................. 50
Verloop .......................................................................................................................................................................... 50
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 50
Bypass 1: van pyruvaat tot fosfoenolpyruvaat ............................................................................................................................... 51
Bypass 2: van fructose-1,6-fosfaat tot fructose-6-fosfaat .............................................................................................................. 51
Bypass 3: van glucose-6-fosfaat tot glucose ................................................................................................................................... 51
Belangrijke enzymen ...................................................................................................................................................... 51
Pyruvaatcarboxylase (PC) ............................................................................................................................................................... 51
Fosfoenolpyruvaatcarboxykinase ................................................................................................................................................... 52
Fructose-1,6-bisfosfatase ............................................................................................................................................................... 52
Glucose-6-fosfatase........................................................................................................................................................................ 52
Redenen voor gluconeogenese...................................................................................................................................... 53
Pyruvaatcarboxylase deficiëntie .................................................................................................................................... 53
Andere bouwstenen dan lactaat .................................................................................................................................... 53
Glycerol als bouwsteen .................................................................................................................................................................. 53
Propionzuur als bouwsteen ............................................................................................................................................................ 54
Regulatie glycolyse/gluconeogenese ............................................................................................................................. 54
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 54
Pyruvaatkinase (PK) ........................................................................................................................................................................ 55
Fructose-2,6-bisfosfaat / PFK2-FBP2 .............................................................................................................................................. 55
Pyruvaatcarboxylase (PC) ............................................................................................................................................................... 56
Samenvattende afbeelding (alle regelstappen) .............................................................................................................................. 56
Lever als altruïst ............................................................................................................................................................. 56
Cori cyclus ...................................................................................................................................................................................... 56
Glucose-alanine cyclus ................................................................................................................................................................... 56
Glycogeenmetabolisme ............................................................................................................................. 57
Algemeen ....................................................................................................................................................................... 57
Structuur ........................................................................................................................................................................ 57
Glycogenese: mbv glycogeensynthase en branching enzyme ....................................................................................... 57
Glycogenolyse: mbv fosforylase en debranching enzyme ............................................................................................. 58
Vertakte ketens.............................................................................................................................................................. 58
Glucose-6-fosfatase in ER .............................................................................................................................................. 58
Regulatie ........................................................................................................................................................................ 59
Aandoeningen glycogeenmetabolisme .......................................................................................................................... 60
Metabole kaart .............................................................................................................................................................. 60
Hexosemonofosfaat shunt / pentosemonofosfaat pathway ...................................................................... 61
Redenen voor pentosemonofosfaat pathway ............................................................................................................... 61
Kenmerken..................................................................................................................................................................... 61
2 delen ........................................................................................................................................................................... 61
Eerste deel ..................................................................................................................................................................................... 61
Tweede deel ................................................................................................................................................................................... 62
Regulatie ........................................................................................................................................................................ 63
De pathway bij RBC ........................................................................................................................................................ 63
Ethanolmetabolisme ....................................................................................................... 64
Algemeen .................................................................................................................................................. 64
Te veel NADH............................................................................................................................................. 64
3
, Algemeen ....................................................................................................................................................................... 64
Glycolyse ........................................................................................................................................................................ 64
Krebscyclus .................................................................................................................................................................... 65
Gluconeogenese ............................................................................................................................................................ 65
Vetzuursynthese ............................................................................................................................................................ 65
Lipidenmetabolisme........................................................................................................ 66
Lipiden van fysiologisch belang.................................................................................................................. 66
Inleiding ......................................................................................................................................................................... 66
Vetzuren ........................................................................................................................................................................ 67
Inzoomen op verschillende subgroepen ........................................................................................................................ 67
Triglyceriden................................................................................................................................................................................... 67
Fosfolipiden .................................................................................................................................................................................... 68
Fosfosfingosiden/sfingolipiden ...................................................................................................................................................... 68
Glycolipiden/cerebrosiden ............................................................................................................................................................. 68
Lysosomale stapelingsziekten ........................................................................................................................................ 69
Steroïden ....................................................................................................................................................................... 69
Vetzuuroxidatie en ketogenese ................................................................................................................. 70
Algemeen ....................................................................................................................................................................... 70
Classificatie vd vetzuren ................................................................................................................................................ 70
Vetzuurafbraak .............................................................................................................................................................. 70
Carnitine ......................................................................................................................................................................................... 70
Vetzuurtransport naar het mitochondrion ..................................................................................................................................... 70
Vetzuurafbraak/bèta-oxidatie ........................................................................................................................................................ 71
Afbraak vetzuren met oneven vetzuurstaart.................................................................................................................................. 71
Afbraak van vetzuren met >20 C’s .................................................................................................................................................. 72
E-winst ........................................................................................................................................................................................... 72
Samenvattende afbeelding ............................................................................................................................................................ 73
Ketogenese .................................................................................................................................................................... 73
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 73
Proces............................................................................................................................................................................................. 73
Regulatie ........................................................................................................................................................................ 74
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 74
Lipolyse .......................................................................................................................................................................................... 74
Bèta-oxidatie .................................................................................................................................................................................. 74
Samenvattende afbeelding ............................................................................................................................................................ 75
Biosynthese van vetzuren en eicosanoïden ............................................................................................... 75
Vorming vetzuren .......................................................................................................................................................... 75
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 75
De novo synthese ........................................................................................................................................................................... 75
Energievragend proces ................................................................................................................................................................... 76
Proces in het geheel ....................................................................................................................................................................... 76
Verwerking palmitaat ..................................................................................................................................................................... 77
Samenvattende afbeelding ............................................................................................................................................................ 78
Vorming eicosanoïden ................................................................................................................................................... 78
Vorming triglyceriden .................................................................................................................................................... 78
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 78
Afbraak/lipolyse ............................................................................................................................................................................. 79
Aanmaak/lipogenese...................................................................................................................................................................... 79
Insuline ........................................................................................................................................................................................... 79
Vervoer in bloed ............................................................................................................................................................................. 79
Regulatie vetzuurmetabolisme ...................................................................................................................................................... 79
Bijkomende regelmechanisme door acetyl-CoA carboxylase ......................................................................................................... 80
Lipidentransport en -opslag ....................................................................................................................... 80
Lipoproteïnepartikels (LPP’s) ......................................................................................................................................... 80
Mechanismen ................................................................................................................................................................ 81
Vetopname uit voeding .................................................................................................................................................................. 81
De novo synthese vetzuren in lever ............................................................................................................................................... 82
Werking HDL .................................................................................................................................................................................. 82
Metabole aandoeningen ................................................................................................................................................................ 82
Verschil chylomicronen en VLDL-partikels ..................................................................................................................................... 82
Cholesterolsynthese .................................................................................................................................. 83
Mechanisme .................................................................................................................................................................. 83
Regulatie ........................................................................................................................................................................ 83
4
, Cholesterolbalans .......................................................................................................................................................... 83
Aminozuurmetabolisme .................................................................................................. 84
Biosynthese van aminozuren ..................................................................................................................... 84
Bouwstenen lichaam ..................................................................................................................................................... 84
Aminozuren ................................................................................................................................................................... 84
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 84
Essentieel/niet-essentieel .............................................................................................................................................................. 84
Onderverdeling volgens chemische kenmerken............................................................................................................................. 84
Aandoeningen ................................................................................................................................................................................ 85
Niet-essentiele AZ .......................................................................................................................................................... 85
12 AZ + 1C eenheid metabolisme ................................................................................................................................................... 85
Collageendeficiënties ..................................................................................................................................................................... 87
AZ-families ..................................................................................................................................................................................... 87
Vertakte essentiële AZ: leucine, valine, isoleucine ........................................................................................................ 88
Gebruik AZ in metabolisme............................................................................................................................................ 88
Katabolisme en aminogroep ...................................................................................................................... 89
AZ-balans in lichaam ...................................................................................................................................................... 89
Inflow: ............................................................................................................................................................................................ 89
Outflow: ......................................................................................................................................................................................... 89
N-balans in lichaam = belangrijk .................................................................................................................................... 89
Halwaardetijd/afbraak enzymen ................................................................................................................................... 89
Afbraak AZ ..................................................................................................................................................................... 90
Overblijvende aminogroep? ........................................................................................................................................................... 90
Proces............................................................................................................................................................................................. 90
Ammoniakintoxicatie/hyperammoniëmie ..................................................................................................................... 91
Katabolisme en C-skelet ............................................................................................................................ 92
Glucose-alanine-cyclus .................................................................................................................................................. 92
AZ afleiden naar intermediairen .................................................................................................................................... 92
Afgeleide structuren .................................................................................................................................. 94
Haem ............................................................................................................................................................................. 94
Algemeen ....................................................................................................................................................................................... 94
Haemsynthese................................................................................................................................................................................ 94
Afbraak porfirinering ...................................................................................................................................................................... 95
Porfyrie........................................................................................................................................................................................... 95
Glutathion ...................................................................................................................................................................... 96
Neurotransmitters ......................................................................................................................................................... 96
Tyrosine omzetten in neurotransmitters........................................................................................................................................ 96
Afbraak neurotransmitters ............................................................................................................................................................. 96
Glutamaat → GABA (gamma-aminoboterzuur) ............................................................................................................................. 96
Tryptofaan → aanmaak serotonine ............................................................................................................................................... 96
Nucleïnezuurmetabolisme ............................................................................................... 97
Nucleotiden ............................................................................................................................................... 97
Metabolisme ............................................................................................................................................. 97
Verschil de novo en salvage ........................................................................................................................................... 97
Biosynthese purine nucleotiden .................................................................................................................................... 97
De novo .......................................................................................................................................................................................... 97
Salvage ........................................................................................................................................................................................... 98
Regulatie ........................................................................................................................................................................ 98
De novo biosynthese pyrimidine nucleotiden ............................................................................................................... 99
RNA → DNA ................................................................................................................................................................... 99
Afbraak .......................................................................................................................................................................... 99
Purines ........................................................................................................................................................................................... 99
Pyrimidines................................................................................................................................................................................... 100
Aandoeningen .............................................................................................................................................................. 100
Lesh-Nyhan syndroom.................................................................................................................................................................. 100
Von Gierke.................................................................................................................................................................................... 100
Adenosine deaminase deficiëntie ................................................................................................................................................ 100
Orootzuur acidurie ....................................................................................................................................................................... 100
Extracellulaire matrix .....................................................................................................102
5
, Algemeen ................................................................................................................................................ 102
Collageen ................................................................................................................................................. 102
Ellastine en fibrilline ................................................................................................................................ 103
Glycosaminoglycanen, proteoglycanen en mucopolysachariden ............................................................. 103
Spiermetabolisme ..........................................................................................................104
Cardiac output ......................................................................................................................................... 104
Soorten spierweefsel ............................................................................................................................... 104
Spiercel .................................................................................................................................................... 104
Myofibril .................................................................................................................................................. 104
Belangrijke eiwitten................................................................................................................................. 105
Actine ........................................................................................................................................................................... 105
Myosine ....................................................................................................................................................................... 105
Spiercontractie ........................................................................................................................................ 105
Aandoeningen ......................................................................................................................................... 105
Maligne hyperthermie ................................................................................................................................................. 105
Duchenne musculaire dystrofie ................................................................................................................................... 106
Skeletspier vs hartspier ........................................................................................................................... 106
Energie .................................................................................................................................................... 106
ATP nodig voor contractie: waar komt het vandaan? .................................................................................................. 106
E-voorziening afhankelijk van soort spierweefsel ........................................................................................................ 107
E-voorziening in de tijd ................................................................................................................................................ 107
Neonatale screening ......................................................................................................108
Algemeen ................................................................................................................................................ 108
12 aandoeningen in de screening ............................................................................................................ 108
Fenylketonurie (PKU) ................................................................................................................................................... 108
Congenitale hypothyreoïdie (CHT) ............................................................................................................................... 109
Congenitale bijnierschorshyperplasie (CAH) ................................................................................................................ 109
Mean chain acyl CoA dehydrogenase deficiëntie (MCAD) ........................................................................................... 109
Multiple acyl CoA dehydrogenase deficiëntie (MADD) = glutaaracidurie type 2 (GA2) ............................................... 110
Isovaleriaanacidemie (IVA) .......................................................................................................................................... 110
Methylmalonacidemie (MMA) en Propionacidemie (PA) ............................................................................................ 110
Maple syrup urine disease (MSUD) ............................................................................................................................. 110
Glutaaracidemie type 1 (GA1) ..................................................................................................................................... 111
Biotinidase deficiëntie ................................................................................................................................................. 111
Mucoviscidose ............................................................................................................................................................. 111
6
,7
,Inleidende hoofdstukken
Bio-energetica
Rol van ATP
Bio-energetica: studie waarbij je kijkt naar de chemische energie die gepaard gaat bij het
uitvoeren van een bepaalde reactie.
Endergone en exergone reacties
E geïnvesteerd of gewonnen bij reactie:
Endergone (anabole-opbouw) Exergone (katabole-afbraak)
Energie in-/output Energie-input nodig Energie komt vrij
Spontane reactie? Reactie niet spontaan Reactie spontaan
Gunstigheid Energieongunstig Energiegunstig
Meest voorkomende reacties → endergone
Vrije energie
= Gips vrije E = energie die vrijkomt of geïnvesteerd wordt in een reactie.
→ bepaalt of de reactie al dan niet spontaan zal verlopen
• Reacties die E nodig hebben verlopen niet spontaan, maar zijn nog altijd
levensnoodzakelijk → opl.: endergone reactie zal dus gekoppeld worden aan
exergone reactie → na de 2 reacties marge E blijft over → verzekert ons dat de
reactie door zal gaan + houdt lichaamsT op peil → overmaat E zal lichaam verlaten
als warmte
Koppeling endergone en exergone reacties
Gemeenschappelijk intermediair:
• Eerste reactie brengt intermediair tot stand = substraat voor 2de reactie → verzekert
dat de reacties simultaan zullen verlopen (voordelen: zie ‘fysisch gekoppeld’)
o reactiespecifiek
• Grafiek (hierboven):
o A → B: exergone: E-rijke e- komen vrij
o C → D: endergone: E-rijke e- worden gebruikt
• Gebruik van carriers (bij dehydrogenatie): Dehydrogenatiereactie
o = eiwitten die E-rijke e- oppikken om ze later op een andere plek af te geven
waar nodig → E-winst is in evenwicht met E-verbruik (evenveel E-rijke e-
opgenomen als afgegeven)
o Niet reactiespecifiek → voordeel: verschillende metabole pathways op elkaar
afstemmen (bv: koolhydraten- en lipidenmetabolisme)
8
, Hoogenergetische componenten:
• Deze worden op een bepaalde manier en plaats
afgebroken (bv hydrolyse ATP)
• Zeer exergonisch, want de gips vrije E = negatief
• Grafiek:
o A → B: E komt vrij waardoor de
hoogenergetische component gevormd kan
worden.
o C → D: fosfaatgroep komt vrij van ATP (exergone reactie), vrijgekomen E
wordt verbruikt. De reacties worden gekoppeld door de hoogenergetische
component af te breken en aan te maken.
• Bv: de fosforylatie van glucose heeft E nodig, gaat dus niet vanzelf → opl.: reactie
samen laten verlopen met de hydrolyse van ATP
o In ATP zit adenine
• Grote voordeel: het intermediair moet niet structureel verwant zijn
• Hoogenergetische energiedrager is meestal ATP
Fysisch gekoppeld
• Voordeel: E-winst en het E-verbruik zijn evenredig aan elkaar en er wordt geen E
verbruikt die er eigenlijk niet is
o Zowel bij degene waarbij een carrier gebruikt wordt om e- te dragen als bij
degene waarbij ATP gebruikt wordt
• Bv: Fosforylatie glucose wordt gekatalyseerd door glucokinase/hexokinase (welk vd 2
de reactie katalyseert is afhankelijk van in welk deel vh lichaam we kijken). Zowel
glucose als ATP zullen zich op de actieve site vh enzyme bevinden tijdens de reactie.
o Fosforylering glucose omvat vorming van glucose-6-fosfaat + hydrolyse ATP
o Reacties gekoppeld via een intermediair, MAAR moeten ook fysisch in elkaars
buurt zijn
o Plaats waar alles zal samenkomen is bij het enzymen. Daar zal de transfer van
ATP of e- zo efficiënt mogelijk verlopen.
ATP
Algemeen
= de energy currency
• ATP maken we zelf aan in ons lichaam, MAAR brandstof nodig uit voeding.
Belangrijkste bouwstenen zijn koolhydraten, eiwitten en vetten
• Bij vorming ATP → bepaalde mate chemical waste (CO2)
• E die we in ATP steken → gebruikt om heel het metabolisme vooruit te drijven
• Overmaat E → gebruikt om lichaamsT op peil te houden (E komt vrij als warmte)
• Opbouw: adenine, ribose (vormt samen met adenine het
nucleotide adenosine) en 3 fosfaatgroepen
• E-inhoud ATP wordt enkel bepaald door
fosfaatbindingen. De E inhoud daalt wanneer men van
ATP → ADP → AMP gaat.
• In alle reacties waar ATP gebruikt wordt, zal ook altijd
magnesium betrokken zijn.
9
