1B1 – week 4
HC.2 – Handhaving celintegriteit en ATP-turnover
ATP resynthese = ATP verbruik
Om de cel in homeostase te houden moet ATP verbruikt worden en gemaakt worden. Er is dus een
continue turnover van ATP naar ADP + Pi. De regeneratie van ATP gebeurt door koolhydraten,
vetzuuroxidatie en eiwitten (beperkte rol).
Het basaal hart ATP-pool heeft een turnover per 10 seconden. Er wordt dus veel ATP verbruikt, maar
het wordt ook weer aangemaakt. Voornamelijk veel ATP-verbruik in het cytosol. ATP heraanaamk
gebeurt op twee plaatsen:
Cytosol
o Creatinefosfaat
o Anaërobe glyco(geno)lyse
Mitochondriën
o Aërobe glyco(geno)lyse
o Vetzuuroxydatie
Er zijn dus twee soorten aanmaak processen: anaëroob en aëroob. Het gebruik van creatinefosfaat en
glucose omzetten naar lactaat en glycogeen omzetten, gebeurt allemaal anaëroob. Als je aëroob
werkt, met name de glucose, glycogeen en vetzuur worden dan verbrandt en leveren ook veel meer
ATP op. In de hartspier zit een beetje glycogeen.
Voordeel glycogeen boven glucose: minder zuurstof-verbruik bij dezelde ATP-opbrengst en minder
verzuring bij dezelfde ATP-opbrengst. Dit is anaëroob. Je maakt dus meer ATP aan bij dezelfde
zuuropbrengst.
Aerobe ATP resynthese
In rust en bij inspanning:
60-70% vetzuurverbranding
30-40% glucose/glycogeenverbranding
Bij plotse toename in inspanning:
Daling van ATP stijging van ADP
Reactie van creatinefosfokinase hierop
Anaërobe glyco(geno)lyse aanzetten
Daarna: versnelling van glucose en vetzuuroxidatie
Glucose wordt in het cytosol opgenomen in pyruvaat en wordt opgenomen in het mitochondrion.
Pyruvaat wordt hierbij geoxideerd waardoor een H+ op een NAD+ komt te zitten. Samen met 2
elektronen kan NADH over het binnen membraan getransporteerd worden. Hierbij komt Acetyl-CoA
vrij (C2-verbinding). Deze gaat de citroenzuurcyclus in waarbij er een aantal oxidatiestappen zijn.
Elektronen worden dan weer gebruikt om NAD+ te reduceren naar NADH en een beetje FAD te
reduceren naar FADH2. Alle elektronen die afkomstig zijn uit glucose zijn dan verwerkt in NADH en
FADH2 en gaan over de elektronentransportketen in het binnen membraan. NADH en FADH2 worden
weer gereoxydeerd waarbij elektronen vrijkomen die getransporteerd worden door een aantal pompen
die binden aan zuurstof waarbij water ontstaat. Je bouwt daar een protonengradiënt op die zich bevind
in de interstitiële membraanruimte en de pH gradiënt gebruik je dan via ATP-synthase om ADP met Pi
te fosforyleren naar ATP.
Per glucosemolecuul kan je dus in de hartspier 32 ATP maken. Er ontstaat een heel klein beetje ATP
in het cytosol (uniek voor glycolyse). Tijdens de oxydatie van glucose in het cytosol komt er ook NADH
vrij. Deze moet echter aangeboden worden aan het binnen membraan en dus niet daarbuiten. De
elektronen die dus in het cytosolaire NADH zitten moeten naar de binnen membraan. Daarvoor heb je
een shuttle nodig.
Malaat-aspartaat shuttle
In het cytosol wordt oxaalacetaat omgezet in malaal waarbij NADH wordt geoxydeerd in NAD+. De
elektronen zitten nu op malaat. Voor malaat is er wel een carrier over het membraan. Eenmaal in het
mitochondrion worden elektronen weer afgegeven aan NAD+ die dus NADH wordt, en wordt malaat
, weer oxaalacetaat. Zo heb je de elektronen die in het cytosol gemaakt werden naar binnen gekregen.
Oxaalacetaat moet ook weer terug naar het cytosol. Er is echter geen carrier voor oxaalacetaat.
Oxaalacetaat wordt daarom dus omgezet in aspartaat die via een carrier in het cytosol terecht komt en
daar weer omgezet wordt in oxaalacetaat.
De citroenzuurcyclus wordt pyruvaat omgezet in acetyl-CoA die de citroenzuurcyclus in kan. Er is
maar 1 stap in de citroenzuurcyclus waarbij ATP wordt gemaakt. Het is vooral een oxidatieproces
waarbij elektronen vrijkomen in de vorm van NADH
De vetzuuroxidatie levert dus niet alleen NADH, maar levert via de B-oxidatie ook NADH en FADH2
op. Vetzuur levert dus heel veel NADH en FADH2 op die uiteindelijk veel ATP opbrengen
OXPHOS: het begrip koppeling
Oxydatie en fosforylering. Je hebt dus elektronen in NADH of FADH2 en die worden vrijgegeven aan
complexen die in de mitochondriale binnenmembraan zitten. Uiteindelijk komen ze in zuurstof terecht
waar zit in H2O veranderen. De eiwitcomplexen zijn eigenlijk protonpompen waarbij je een
vormverandering nodig hebt. Je kan niet elektronen afgeven zonder dat je H+ naar buiten pompt. Dit
geldt ook voor complex II en IV. Zo krijg je een protonengradiënt. Bij FADH2 mis je complex I en
transporteer je 4H+ minder naar buiten.
De H+-gradiënt is nodig voor de fosforylering van ADP naar ATP. Dit kost energie. Door middel van de
H+-gradiënt kan je H+ door ATP-sythase halen. Per 4 protonen kan je 1 ATP maken. ATP moet
uiteindelijk weer naar cytosol en ADP moet het mitochondrion weer in via adenine nucleotide
translocator (ANT). Fosfaat ontstaat in het cytosol en gaat ten koste van OH- het mitochondrion in.
NADH = 2.5 ATP
FADH2 = 1.5 ATP
De koppeling wordt bewerkstelligd door de protonengradiënt. Hier kan je mee rekenen. Verschil in
concentratie en membraanpotentiaal spelen hierbij een rol. De potentiële energie = -21.5 kJ per mol.
De membraanpotentiaal heeft een grotere bijdrage dan de pH gradiënt. De energie in ATP is ongeveer
50 kJ/mol. Je hebt dus minstens 3 protonen nodig om 1 ATP te krijgen.
De H+-gradiënt heeft een bepaald maximum en die kun je niet verder verhogen.
In rust is de batterij maximaal ‘opgeladen’. Als je ATP verbruikt ontstaat er ADP dat beweegt naar het
mitochondrion en wordt aangeboden bij het ATP-sythase. Hierdoor kan NADH zijn elektronen weer
kwijt waardoor het zuurstofverbruik weer verhoogd wordt.
De hoeveelheid beschikbare ADP in de mitochondriale matrix is de snelheidsbepalende factor van de
mitochondriale ademhaling.
Het begint dus allemaal bij het verbruik van ATP want dan ontstaat ADP.
Regulatie oxphos, CPK, glyco(geno)lyse
Als het ATP-verbruik groter is dan ATP-resynthese.
1. Creatine fosfaat + ADP creatine + ATP
2. Anaërobe glycolyse en glycogenolyse
Door AMP-stijging versnelt de verzuring. AMP ontstaat als ADP niet snel genoeg omgezet wordt in
ATP. AMP versnelt dus een glycolyse en glycogenolyse. AMP is een allosterische activator van
fosfofructokinase (PFK) en glycogeen fosforylase (GP) en stimuleert zo dus een glycogeenafbraak. Er
wordt heel veel NADH aangemaakt, maar dat kan niet op tijd via de malaat-aspartaat shuttle
gereoxygeerd worden. Deze worden dus omgezet in lactaat en hierdoor treedt verzuring op.
AMP stijgt oxydatie van glycolyse heel veel NADH lactaat
AMP zal ook indirect ervoor zorgen dat vetzuur wordt geoxydeerd. Deze komt later op gang.
Uiteindelijk wordt AMP omgezet in adenosine en deze kan wel de cel uit vasodilatatie
Angina pectoris en remming vetzuuroxidatie
Remming van de vetzuuroxidatie kan gunstig zijn voor angina pectoris en hartfalen patiënten.
HC.2 – Handhaving celintegriteit en ATP-turnover
ATP resynthese = ATP verbruik
Om de cel in homeostase te houden moet ATP verbruikt worden en gemaakt worden. Er is dus een
continue turnover van ATP naar ADP + Pi. De regeneratie van ATP gebeurt door koolhydraten,
vetzuuroxidatie en eiwitten (beperkte rol).
Het basaal hart ATP-pool heeft een turnover per 10 seconden. Er wordt dus veel ATP verbruikt, maar
het wordt ook weer aangemaakt. Voornamelijk veel ATP-verbruik in het cytosol. ATP heraanaamk
gebeurt op twee plaatsen:
Cytosol
o Creatinefosfaat
o Anaërobe glyco(geno)lyse
Mitochondriën
o Aërobe glyco(geno)lyse
o Vetzuuroxydatie
Er zijn dus twee soorten aanmaak processen: anaëroob en aëroob. Het gebruik van creatinefosfaat en
glucose omzetten naar lactaat en glycogeen omzetten, gebeurt allemaal anaëroob. Als je aëroob
werkt, met name de glucose, glycogeen en vetzuur worden dan verbrandt en leveren ook veel meer
ATP op. In de hartspier zit een beetje glycogeen.
Voordeel glycogeen boven glucose: minder zuurstof-verbruik bij dezelde ATP-opbrengst en minder
verzuring bij dezelfde ATP-opbrengst. Dit is anaëroob. Je maakt dus meer ATP aan bij dezelfde
zuuropbrengst.
Aerobe ATP resynthese
In rust en bij inspanning:
60-70% vetzuurverbranding
30-40% glucose/glycogeenverbranding
Bij plotse toename in inspanning:
Daling van ATP stijging van ADP
Reactie van creatinefosfokinase hierop
Anaërobe glyco(geno)lyse aanzetten
Daarna: versnelling van glucose en vetzuuroxidatie
Glucose wordt in het cytosol opgenomen in pyruvaat en wordt opgenomen in het mitochondrion.
Pyruvaat wordt hierbij geoxideerd waardoor een H+ op een NAD+ komt te zitten. Samen met 2
elektronen kan NADH over het binnen membraan getransporteerd worden. Hierbij komt Acetyl-CoA
vrij (C2-verbinding). Deze gaat de citroenzuurcyclus in waarbij er een aantal oxidatiestappen zijn.
Elektronen worden dan weer gebruikt om NAD+ te reduceren naar NADH en een beetje FAD te
reduceren naar FADH2. Alle elektronen die afkomstig zijn uit glucose zijn dan verwerkt in NADH en
FADH2 en gaan over de elektronentransportketen in het binnen membraan. NADH en FADH2 worden
weer gereoxydeerd waarbij elektronen vrijkomen die getransporteerd worden door een aantal pompen
die binden aan zuurstof waarbij water ontstaat. Je bouwt daar een protonengradiënt op die zich bevind
in de interstitiële membraanruimte en de pH gradiënt gebruik je dan via ATP-synthase om ADP met Pi
te fosforyleren naar ATP.
Per glucosemolecuul kan je dus in de hartspier 32 ATP maken. Er ontstaat een heel klein beetje ATP
in het cytosol (uniek voor glycolyse). Tijdens de oxydatie van glucose in het cytosol komt er ook NADH
vrij. Deze moet echter aangeboden worden aan het binnen membraan en dus niet daarbuiten. De
elektronen die dus in het cytosolaire NADH zitten moeten naar de binnen membraan. Daarvoor heb je
een shuttle nodig.
Malaat-aspartaat shuttle
In het cytosol wordt oxaalacetaat omgezet in malaal waarbij NADH wordt geoxydeerd in NAD+. De
elektronen zitten nu op malaat. Voor malaat is er wel een carrier over het membraan. Eenmaal in het
mitochondrion worden elektronen weer afgegeven aan NAD+ die dus NADH wordt, en wordt malaat
, weer oxaalacetaat. Zo heb je de elektronen die in het cytosol gemaakt werden naar binnen gekregen.
Oxaalacetaat moet ook weer terug naar het cytosol. Er is echter geen carrier voor oxaalacetaat.
Oxaalacetaat wordt daarom dus omgezet in aspartaat die via een carrier in het cytosol terecht komt en
daar weer omgezet wordt in oxaalacetaat.
De citroenzuurcyclus wordt pyruvaat omgezet in acetyl-CoA die de citroenzuurcyclus in kan. Er is
maar 1 stap in de citroenzuurcyclus waarbij ATP wordt gemaakt. Het is vooral een oxidatieproces
waarbij elektronen vrijkomen in de vorm van NADH
De vetzuuroxidatie levert dus niet alleen NADH, maar levert via de B-oxidatie ook NADH en FADH2
op. Vetzuur levert dus heel veel NADH en FADH2 op die uiteindelijk veel ATP opbrengen
OXPHOS: het begrip koppeling
Oxydatie en fosforylering. Je hebt dus elektronen in NADH of FADH2 en die worden vrijgegeven aan
complexen die in de mitochondriale binnenmembraan zitten. Uiteindelijk komen ze in zuurstof terecht
waar zit in H2O veranderen. De eiwitcomplexen zijn eigenlijk protonpompen waarbij je een
vormverandering nodig hebt. Je kan niet elektronen afgeven zonder dat je H+ naar buiten pompt. Dit
geldt ook voor complex II en IV. Zo krijg je een protonengradiënt. Bij FADH2 mis je complex I en
transporteer je 4H+ minder naar buiten.
De H+-gradiënt is nodig voor de fosforylering van ADP naar ATP. Dit kost energie. Door middel van de
H+-gradiënt kan je H+ door ATP-sythase halen. Per 4 protonen kan je 1 ATP maken. ATP moet
uiteindelijk weer naar cytosol en ADP moet het mitochondrion weer in via adenine nucleotide
translocator (ANT). Fosfaat ontstaat in het cytosol en gaat ten koste van OH- het mitochondrion in.
NADH = 2.5 ATP
FADH2 = 1.5 ATP
De koppeling wordt bewerkstelligd door de protonengradiënt. Hier kan je mee rekenen. Verschil in
concentratie en membraanpotentiaal spelen hierbij een rol. De potentiële energie = -21.5 kJ per mol.
De membraanpotentiaal heeft een grotere bijdrage dan de pH gradiënt. De energie in ATP is ongeveer
50 kJ/mol. Je hebt dus minstens 3 protonen nodig om 1 ATP te krijgen.
De H+-gradiënt heeft een bepaald maximum en die kun je niet verder verhogen.
In rust is de batterij maximaal ‘opgeladen’. Als je ATP verbruikt ontstaat er ADP dat beweegt naar het
mitochondrion en wordt aangeboden bij het ATP-sythase. Hierdoor kan NADH zijn elektronen weer
kwijt waardoor het zuurstofverbruik weer verhoogd wordt.
De hoeveelheid beschikbare ADP in de mitochondriale matrix is de snelheidsbepalende factor van de
mitochondriale ademhaling.
Het begint dus allemaal bij het verbruik van ATP want dan ontstaat ADP.
Regulatie oxphos, CPK, glyco(geno)lyse
Als het ATP-verbruik groter is dan ATP-resynthese.
1. Creatine fosfaat + ADP creatine + ATP
2. Anaërobe glycolyse en glycogenolyse
Door AMP-stijging versnelt de verzuring. AMP ontstaat als ADP niet snel genoeg omgezet wordt in
ATP. AMP versnelt dus een glycolyse en glycogenolyse. AMP is een allosterische activator van
fosfofructokinase (PFK) en glycogeen fosforylase (GP) en stimuleert zo dus een glycogeenafbraak. Er
wordt heel veel NADH aangemaakt, maar dat kan niet op tijd via de malaat-aspartaat shuttle
gereoxygeerd worden. Deze worden dus omgezet in lactaat en hierdoor treedt verzuring op.
AMP stijgt oxydatie van glycolyse heel veel NADH lactaat
AMP zal ook indirect ervoor zorgen dat vetzuur wordt geoxydeerd. Deze komt later op gang.
Uiteindelijk wordt AMP omgezet in adenosine en deze kan wel de cel uit vasodilatatie
Angina pectoris en remming vetzuuroxidatie
Remming van de vetzuuroxidatie kan gunstig zijn voor angina pectoris en hartfalen patiënten.
