BIOCHEMIE: METABOLISME
HOOFDSTUK 1: DEFINITIE VAN METABOLISME
INLEIDING
® Metabolisme of stofwisseling = samenspel van chemische reacties in een levend organisme
Primair doel = organisme gezond houden
o Omvat alle chemische reacties die een levend wezen nodig heeft om zichzelf:
- in stand te houden
- te groeien
- zich als soort te verdedigen
- zich voortplanten
METABOLE PROCESSEN
ANABOLISME KATABOLISME
Energie-vragende processen Energie-wervende processen
® voorgesteld via metabole paden
o = wegen die gezien kunnen worden als aaneenschakeling van chemische reacties van een bepaald beginpunt
naar ene concreet eindpunt
enzymen
® Bijna alle chemische reacties à gekatalyseerd door enzymen
® 6 grote klassen
1. Oxidoreductasen
o Dehydrogenasen = enzym dat oxideert door een parallelle raductiereactie, waarbij (een) hybride(s)
getransfereerd wordt naar een elektronacceptor (gewoonlijk NAD+, NADP+ of flavine coenzym)
o Oxygenasen = enzym dat een substraat oxideert door transfer van zuurstof (moleculair O2)
o Mono-oxygenasen
o Di-oxygenasen
2. Transferasen = katalyseren transfer van functionele groep (-Me of P) (voorbeeld: hexokinasen)
1
, 3. Hydrolasen = katalyseren de hydrolyse van een chemische binding
o Peptidasen of proteasen
o Lipasen
o Saccharidasen
o Nucleotidasen
- RNasen
- DNasen
4. Lyasen = enzymen die chemische bindingen breken op een andere manier dan oxidatie en hydrolyse à nieuwe binding of
ringstructuur
o Decarboxylasen
o Aldolasen = enzym dat een aldo vormt of klieft
Aldol = beta-hydroxy keton of beta-hydroxy aldehyde
5. Isomerasen
o Racemasen = katalyseren de stereochemische inversie van de configuratie rond een asymmetrisch C-atoom dat
slecht 1 symmetriecenter heeft (bv: L-aminozuur à D-aminozuur
o Epimerasen = katalyseren de stereochemische inversie van de configuratie rond een asymmetrisch C-atoom dat
meerdere symmetriecentra heeft
o Cis-trans isomerasen
o Mutasen = katalyseren shift van een functionele groep van positie 1 naar andere positie
6. Ligasen = katalyseren het “aan ekaar lijmen” van 2 moleculen door vorming van een nieuwe chemische binding
o RNA en DNA polymerasen
o Acyl-coA synthasen
o Synthasen in het algemeen
samenvattend: 3 centrale doelstellingen van metabolisme
1. Aanmaak van voldoende energie om alle levensfuncties naar behoren te kunnen uitvoeren
2. Vergaren van alle nuttige bouwstenen (eigen aanmaak of via voeding) met de bedoeling uitgeputte moleculen te
vervangen door nieuwe of om netto nieuwe moleculen bij te creëren voor de groei
3. Opslaan van de verworven energie voor verbruik in tijden van schaarste
Biomoleculen hierbij betrokken
® Koolhydraten of suikers
o Bieden energie en structuur
® Lipiden of vetten
o Voorzien energie en biologische membranen
® Proteïnen of eiwitten
o Bestaan uit aminozuur-polymeren en zijn functionele biomoleculen
® Nucleïnezuren en nucleotiden
o Informatie dragende moleculen
2
,Energieverbruik
® “munteenheid” = ATP of adenosinetrifosfaat
® Uitgavenposten:
1. Basaal metabolisme
® Onderhoudt levensfuncties
® 60% van totale energie-uitgave
® Door 4 vitale organen
o Hart, hersenen, lever en nieren
® Energie gespendeerd door
o Mechanische arbeid (pompfunctie van hart)
o Ionenpompen (resorptie en excretie in de nier en elektrische excitatie van neuronen
o Chemische synthese in lever
2. Spijsverteringsapparaat
® Doel: voedsel verteren, op te nemen en te verwerken
3. Skeletspieren
® Energie aandrijven tijdens arbeid of sport
Metabolisme eist groot deel van gekende genoom
`
3
, Verschillen tussen een kachel en spiercel
® Volledige verbranding van glucose in cel of in verbrandingsoven zou chemisch gezien hetzelfde resultaat opleveren
(oxidatie van alle C atomen tot CO2) MAAR belangrijke fundamentele verschillen!!
SPIERCEL KACHEL
® Opgedeeld in kleine stapjes = energiesprongetjes in ® Een grote energiesprong
exergonische verbrandingsreacties ® Alle energie komt in 1 klap vrij à gebeurt niet in
® Gecontroleerd door cel ons lichaam
Voordelen:
® Lagere activeringsenergie (lage temperatuur en
aanwezigheid van enzymen)
® Groot deel van energie kan opgeslagen worden via
nuttige energiedragers à enzymen
o Nicotinamide adenine dinucleotide of NADH
o Flavine-adenine dinucleotide of FADH2
à Zorgen op hun beurt voor synthese van ATP
4
HOOFDSTUK 1: DEFINITIE VAN METABOLISME
INLEIDING
® Metabolisme of stofwisseling = samenspel van chemische reacties in een levend organisme
Primair doel = organisme gezond houden
o Omvat alle chemische reacties die een levend wezen nodig heeft om zichzelf:
- in stand te houden
- te groeien
- zich als soort te verdedigen
- zich voortplanten
METABOLE PROCESSEN
ANABOLISME KATABOLISME
Energie-vragende processen Energie-wervende processen
® voorgesteld via metabole paden
o = wegen die gezien kunnen worden als aaneenschakeling van chemische reacties van een bepaald beginpunt
naar ene concreet eindpunt
enzymen
® Bijna alle chemische reacties à gekatalyseerd door enzymen
® 6 grote klassen
1. Oxidoreductasen
o Dehydrogenasen = enzym dat oxideert door een parallelle raductiereactie, waarbij (een) hybride(s)
getransfereerd wordt naar een elektronacceptor (gewoonlijk NAD+, NADP+ of flavine coenzym)
o Oxygenasen = enzym dat een substraat oxideert door transfer van zuurstof (moleculair O2)
o Mono-oxygenasen
o Di-oxygenasen
2. Transferasen = katalyseren transfer van functionele groep (-Me of P) (voorbeeld: hexokinasen)
1
, 3. Hydrolasen = katalyseren de hydrolyse van een chemische binding
o Peptidasen of proteasen
o Lipasen
o Saccharidasen
o Nucleotidasen
- RNasen
- DNasen
4. Lyasen = enzymen die chemische bindingen breken op een andere manier dan oxidatie en hydrolyse à nieuwe binding of
ringstructuur
o Decarboxylasen
o Aldolasen = enzym dat een aldo vormt of klieft
Aldol = beta-hydroxy keton of beta-hydroxy aldehyde
5. Isomerasen
o Racemasen = katalyseren de stereochemische inversie van de configuratie rond een asymmetrisch C-atoom dat
slecht 1 symmetriecenter heeft (bv: L-aminozuur à D-aminozuur
o Epimerasen = katalyseren de stereochemische inversie van de configuratie rond een asymmetrisch C-atoom dat
meerdere symmetriecentra heeft
o Cis-trans isomerasen
o Mutasen = katalyseren shift van een functionele groep van positie 1 naar andere positie
6. Ligasen = katalyseren het “aan ekaar lijmen” van 2 moleculen door vorming van een nieuwe chemische binding
o RNA en DNA polymerasen
o Acyl-coA synthasen
o Synthasen in het algemeen
samenvattend: 3 centrale doelstellingen van metabolisme
1. Aanmaak van voldoende energie om alle levensfuncties naar behoren te kunnen uitvoeren
2. Vergaren van alle nuttige bouwstenen (eigen aanmaak of via voeding) met de bedoeling uitgeputte moleculen te
vervangen door nieuwe of om netto nieuwe moleculen bij te creëren voor de groei
3. Opslaan van de verworven energie voor verbruik in tijden van schaarste
Biomoleculen hierbij betrokken
® Koolhydraten of suikers
o Bieden energie en structuur
® Lipiden of vetten
o Voorzien energie en biologische membranen
® Proteïnen of eiwitten
o Bestaan uit aminozuur-polymeren en zijn functionele biomoleculen
® Nucleïnezuren en nucleotiden
o Informatie dragende moleculen
2
,Energieverbruik
® “munteenheid” = ATP of adenosinetrifosfaat
® Uitgavenposten:
1. Basaal metabolisme
® Onderhoudt levensfuncties
® 60% van totale energie-uitgave
® Door 4 vitale organen
o Hart, hersenen, lever en nieren
® Energie gespendeerd door
o Mechanische arbeid (pompfunctie van hart)
o Ionenpompen (resorptie en excretie in de nier en elektrische excitatie van neuronen
o Chemische synthese in lever
2. Spijsverteringsapparaat
® Doel: voedsel verteren, op te nemen en te verwerken
3. Skeletspieren
® Energie aandrijven tijdens arbeid of sport
Metabolisme eist groot deel van gekende genoom
`
3
, Verschillen tussen een kachel en spiercel
® Volledige verbranding van glucose in cel of in verbrandingsoven zou chemisch gezien hetzelfde resultaat opleveren
(oxidatie van alle C atomen tot CO2) MAAR belangrijke fundamentele verschillen!!
SPIERCEL KACHEL
® Opgedeeld in kleine stapjes = energiesprongetjes in ® Een grote energiesprong
exergonische verbrandingsreacties ® Alle energie komt in 1 klap vrij à gebeurt niet in
® Gecontroleerd door cel ons lichaam
Voordelen:
® Lagere activeringsenergie (lage temperatuur en
aanwezigheid van enzymen)
® Groot deel van energie kan opgeslagen worden via
nuttige energiedragers à enzymen
o Nicotinamide adenine dinucleotide of NADH
o Flavine-adenine dinucleotide of FADH2
à Zorgen op hun beurt voor synthese van ATP
4
