2.2 Mitochondriën en energiehuishouding Flashcards
Hoe kan ATP verkregen worden?
Op de anaërobe (in cytosol) en aërobe (in mitochondriën) manier
Formule voor energie productie en verbruik en hoe heet het proces van ATP verbruik en (her)aanmaak?
Productie: ADP + Pi -> ATP (Aërobe glycolyse, vetzuuroxidatie, creatinefosfaat, Anaërobe glycolyse (melkzuur))
Verbruik: ATP -> ADP + Pi (Biosynthese van macromoleculen, spiercontractie, actieve ion transport)
Proces heet ATP turnover
pH: 7-7,4
Aërobe glycolyse en Vetzuuroxidatie zijn beide afhankelijk van de mitochondriën
Wat zijn 6 kenmerken van de mitochondriën (Endosymbiont)?
- Honderden per cel
- Dubbele membraan: Groot oppervlak binnenmembraan
- Eigen DNA: Circulair, meerdere kopieën per cel (Ze vermenigvuldigen door deling)
- Beperkte eigen eiwitsynthese (2 rRNA’s en 22 tRNA’s)
- Verreweg meeste eiwitten geïmporteerd uit het cytosol
- Functies: Aërobe ATP productie, synthese glycose, haem en steroïdhormonen
Voor hoeveel eiwitten codeert het genoom van een mitochondriën?
13
Via wie wordt de mitochondriale DNA meegegeven?
Via de moeder (maternale overerving), het zit namelijk in de eicel (circulair DNA)
Wat is heteroplasmie?
Samenstelling van defecte en werkende mitochondriën binnen een weefsel. Komt voor doordat de mitochondriën veel delen en er op die manier snel defecte mitochondriën ontstaan.
Dochtercel krijgt de verkeerde mitochondriën
Hoe gaat de aërobe ATP synthese?
- Glycolyse: Malaat-aspartaat shuttle, Glycerol-3-fosfaat shuttle
- Citroenzuurcyclus
- Oxidatieve fosforylering:
Oxidatie van NADH (2.5 ATP) en FADH2 (1.5 ATP) -> NAD+ & FAD+
Fosforylering van ADP + Pi -> ATP
Wat gebeurd er bij de glycolyse?
Glucose wordt omgezet in 2 pyruvaat moleculen. Dit levert 2 ATP moleculen op
Pyruvaat kan nu het mitochondrium in en wordt omgezet tot acetyl-CoA waarnaar het de citroenzuurcyclus ingaat
Wat ontstaat er bij de citroenzuurcyclus?
NADH, FADH2 (hieraan binden elektronen) en ATP
Wat is het verschil in de omzetting van vetzuren naar Acetyl-CoA en omzetting van pyruvaat naar Acetyl-CoA?
Bij vetzuren kost het eerst energie om vetzuren om te zetten in vetzuur-CoA. Wanneer vetzuur-CoA wordt omgezet tot acetyl-CoA worden elektronen aan NADH en FADH2 gebonden (bij glucose werden elektronen bij de glycolyse alleen gebonden aan NADH)
Hoe werkt de elektronentransportketen/oxidatieve fosforylering voor NADH?
NADH geeft elektronen af aan eiwitcomplex I. De protonen worden tegen de concentratiegradiënt van het mitochondriale membraan ingepompt.
De elektronen worden doorgegeven aan eiwitcomplex II, III. Bij Eiwitcomplex IV worden ze afgegeven aan zuurstof. H+ bindt aan O2 en er ontstaat H2O. De protonen worden met protonengradiënt mee gepompt door ATP synthese waarbij ATP ontstaat.
De elektronen kunnen alleen worden afgegeven aan zuurstof als er tegelijkertijd ook protonen naar buiten worden gepompt
Hoe werkt de elektronentransportketen/ oxidatieve fosforylering voor FADH2?
FADH2 geeft zijn elektronen af aan complex II ipv. I. Hierdoor worden er minder protonen gepompt dan bij NADH. Er ontstaat minder ATP. De rest is hetzelfde als NADH.
Hoeveel ATP levert NADH en hoeveel FADH2?
NADH: 2.5 ATP per molecuul
FADH2: 1.5 ATP per molecuul
Hoe breng je NADH van de glycolyse naar de elektronentransportketen door over mitochondriale binnen membraan te transporteren?
De malaat-aspartaat shuttle en de glycerol-3-fosfaatshuttle
Daarom is de mitochondriale ATP synthese ook langzaam. Vanwege de noodzakelijke transport van metabolieten, zoals ADP over de mitochondriale membraan
Door de elektronentransport ontstaat er een gradiënt verschil wat uiteindelijk lijdt tot een groter hoeveelheid energie en ATP opbrengst.
Hoe werkt de malaat-aspartaat shuttle?
Cytosolair NADH wordt gereduceerd naar NAD+. Het geeft zijn elektronen af aan oxaalacetaat waardoor malaat ontstaat. Malaat kan wel over het mitochondriale membraan heen.
Malaat geeft in het mitochondrium de elektronen weer af aan NAD+. Er ontstaat nu ook weer oxaalacetaat. Dit wordt door aspartate aminotransferase omgezet tot aspartaat
De hoeveelheid beschikbaar ADP in de mitochondriale matrix is de snelheidsbepalende factor van de mitochondriale ademhaling
Wanneer wordt de anaërobe ATP synthese ingezet?
Als er te weinig zuurstof is voor de oxidatieve fosforylering en er in korte tijd veel NADH- moet worden gevormd dan dat er wordt gereoxideerd vanuit het mitochondriën. En als er geen mitochondriën zijn (zoals rode bloedcellen)
Wat is de anaërobe glycolyse?
Na de glycolyse wordt pyruvaat niet opgenomen in de citroenzuurcyclus, maar in lactaat omgezet. Er ontstaat nu 2 ATP van de glycolyse en 2 NADH.
Verzuring
Hoe kan ADP ook snel worden gefosforyliseerd?
Door creatinefosfaat (reserve ATP hoeveelheid in de spiercel)
Alle reacties reageren op daling van ATP in cytosoli. Wat is de volgorde?
ATP opslag verbruiken
Verbruik creatinefosfaat (5 sec, korte duur)
Anaërobe glycolyse met lactaat vorming: 2 ATP
Aërobe glycolyse: 32 ATP
Vetzuur oxidatie (met name bij lange duur van lichte inspanning): 106 ATP
Wat gebeurd er als de creatinefosfaat op is en er een hoog ATP verbruik is? Wat is de functie van het gevormde product?
ADP wordt nu niet meer omgezet tot ATP, maar tot AMP (adenilaat kinase reactie)
Het is een sleutelenzym wat bepaalt hoe snel het melkzuur ontstaat en dus ook het ATP. Want AMP ontstaan betekent energiecrisis in het lichaam en de glycolyse gaat ook veel sneller verlopen
Het is een allosterische activator voor PFK waardoor de glycolyse versnelt plaatsvindt.
Wat zijn de voordelen van aërobe ATP synthese en de nadelen?
Voordeel:
- Grote ATP opbrengst
- Ook vetzuren
Nadeel:
- Langzaam (0.3-0.6 mmol/kg/sec)
Wat zijn de voor- en nadelen van anaërobe ATP synthese?
Voordeel:
- Grote snelheid ATP synthese (2 mmol/kg/sec)
Nadeel:
- Verzuring (weinig ATP opbrengst per molecuul glucose)
Wat zijn de voor- en nadelen van creatinefosfokinase synthese?
Voordeel:
- Zeer hoge snelheid ATP synthese (4 mmol/kg/sec)
Nadeel:
- Cel heeft kleine voorraad creatinefosfaat
- Het heeft een kleine ATP opbrengst
Wat heb je aan de protonengradiënt in de oxidatieve fosforylering?
H+ wilt naar binnen, maar kan dit niet -> Drukt ADP en Pi samen zodat het ATP wordt
Wanneer reageert de mitochondria op de ATP behoefte?
Mitochondriën reageert als de ADP in cytosol gediffundeerd over het binnen membraan en wordt aangeboden aan de ATP synthese complex.
Creatinefosfaatkinase reactie en anaërobe glycolyse zijn nu al geweest
Waaruit wordt het energie verkregen om weer ATP te kunnen aanmaken?
Verbranding van koolhydraten, eiwitten (alleen tijdens het vasten) en vetten
Waarom treedt er geen verzuring op bij de aërobe glycolyse en wel bij de anaërobe glycolyse?
Verschil in glycolyse snelheid
Van welke processen wordt er gebruikt gemaakt als explosieve inspanning wordt verricht (anaëroob) en als er lange inspanning wordt verricht (aëroob)?
Explosieve inspanning (Anaëroob):
- Creatine kinase
- Anaërobe glycolyse
Duur inspanning (Aëroob):
- Vetzuuroxidatie
- Aërobe glycolyse
Welke processen van de ATP (her)aanmaak vinden in welke gebieden plaats en welke processen van de ATP verbruik vinden plaats in welke gebieden?
ATP (her)aanmaak:
Cytosol:
- Creatinefosfaat
- Anaërobe glyco(geno)yse
Mitochondriën:
- Aërobe glyco(geno)lyse
- Vetzuuroxidatie
Mitochondriale binnenmembraan:
- Elektronentransportketen
ATP verbruik:
Cytosol en nucleus:
- Actomyosine ATPase
- Ion transport
- Eiwit en RNA synthese
