H6: Energy Transfer in the Body Flashcards
Hoeveel energie komt er vrij tijdens de hydrolyse van 1 mol ATP?
7.3 kCal vrije energie (ΔG)
Wat is de betekenis van het symbool ΔG?
Gestandardiseerde verandering in vrije energie gemeten onder laboratorium condities.
Zijn aerobische omstandigheden vereist voor de hydrolyse van ATP?
Nee, dit is een anaerobisch proces waardoor de hydrolyse van ATP niet afhankelijk is van zuurstof en er heel snel nieuwe energie kan geproduceerd worden.
Beschrijf de adenylaat kinase reactie.
Adenylaat kinase is een enzym die ook belangrijk is voor de regeneratie van ATP. Het enzym katalyseert de omzetting van 2 ADP moleculen naar 1 ATP en 1 AMP molecuul (en vice versa).
Beschrijf het proces van oxidatieve fosforylatie.
- Dit proces speelt zich af op het binneste mitochondriale membraan, waarop zich 5 complexen bevinden. Daarnaast bevindt co-enzym Q (CoQ) zich tussen complex I en II en bevindt cytochroom C (cytC) zich tussen complex III en IV.
- In de citroenzuurcyclus, zijn NADH en FADH2 geproduceerd.
- NADH staat bij complex I zijn elektron en proton af (NADH > NAD+ + e- + H+).
- De proton komt in de mitochondriale matrix terecht, terwijl het elektron zich bindt aan complex I. Complex I wordt hierdoor gesupercharged. Hierdoor worden de protonen in de matrix getransporteerd naar de intermembrane ruimte.
- De accumulatie van protonen in de intermembrane ruimte creëert een protongradiënt.
- Het elektron op complex I verplaatst zich naar CoQ.
- Hier wordt FADH geoxideerd tot FAD (FADH > FAD + 2H+ + 2e-).
- De elektronen van FADH2 binden aan complex II. Dit complex kan niet gesupercharged worden en hierna verplaatsen de elektronen zich naar CoQ.
- CoQ verplaatst zijn elektronen vervolgens naar complex III, waardoor dit complex gesupercharged wordt en meer protonen richting de intermembrane ruimte getransporteerd worden.
- Hierna worden elektronen van complex III naar CytC verplaatst, waarna CytC de elektronen transporteerd naar complex IV. Ook dit complex wordt gesupercharged en nog meer protonen verplaatsen zich naar de intermembrane ruimte om een protongradiënt te creëeren.
- De laatste elektronenacceptor is zuurstof, waarna de elektronen op complex IV zich naar zuurstof verplaatsen. Hierdoor splits zuurstof zich in twee zuurstiofionen.
- De twee zuurstofionen (O-) reageren met de protonen en vormen samen 2 watermoleculen (H2O).
- Het ontstane protongradiënt zorgt ervoor dat ATP synthase (complex V) actief wordt, waardoor de protonen zich weer bewegen richting de matrix.
- De verplaatsing van protonen fungeert als energy input, wat de omzetting van ADP naar ATP katalyseert.
Wat zijn dehydrogenase enzymen?
Enzymen die waterstof kunnen vrijmaken uit andere (voedings)stoffen.
Is de volgende reactie een oxidatie- of reductiereactie?
NAD+ + H+ + 2e- > NADH
Een reductiereactie omdat NAD+ een proton en twee elektronen accepteert.
Wat is de P/O ratio?
Het beschrijft de ratio van formatie van fosfaatverbindingen en de zuurstofopname. Het reflecteert de quantitatieve ATP productie (aantal ATP moleculen / molecuul zuurstof)
Gegeven is de volgende reactie:
NADH + H+ + 3ADP + 3Pi + 1/2O2 > NAD + H2O + 3ATP.
Wat is hier de P/O ratio?
Voor elk molecuul zuurstof dat wordt gereduceerd, wordt 2 NADH geoxideerd. Aangezien de reactie betrekking heeft op een halve zuurstofmolecule, kunnen we concluderen dat er per molecuul zuurstof 6 ATP (3 ATP per NADH) worden gegenereerd.
Omdat per NADH of FADH2, ½ O2 wordt verbruikt is de P/O-ratio evenredig met de hoeveelheid ATP die per NADH of FADH2 kunt maken. Omdat in deze reactie 3 ATP wordt geproduceerd uit 1 NADH, is de P/O ratio dus gelijk aan 3.
Er zijn drie voorwaarden die belangrijk zijn voor de continue hersynthese van ATP. Noem deze.
- Aanwezigheid van NADH of FADH2 als reducing agents.
- Zuurstof als oxidizing agent aanwezig
- Voldoende concentraties enzymen en mitochondriën.
Het vrijmaken van energie uit het katabolisme van macronutriënten is cruciaal voor de fosforylatie van ADP tot ATP. Dit proces kan in drie basale stappen worden omschreven. Beschrijf deze stappen.
- Stadium 1: de vertering, absorptie en assimilatie van macromoleculen tot kleinere subunits.
- Stadium 2: De afbraak van aminozuren, glucose, vetzutren en glycerol in het cytosol tot acetyl-CoA met gepaarde NADH en ATP productie.
- Stadium 3: afbraak van acetyl-CoA tot CO2 en H2O binnen het mitochondrium gepaard met ATP productie.
Noem redenen op waarom koolhydraatmetabolisme essentieel is voor energieproductie.
- Koolhydraten zorgen voor de productie van ATP, zonder dat zuurstof nodig is.
- 1/3 van de energie die verbruikt wordt tijdens lichte tot gemiddelde inspanning is afkomstig van koolhydraten.
- Koolhydraatmetabolisme is nodig voor vetmetabolisme.
- Aerobische koolhydraatmetabolisme verloopt sneller dan vetmetabolisme. Hierdoor zorgt glycogeendepletie dus ook voor een vermindering in prestatie. Vermoeidheid gedurende een marathon wordt dan ook voornamelijk veroorzaakt door glycogeendepletie.
- Het centrale zenuwstelsel heeft constant koolhydraten nodig.
Wat bepaald op glycolyse anaerobisch of aerobisch verloopt?
Of er vraag is voor snelle ATP productie. Wanneer er veel ATP in korte tijd wordt verbruikt, zal glycolyse anaerobisch en daarmee snel verlopen (want zuurstof is niet nodig). Wanneer er een langzame/constante vraag is naar ATP, is er ruimte voor de aerobische glycolyse om ATP aan te vullen.
Maak de zinnen af/vul de zinnen in.
Snelle glycolyse: … (aerobische /anaerobische) energieproductie uit glucose:
1. ATP is een … donor zodat glucose wordt omgezet naar glucose 6-fosfaat. Hierdoor wordt glucose ‘vastgezet’ in cellen. Vervolgens kan glycogen synthase glucose moleculen omzetten naar … Vice versa, kan het enzym fosfatase ook weer glucose 6-fosfaat omzetten naar glucose zodat glucose … kan worden.
2. Voor energiemetabolisme, wordt … omgezet tot fructose 6-fosfaat. Dit molecuul krijgt vervolgens van ATP een extra fosfaatgroep met behulp van het enzym … waardoor fructose 1,6-fosfaat wordt gevormd.
3. Fructose 1,6-fosfaat wordt uiteindelijk omgezet tot het eindproduct van de glycolyse, namelijk …
Snelle glycolyse: anaerobische energieproductie uit glucose:
1. ATP is een fosfaat donor zodat glucose wordt omgezet naar glucose 6-fosfaat. Hierdoor wordt glucose ‘vastgezet’ in cellen. Vervolgens kan glycogeen synthase glucose moleculen omzetten naar glycogeen. Vice versa, kan het enzym fosfatase ook weer glucose 6-fosfaat omzetten naar glucose zodat glucose getransporteerd kan worden.
2. Voor energiemetabolisme, wordt glucose 6-fosfaat omgezet tot fructose 6-fosfaat. Dit molecuul krijgt vervolgens van ATP een extra fosfaatgroep met behulp van het enzym fosfofructokinase (PFK) waardoor fructose 1,6-fosfaat wordt gevormd.
3. Fructose 1,6-fosfaat wordt uiteindelijk omgezet tot het eindproduct van de glycolyse, namelijk pyruvaat.
Welke type spiervezel heeft een hoge concentratie van het fosfofructokinase (PFK) enzym en wat betekent dit voor de functie van deze spier?
Snelle type II spiervezels, hierdoor kunnen deze spiervezels gemakkelijk energie produceren a.d.h.v. anaerobische glycolyse.
