HC.2 - Mitochondriën en energiehuishouding Flashcards
Wat is energiehuishouding in mitochondriën
Energiehuishouding is ATP turnover
Welke bindingen in ATP zijn zeer energierijk
De bindingen tussen de fosfaatgroepen
Waarvoor wordt energie in een cel gebruikt?
- Biosynthese van macromoleculen
- Spiercontractie
- Actief ionentransport
Hoe wordt ATP (her)aangemaakt?
- aerobe glycolyse
- vetzuuroxidatie
- creatinefosfaat
- anaerobe glycolyse
Wat zijn functies van een mitochondrium?
- Aerobe ATP productie
- synthese van glucose, haem en steroïde hormonen
maternale overerving
overerving alleen via de moeder; mitochondriale overerving is maternaal, omdat de mitochondriën van de zaadcel niet in de eicel terechtkomen
heteroplasmie
in een cel heb je een mix van mitochondriën
Beschrijf de stappen van aerobe cellulaire respiratie
- Glycolyse: glycose wordt in een aantal stappen in het cytosol omgezet in 2 moleculen PDZ (pyruvaat)
- PDZ processing: PDZ wordt in de matrix omgezet in acetyl-coA door pyruvaatdehydrogenase
- CZC: oxidatieprocessen gekoppeld aan reductieprocessen van NAD+ en FAD+
- Elektronentransportketen en chemiosmose: er wordt een protonengradiënt gecreeërd door het accepteren en doorgeven van elektronen door eiwitcomplexen in het binnenmembraan van het mitochondrium. Die protonengradiënt wordt gebruikt voor de productie van ATP
Beschrijf de stappen van vetzuuroxidatie
- Vetzuur activatie: omzetting van een vetzuur in vetzuur CoA met behulp van ATP
- beta-oxidatie: omzetting van vetzuur CoA in acetyl CoA
- CZC
- Elektronentransportketen
Welke elektronendragers spelen een rol bij aerobe ATP productie
NADH en FADH(2)
Beschrijf het proces dat plaatsvindt bij de elektrontransportketen
- Elektronen worden door de elektronendragers (NADH of FADH2) afgestaan aan een eiwitcomplex.
- Het eiwitcomplex in het binnenmembraan komt hierdoor in een hoogenergetische toestand.
- Om terug te gaan naar de laagenergetische toestand, moeten de elektronen worden doorgegeven. Hiervoor moeten echter ook tegelijk protonen worden afgegeven.
- De elektronen gaan door de elektronentransportketen van complex naar complex tot de laatste elektronenacceptor zuurstof. Tegelijk worden er protonen vanuit de matrix de intermembrane ruimte ingepompt
Wat is een elektronenshuttle en wat is de functie?
Een elektronenshuttle zorgt ervoor dat NADH gereöxideerd kan worden, door elektronen af te geven aan elektronendragers in het mitochondrium. Door de elektronenshuttle kan de aerobe glycolyse doorgaan.
de malaat-aspartaat shuttle
elektronenshuttle waarbij oxaalacetaat wordt omgezet in malaat door de oxidatie van NADH, waarna in de matrix malaat wordt omgezet in oxaalacetaat door de reductie van NAD+.
Het oxaalacetaat dat in de matrix ontstaat wordt door omzetting van glutamaat in alpha-ketoglutaraat omgezet in aspartaat. Aspartaat kan naar het cytosol en door omzetting van alpha-ketoglutaraat in glutamaat omgezet worden in oxaalacetaat. Glutamaat en alpha-ketogluteraat kunnen door de membranen van mitochondriën heen (via kanalen)
Wanneer vindt anaerobe glycolyse plaats?
- bij een zuurstofgebrek
- wanneer NADH productie in het cytosol sneller is dan de reoxidatie via mitochondriën (elektronenshuttles)
- wanneer je geen mitochondriën hebt
Wat is het nut van creatinefosfaat?
Creatinefosfaat is een kleine reserve ‘instant’ ATP in een cel
Beschrijf de ATP heraanmaak tijdens prestatie (snelle prestatie)
- Opgeslagen ATP neemt af (op binnen 2 sec.)
- Creatinefosfaat systeem komt op gang
- Als CrP een beetje opraakt, komt de lactaatvorming een beetje op gang.
Aerobe systemen komen later op gang en de maximale capaciteit om aeroob te produceren is vrij klein.
Wat betekent een hogere AMP concentratie in een cel?
Energiecrisis. AMP versnelt het enzym PFK in de glycolyse met als gevolg anaerobe glycolyse, zodat er snel NADH productie teruggevormd wordt en pyruvaat de elektronen van NADH accepteert.
Wat voor enzym (MM of allosterisch) is PFK?
PFK is een allosterisch enzym. Het heeft twee conformaties (T en R). De allostere activator is AMP
Wat is de allostere activator van PFK?
AMP
Wat is de sleutel van het op gang brengen van de mitochondriën?
ADP. Pas als er ADP is kan de fosforylering plaatsvinden. Dus er is eerst energieverbruik nodig, waarna weer energie kan worden vastgelegd in ATP
Wat is de volgorde van ATP synthese?
- ATP voorraad die al aanwezig is
- creatinefosfaat
- glycolyse
- afhankelijk van duur en intensiteit van de inspanning anaeroob of aeroob
- vetoxidatie parallel met aerobe glycolyse
- bij langere duur/lichte inspanning meer vetzuuroxidatie dan aerobe glycolyse
Wat zijn de voordelen van aërobe mitochondriale ademhaling?
- grote ATP opbrengst per molecuul glucose
- ook vetzuren
Wat zijn de nadelen van aërobe mitochondriale ademhaling?
relatief traag
Wat is/zijn de voordelen van anaërobe glycolyse?
grote snelheid van ATP synthese
Wat is het nadeel/zijn de nadelen van anaërobe glycolyse?
- verzuring
- weinig ATP opbrengst per molecuul glucose
Wat is het voordeel van de anaërobe creatinefosfokinase reactie?
Nog grotere snelheid van ATP synthese
Wat zijn de nadelen van de creatinefosfokinase reactie?
- kleine voorraad creatinefosfaat
- weinig ATP opbrengt (1 op 1)
Welk proces van ATP aanmaak wordt gebruikt bij explosieve inspanning?
- creatine kinase
- anaerobe glycolyse
Welk proces van ATP aanmaak wordt gebruikt bij een duur inspanning?
- vetzuuroxidatie
- aerobe glycolyse
Waarom is mitochondriale ATP synthese relatief langzaam?
Wegens het noodzakelijke transport van metabolieten (met name ADP) over de mitochondriale membraan
vertering
de afbraak van grote voedselmoleculen tot simpele subunits
Wat is glycolyse?
Glycolyse is de oxidatieve afbraak van glucose in het cytosol waar geen zuurstof voor nodig is en waarbij glycose wordt gesplitst in twee moleculen PDZ.
fermentatie
energie-opwekkende pathways die glucose afbreken in de afwezigheid van zuurstof
Hoeveel ATP levert één NADH molecuul gemiddeld op?
2,5 ATP
Hoeveel ATP levert een FADH(2) molecuul gemiddeld op?
1,5 ATP
Welke 3 respiratoire enzymcomplexen bevat het binnenmembraan van mitochondriën
NADH dehydrogenase complex, cytochroom c reductase complex en cytochroom c oxidase complex
Waarom is de elektronentransfer in de elektronentransportketen energetisch gunstig?
Elke elektronenacceptor is steeds sterker
Welke drie gradiënten worden gecreëerd over het binnenmembraan van het mitochondrium
een pH gradiënt, een potentiaalgradiënt en een protonengradiënt –> werken samen in de proton-motive force
Welke functies hebben de gecreëerde gradiënten (pH, protonen en potentiaal) buiten ATP synthese?
- de pH gradiënt is de drijvende kracht achter pyruvaat import
- de pH gradiënt is de drijvende kracht achter fosfaat import
- het potentiaalgradiënt is de drijvende kracht achter de ADP (3-) - ATP (4-) uitwisseling
