Hoofdstuk 5 - Koolhydraatmetabolismen Flashcards

1
Q

Wat is glycolyse?

A

Afbraak van glucose tot pyruvaat. Dit kan verder oxideren tot CO2 en H2O of via fermentatie omgezet worden in lactaat of ethanol (afhankelijk van het organisme).

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Wat gebeurt er in de glycolyse en Krebs cyclus?

A

Bij glycolyse wordt glucose omgezet in pyruvaat, dat dan via de Krebs cyclus omgezet kan worden in CO2. Dit produceert een beetje ATP, maar de grootste hoeveelheid ATP wordt verkregen door elektronentransport via NADH en FADH2 in de elektrontransportketen.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Hoe gebeurt glycolyse?

A
In 3 fasen (10 stappen in tortaal): 
Glucose --> fructose-1,6-bisfosfaat;
Glyceraldehyde-3-fosfaat;
1,3-bisfosfoglyceraat --> pyruvaat.
In woorden:
1. glucose wordt gedestabiliseerd
2. 2x 3C moleculen door splitsing van 6C fructose
3. Generatie ATP
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Waarom is glycolyse niet reversibel?

A

het bevat verschillende reversibele reacties maar een paar reacties gebeuren irreversibel dus het totaalplaatje ook.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Wordt er enkel ATP aangemaakt of ook gebruikt?

A

Er wordt 3x ATP gebruikt in glycolyse.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Wat is de eerste stap in glycolyse en hoe gebeurt deze?

A

Glucose wordt omgezet tot glucose-6-P:

Wanneer dit zonder enzyn zou gebeuren, zou de negatieve CH2OH groep niet op de uiterste fosfaatgroep van ATP kunnen omdat de 2 negatief geladen O’s de negatief geladen (CH2)-OH groep wegduwen en deze OH groep dus niet aan de positieve P geraakt.

Met het enzym hexokinase gaar dit wel. En dan wordt er glucose-6-fosfaat gevormd (teken structuur) en ADP

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Wat is hexokinase?

A

Een transferase omdat er een fosfaatgroep van 1 molecule naar een ander wordt getransfereerd. Hexo staat voor de 6 C’s van glucose waarvoor het enzym katalyseert.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Wat is de tweede stap in glycolyse?

A

Glucose-6-fosfaat wordt omgezet in fructose-6-fosfaat.

Het enzym dat hiervoor gebruikt wordt is fosfoglucose isomerase (ook wel fosfohexose isomerase)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Wat is fosfohexose isomerase?

A

fosfohexose staat voor het molecule waar het voor katalyseert, isomerase staat ervoor dat het een isomeer creëert en dus geen atomen worden toegevoegd. (fructose en glucose zijn isomeren)

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Wat zijn de enzymen voor alle stappen (specifieke naam + type)?

A
  1. Hexokinase - transferase
  2. Fosfohexose isomerase - isomerase
  3. fosfofructo kinase - transferase
  4. aldolase - lyase
  5. triose fosfaat isomerase - isomerase
  6. glyceraldehyde-3-fosfaat dehydrogenase - oxidoreductase
  7. fosfoglyceraat kinase - transferase
  8. fosfoglyceraat mutase - isomerase
  9. enolase dehydratatie - lyase
  10. pyruvaat kinase - transferase
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Hoe kunnen we de types van elke stap onthouden?

A

Tit-lio-tilt

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Hoe kunnen we de namen van de enzymen in elke stap van glycolyse onthouden?

A

Aan de hand van de reactie.

  • hexokinase: Hexo voor de 6-C’s, kinase wordt gebruikt bij transferase.
  • fosfohexose isomerase zet een molecule om in een isomeer.
  • fosfofructo kinase zet een extra fosfaatgroep op de ring (transfer van ATP naar het fructosemolecule)
  • aldolase: iets moeilijker, zet een molecule om in een aldol door breken van een binding (Lyase -> lyse = splitsen)
  • triose fosfaat isomerase: triose is een koolhydraat met 3 C’s isomerase betekent de omzetting in een isomeer
  • gly-3-P dehydrogenase: haalt een H van het molecule en zet er iets anders in de plaats, wanneer men deze H zelf nog gebruikt is het een transferase, wanneer de H naar een ander molecule gaat is het oxidoreductase.
  • fosfoglyceraat kinase: haalt een deel weg van fosfoglyceraat en zet het op een ander. Er gaat verder geen molecule weg of er komt er geen bij (de H lost even maar zet zich dan op de O- van het molecule waar het vandaan komt)
  • fosfoglyceraat mutase: geen idee waarom mutase en niet isomerase (houdt dezelfde structuur alleen staat een deel op een andere C?)
  • enolase dehydratatie: splitst een molecule in een enol (dus lyase) en haalt en hierbij komt H2O vrij.
  • pyruvaat kinase: zet weer een groep over.
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Door welke stappen is de totale reactie niet reversibel en hoe komt dit?

A

Er zijn 3 stappen die een drop in Gibbs energie hebbe: de eerste stap
(Glu -> Glu-6-P)
De 3de stap
(Fru-6-P -> Fru-1,6-DiP)
De laatste stap
(P-enol-pyruvaat -> pyruvaat)
Deze 3 stappen gebeuren door kinasen (dus transferasen))

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Hoe wordt de glycolyse gereguleerd?

A

Voornamelijk wordt bij hoog niveau aan ATP de fosfofructokinase allosterisch geïnhibeerd.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Wat is gluconeogenese?

A

De aanmaak van glucose volgens hetzelfde principe als de glycolyse, maar dan in de andere richting. MAAR hierbij zijn wel andere enzymen betrokken in de niet reversibele stappen.

Gluconeogenese gebeurt in de hersenen en in de lever.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Regulatie van gluconeogenese.

A

Als de glycolyse actief is dan is de gluconeogenese minder actief en vice versa. De factoren die dit bepalen is de hoeveelheid ATP aanwezig.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
17
Q

Hoe gebeurt opname van glucose in de cel?

A

Versnelde diffusie: glucose zet zich op een soort proteïne in het membraan, deze klapt dan om waardoor het glucosemolecule de cel binnen kan. De traagste stap hier is de omklapping.

Of Na+K- ATPase zorgt voor een Natriumconcentratiegradient. Deze zal er dan voor zorgen dat Na+ ionen spontaan door een symporter in het membraan gaan, en neemt hierbij een glucosemolecule mee. Dit is secundair transport

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
18
Q

Waar vind men de hoogste transportsnelheden van glucose?

A
  • In de hersenen via Glut3
  • In de spieren en vetweefsels via Glut4
  • In de lever via Glut2
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
19
Q

Hoe wordt glucose en fructose opgenomen?

A

SGLTI (sodium glucose transporter 1) zorgt dat Na+ en glucose of galactose doorheen de darmwand kunnen waarna het dan uit het membraan gebracht kan worden via bv. GLUT2 dat zowel glucose als fructose als galactose kan transporteren. Initieel gaat fructose erdoor via GLUT5. Dan gaat het via een andere transporter naar buiten maar het is niet gekend welke dat is.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
20
Q

Soms kan het ook zijn dat een andere koolhydraat ingevoegd wordt in de glycolyse, hoe?

A

Neem bijvoorbeeld galactose: dit zal omgezet worden in glucose-6-P en kan dan verder geglycolyseerd worden.
Fructose in vetweefsel zal dan weer direct omgezet worden in fructose-6-P en zo in de glycolyse terechtkomen. Fructose in de lever wordt omgezet tot DHAP of tot GAP (die toch in elkaar kunnen worden omgezet)

21
Q

Wat is het probleem met galactose?

A

Wanneer men de bepaalde enzymen niet heeft of als deze niet werken dan wordt galactose omgezet in galactitol (via aldose reductase), wat toxisch is en katarakt kan veroorzaken.
Dit is een metabole aandoening

22
Q

Wat is fermentatie (bij de mens)?

A

Wanneer er bij intense activiteit zuurstoftekort is in de spieren zullen de cellen melkzuur aanmaken (dit veroorzaakt verzuring van de spieren). Pyruvaat wordt dan anaeroob omgezet in melkzuur.

23
Q

Wat is respiratie?

A

Volledige oxidatie van pyruvaat via de Krebs cyclus en oxidatieve fosforylatie. Dit is aeroob, in tegenstelling tot fermentatie.

24
Q

Waar gebeurt glycolyse en respiratie/fermentatie?

A

Glycolyse en fermentatie gebeurt in het cytosol (cytoplasma). De aerobe respiratie gebeurt in de mitochondria.

25
Q

In wat kan pyruvaat allemaal worden omgezet?

A

Pyruvaat wordt gevormd uit Glucose-6-fosfaat. Dit pyruvaat kan dan omgezet worden naar oxaloacetaat (wat terug in glucose-6-fosfaat kan worden omgezet). Pyruvaat kan ook worden omgezet in lactaat en alanine (een aminozuur).
Tot slot kan het ook nog worden omgezet in acetyl Co-enzym A. Dit kan dan op zijn beurt worden omgezet in vetzuren, CO2 of 3-Hydroxy-3-methyl glutaryl Co-enzym A. Wat dan in ketonlichamen kan worden omgezet of in cholesterol.

26
Q

Wat is pyruvaat dehydrogenase?

A

Het is het enzymcomplex dat pyruvaat omzet in acetyl co-enzym A. Hierbij komt NADH en H+ vrij. Het complex bestaat uit 3 delen.

27
Q

Hoe werkt pyruvaat dehydrogenase?

A

Het eerste deel (E1):
Haalt de COOH binding eraf en bindt de H met de O aan de andere kant. Hier komt dus CO2 vrij en een ander molecule:
CH3–COH(TPP) waarvan TPP het enzym E1 is.

Het 2de deel (E2): Het overgebleven molecule reageert met E2 en geeft eerst zelf een H af. Dan zal CoA-SH een H afgeven en het overgebleven CoA-S binden met de overgebeleven CH3–CO binding ter vorming van acetyl-CoA (ook wel CH3–CO–S–CoA). En E2 bevat dan 2 H’s

In het derde deel worden deze H’s opgenomen uit dit E2 door FAD -> FADH2. Deze H’s worden dan doorgegeven aan NAD+ -> NADH + H+

28
Q

Wat is de citroenzuurcyclus?

A

Een cyclus die heel veel energierijke componenten creëert. Hierin wordt vooral veel NADH gevormd om dan via elektronentransport deze om te zetten in ATP waardoor men superveel energie heeft. Het gebeurt in 8 stappen die ook op de poster terug te vinden zijn.

29
Q

Wat zijn de verschillende enzymen in de citroenzuurcyclus? (enkel de klasse is hier genoeg)

A
1. Lyase
2a en 2b. Lyase
3. Oxidoreductase
4. Oxidoreductase
5. Ligase
6. Oxidoreductase
7. Lyase
8. Oxidoreductase
30
Q

Is de citroenzuurcyclus reversibel?

A

Nee er zijn wel degelijk evenwichtsreacties maar niet allemaal. Stap 1,3 en 4 zijn irreversibele reacties. Let op dat deze niet op de poster vermeld staan. Men kan dit ook zien aan de DeltaG die bij de reversibele reacties ongeveer 0 is. En negatief bij de niet-evenwichtsstappen.

31
Q

Welke energetische moleculen worden gevormd in de glycolyse + citroenzuurcyclus (2x)?

A

Glucose —>

10NADH + 2 ATP + 2GTP + 2 FADH2 (of in vorm van UQH2) + 10H+

32
Q

Hoe wordt de citroenzuur gereguleerd?

A

Er zijn 3 controlepunten die elke hun inhibitoren en/of promotoren hebben:
In de stap van pyruvaat naar acetyl-CoA zijn ATP, acetyl-CoA en NADH de inhibitoren

In de stap van isocitraat naar glutaraat is ADP een promotor. ATP en NADH zijn inhibitoren

In de stap van glutaraat naar succinyl-CoA zijn ATP, syccinyl-CoA en NADH inhibitoren.

33
Q

Wat is oxidatieve fosforylatie?

A

Het proces dat gebruikt maakt van de ETC (elektron transportketen). NADH en FADH2 worden geoxideerd tot NAD+ en FAD. Bij dit proces komt veel energie vrij en is daarom energetisch beter dan fermentatie. De voorwaarde is wel dat er genoeg O2 aanwezig is. O2 is namelijk de finale acceptor van elektronen. De reden waarom er dan toch fermentatie gebeurt soms is dat tijdens intensief sporten de er veel energie nodig is en hiervoor is O2 nodig. Als er dus niet genoeg O2 is dan schakelen de spieren over naar fermentatie (dit is niet anaerobe respiratie), en wordt melkzuur gevormd. Dit zorgt voor verzuring van de spieren.

34
Q

Waar gebeuren alle processen van glycolyse tot oxidatieve fosforylatie?

A

Glycolyse gebeurt in het cytoplasma van de cel. Pyruvaat gaat dan de mitochondria binnen en wordt daar geoxideerd tot acetyl-CoA door pyruvaat dehydrogenase-complex (E1, E2, E3). Hierbij komen 2 CO2 moleculen vrij. De citroenzuurcyclus wordt twee keer doorlopen een vormt hierbij heel wat NADH en andere moleculen zoals FADH2 en 4 CO2’s en ook ATP. Dit gebeurt in de mitochondriale matrix. Electron transportketen gebeurt aan beide kanten van het binnenste membraan.

35
Q

Waarom is anaerobe respiratie en fermentatie niet hetzelfde?

A

Anaerobe respiratie is fermentatie EN een elektron transportketen met als finale elektronenacceptor en ander molecule dan O2. De mens doet wel aan fermentatie maar niet aan anaerobe respiratie.

36
Q

Hoe gebeurt elektronentransport?

A

NADH geeft elektronen af met behulp van een enzymcomplex (NADH-Q oxidoreductase) en brengt deze over op een ander molecule (Q). Q draagt dan moleculen over op een ander enzymcomplex (Q-cytochroom C oxidoreductase) wat de elektronen dan weer overdraagt op cytochrome c. Dit geeft de elektronen dan weer af aan cytochroom c oxidase. Wat dan weer elektronen afgeeft aan O2. Dit is de finale elektron acceptor.

Het is duidelijk waarom men van een keten spreekt hier

37
Q

Wat gebeurt er met de O2 die elektronen krijgt van de ETC?

A

Deze zal dan met 4 H+ kunnen reageren ter vorming van water. Hierbij komt energie vrij en deze energie wordt gebruikt om H+ naar binnen in de mitochondriale matrix te krijgen.

38
Q

Welk model gebruiken we voor protontransport (transport van H+? Waarom zijn er verschillende modellen hiervoor?

A

Een elektron zet zich op een hefboom, een 2de elektron komt in de buurt en zal het andere elektron afstoten waardoor de hefboom naar boven draait en het elektron zal aangetrokken worden door een gat. Waardoor dat elektron losgaat van de hefboom en H+ nu aan de binnenkant zit. Het werkt dus als een soort klep met een veersysteem.

Teken dit eventueel.

Men weet niet zeker hoe het er in werkelijkheid aan toe gaat maar dit is het model dat we aannemen.

39
Q

Wanneer/waar/hoe gebeurt reoxidatie van NADH

A

In het cytosol tijdens glycolyse wordt NAD+ gereduceerd tot NADH. Dit wordt dan terug geoxideerd in tot NAD+ in het cytosol omdat het niet zo goed door het mitochondriaal membraan geraakt. De H’s en elektronen worden in het mitochondrium getransporteerd via shuttles.

40
Q

Wat zijn shuttles?

A

Membraanproteïnen die zorgen voor transport van protonen en elektronen.

41
Q

Geef enkele voorbeelden van shuttles.

A

malaat-aspartaat shuttle, glycerol 3-fosfaat shuttle.

42
Q

Wat is proton motive force?

A

Pompen van protonen zorgt voor een concentratiegradiënt en een membraanpotentiaal. Dit zorgt dan dat ATPase aangestuurd wordt.

43
Q

Hoe werkt ATPase? (ATP synthase)

A

ATPase bestaat uit 2 verschillende “motoren”. In het membraan zelf zit het F0 deel. Deze draait rond door het verschil in concentratie en de membraanpotentiaal aan/door H+ in de intermembraanruimte. De koppel die dit deel genereert wordt gebruikt in de 2de “motor”. Hier wordt ADP en Pi tussen een alfa en beta samengevoegd. Dit gebeurt door de koppel die F0 genereert, wat zorgt dat het enzym lichtjes vervormt, wat zo de ADP + Pi om kan zetten in ATP, wat na een volledige rotatie wordt losgelaten en plaatsmaakt voor een volgend ADP + Pi paar. Dit gebeurt telkens met 3 tegelijk en dus is elke stap altijd bezig. Dit betekent dus dat de 2de “motor” (F1) stationair blijft. Dit gebeurt door de steel een de zijkant (peripheral stalk). Deze steel staat eigenlijk niet echt stil maar kan lichtjes bewegen voor optimale werking.

44
Q

Waarom heeft het mitochondriaal binnenmembraan zo’n kronkelstructuur?

A

Wanneer er 2 ATPase structuren op de buitenste kant van de kronkel zitten, dan is de protonengradiënt het hoogst en dit zorgt voor een optimale werking (teken dit eventueel). Daarom zit ATPase meestal geconcentreerd in deze kronkel. Hou er ook rekening mee dat dit in 3 dimensies is, dus dat de structuren zowel naast elkaar als boven elkaar kunnen liggen. Dit zorgt voor de meest optimale werking.

45
Q

Teken ATPase (vereenvoudigd).

A

//

46
Q

Bespreek de ATP opbrengst voor anaeroob metabolisme en voor aeroob metabolisme.

A
Anaeroob:
Tijdens glycolyse (dus tot pyruvaat) komt 2 NADH vrij en 4 ATP, maar er wordt ook 2 ATP gebruikt bij een volgende stap. Bij fermentatie wordt dan weer 2 NADH gebruikt. Netto geeft dit 2 ATP.

Aeroob:
Tijdens glycolyse analoog: +4 ATP, -2 ATP, +2 NADH.
tijdens het vormen van acetyl-CoA (dus voor de Krebs cyclus) komt er nog 2 NADH bij en wordt er al 2 CO2 gevormd. tijdens de Krebs-cyclus:
6 NADH, 2 FADH2, 2ATP en nog 4 CO2. De NADH en FADH2 worden dan tijdens elektronentransport opgebruikt en dit zorgt voor vorming van ongeveer 26-28 ATP met behulp van 6 O2 moleculen. Dit vormt in totaal 6 H2O moleculen.
Het totale aerobe metabolisme geeft: 6 H2O, 30-32 ATP en 6 CO2

47
Q

Hoe wordt respiratie gecontroleerd/gereguleerd?

A

Vooral door de hoeveelheid ADP

48
Q

Wat zijn ontkoppelaars?

A

Moleculen in het membraan die geen energie gebruiken maar de energie door het membraanpotentiaal omzetten in warmte. Een voorbeeld hiervan is UCP-1.

49
Q

Wat zou een toepassing van uncoupling proteins kunnen zijn?

A

Potentiele kankerbehandeling door uithongering van cellen. Omdat de cellen dan geen ATP meer krijgen en dus niet kan functioneren. Het kan ook dienen tegen obesitas. Omdat het lichaam dan welo vet moet gebruiken voor energie