Meetup 12: Energiesystemen Flashcards
Wat gebeurd er als ATP wordt gehydrolyseerd (m.b.v. ATPase)?
Wanneer ATP wordt gehydrolyseerd wordt de energetische verbinding tussen twee fosfaatgroepen verbroken. Hierdoor onstaat ADP en een losse fosfaatgroep, waardoor ook energie vrijkomt (7.3 kCal/mol).
ATP is het belangrijkste molecuul in ons lichaam en moet altijd aanwezig zijn. Echter bevatten cellen slechts een kleine hoeveelheid ATP.
Hoe wordt ervoor gezorgd dat ATP concentraties altijd gelijk blijven terwijl ATP constant verbruikt wordt?
Door continue aanmaak van ATP
Alleen onder extreme condities daalt de hoeveelheid ATP in de skeletspieren. Ondanks dit, blijven ATP concentraties vrijwel altijd gelijk. Echter kunnen er wel snelle veranderingen in de relatieve concentratie van ATP opspelen.
Verklaar hoe de relatieve concentratie van ATP zo snel kan dalen.
- Bij het gebruik van ATP voor energie, wordt ATP omgezet in ADP. ADP kan ook omgezet worden in AMP, om nog meer energie vrij te maken. Hierdoor daalt de concentratie ATP.
- Gelijktijdig fungeert een lage concentratie ATP als een signaal om meer ATP aan te maken.
Dus wanneer ATP concentraties dalen, zal het lichaam ervoor zorgen dat er in korte tijd weer voldoende ATP wordt aangemaakt. Dit resulteert dus in een snel herstel van de daling van ATP.
Noem onderdelen van de cel.
- Nucleus
- Ruw ER
- Glad ER
- Golgi apparaat
- Mitochondriën
- Cytosol
Beschrijf het ATP-phosphocreatine systeem.
- Dit systeem produceert energie voor de contractie van spieren door de productie van ATP.
- Wanneer ATP een fosfaatgroep loslaat, komt energie vrij en wordt ATP omgezet tot ADP.
- Vice versa, als ADP een fosfaatgroep bindt, wordt energie weer opgeslagen en wordt ATP gevormd.
- Phosphocreatine (PCr) wordt in spieren opgeslagen en is in staat om een fosfaatgroep te binden met ADP.
- Hierbij wordt er gebruik gemaakt van het enzym creatine kinase die de fosfaatgroep van PCR kan binden met ADP om ATP te vormen.
PCr + ADP > Cr + ATP
Beantwoord de volgende vragen over het ATP-phosphocreatine systeem:
* Is dit proces aeroob of anaeroob?
* Bevat een cel meer PCr of ATP?
* Hoe lang duurt het voor dit systeem om een maximale energieopbrengst te bereiken?
- Dit proces is anaeroob.
- Een cel bevat 4-5x zoveel PCr i.v.t. ATP.
- Het duurt 10 s voordat een maximale energieopbrengst bereikt is.
Beantwoord de volgende vragen over de glycolyse:
* Waar vindt glycolyse plaats?
* In de context van inspanning, wanneer komt de glycolyse op gang?
* Hoeveel ATP wordt er verbruikt en hoeveel ATP wordt er geproduceerd in de glycolyse?
* Waarvan is het netto aantal geproduceerde ATP afhankelijk?
- De glycolyse vindt plaats in het cytosol.
- De glycolyse komt op gang bij kortdurende inspanning (0-90 s), wanneer de oxidatieve fosforylering nog niet gestart is.
- Er worden 1-2 ATPs verbruikt en 2-3 ATPs geproduceerd.
- Het netto aantal ATPs dat tijdens de glycolyse wordt geproduceerd is afhankelijk van of er glucose of glycogeen wordt gebruikt als brandstof. Wanneer glucose de start is, moet het nog omgezet worden in glucose-6-fosfaat (G6P) wat 1 ATP ‘extra’ kost. Wanneer glycogeen als brandstof wordt gebruikt, is er geen extra ATP nodig om het om te zetten naar G6P. Dus wanneer er glucose wordt gebruikt, is het netto aantal geproduceerde ATPs gelijk aan 2. Wanneer er glycogeen wordt gebruikt is het netto aantal geproduceerde ATPs gelijk aan 3.
Glycogeen fosforylase en fosfofructokinase zijn twee belangrijke enzymen in de glycolyse. Welke functie hebben deze enzymen binnen de glycolyse?
- Glycogeen fosforylase is verantwoordelijk voor de omzetting van glycogeen naar glucose-6-fosfaat.
- Fosfofructokinase is verantwoordelijk voor de omzetting van fructose-6-fosfaat naar fructose-1,6-difosfaat.
De activiteit en snelheid van deze enzymen hebben dus invloed op de snelheid van de glycolyse.
Een anaerobe glycolyse vindt plaats wanneer er weinig tot geen zuurstof beschikbaar is, bijvoorbeeld tijdens intense fysieke inspanning (zoals sprinten). Hier is de energiebehoefte groter dan de hoeveelheid zuurstof die door het lichaam kan worden geleverd.
Wat gebeurd er als gevolg van het tekort aan zuurstof tijdens de glycolyse?
Net zoals tijdens de aerobe glycolyse, wordt glucose (of glycogeen) uiteindelijk afgebroken tot pyruvaat. Pyruvaat is een molecuul dat nodig is tijdens de oxidatieve fosforylering om m.b.v. zuurstof ATP te produceren. Echter door het gebrek aan zuurstof kan pyruvaat niet gebruikt worden voor de citroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylering. Hierom wordt pyruvaat omgezet tot lactaat. De productie van lactaat is nodig om NAD⁺ te regenereren, een cofactor die essentieel is voor de voortzetting van glycolyse. Dit houdt de snelle productie van ATP in stand, maar het rendement is laag: slechts 2 netto ATP per glucosemolecule.
Een aerobe glycolyse vindt plaats wanneer er voldoende zuurstof beschikbaar is, bijvoorbeeld tijdens langdurige, matige inspanning (joggen of wandelen).
Beschrijf wat er gebeurd tijdens de aerobe glycolyse.
Net zoals tijdens de anaerobe glycolyse, wordt glucose (of glycogeen) uiteindelijk afgebroken tot pyruvaat. Echter, in aanwezigheid van zuurstof gaat het pyruvaat niet over in lactaat. In plaats daarvan wordt pyruvaat getransporteerd naar de mitochondriën, waar het wordt omgezet in acetyl-CoA. Acetyl-CoA kan vervolgens de citroenzuurcyclus binnengaan en worden gebruikt voor verdere ATP-productie via oxidatieve fosforylering. Dit proces is langzamer dan de anaerobe glycolyse, omdat het afhankelijk is van de toevoer van zuurstof en van de mitochondriën. Echter, het rendement van ATP is veel hoger: 30-32 ATP per glucosemolecuul.
Noem drie factoren op die de glycolyse beïnvloeden.
- Concentratie van enzymen die nodig zijn voor de glycolyse.
- Aanwezigheid van fructose-1,6-difosfaat (sleutelsubstraat voor de glycolyse: eenmaal geproduceerd moet glycolyse voortgezet worden, heeft positieve feedback op pyruvaatkinase en aanwezigheid van F16P = aanwezigheid/activiteit fosfofructokinase)
- Aanwezigheid van zuurstof
Verklaar waarom ook in rust lactaat in het bloed gemeten kan worden.
Rode bloedcellen hebben logischerwijs ook energie nodig en maken hiervoor gebruik van de glycolyse. Echter hebben ze geen mitochondrium en produceren daarom lactaat.
Een ander belangrijk molecuul voor de glycolyse naast glucose is NAD+. Wat is de functie van NAD+ en hoe relateert het tot glucose?
Tijdens glycolyse worden elektronen van glucose overgedragen naar NAD+, waardoor NADH ontstaat. In totaal worden er 2 NAD+ omgezet in 2 NADH. Deze NADH-moleculen zijn belangrijk omdat ze elektronen en waterstofatomen transporteren naar de mitochondriën voor verdere energieproductie. Naast de vorming van NADH uit NAD+, bevat ook het cytosol 2 NADH-moleculen (extramitochondriaal NADH). Deze worden getransporteerd naar de elektronentransportketen in de mitochondriën. De twee extramitochondriale NADH-moleculen bevatten 4 elektronen, hieruit kunnen 4 ATPs geproduceerd worden.
Geproduceerd lactaat diffundeert naar de interstitiële ruimte en bloedbaan. Wat gebeurd er vervolgens met lactaat in de bloedbaan? Noem drie manieren.
- Buffering van lactaat via bicarbonaat (HCO3-)
- Lactaat shuttling, waarbij lactaat gebruikt kan worden als energiebron in andere delen van het lichaam. Lactaat kan hier weer worden omgezet tot pyruvaat en zo gebruik kunnen worden voor de oxidatie in andere delen van het lichaam.
- Als substraat voor de Cori cyclus waarbij lactaat door de lever omgezet kan worden in pyruvaat en vervolgens omgezet kan worden in glucose en/of glycogeen.
Waarom zorgt lactaat voor vermoeidheid?
Bij een toename in lactaat, is er ook een toename aan H+ met als gevolg dat de pH daalt. Acidose kan zo bijvoorbeeld leiden tot vermindering van enzymatische activiteit, wat weer leidt tot verminderde spiercontractie. Door de afgenomen spierfunctie ontstaat vervolgens het gevoel van vermoeidheid.
