Metabolisk biokemi

Question 1

Hvad er forskellen på stivelse og cellulose?

Answer 1

Cellulose har beta-bindinger, hvor stivelse har alfa-bindinger. Denne forskel er, hvad der er ansvarlig for, at pattedyrs enzymer ikke kan nedbryde cellulose.

Question 2

Hvad er det mikrober producerer som gør, at de kan nedbryde cellulose?

Answer 2

Mikrober producerer cellulase, som er cellulosenedbrydende enzymer. Cellulase nedbryser cellulose til glukose.

Question 3

Hvordan foregår nedbrydelsen af cellulase hos ruminanter? (Overordet set)

Answer 3

Cellulase nedbryder cellulose til glukose. Mikroberne bruger glukosen til at vokse i biomasse. Inde i mikroberne foregår glykolysen (hvor glukose bliver til pyruvat). Mikroberne omdanner dernæst pyruvat til acetat, butyrat og proprionat (VFA, flygtige fede syrer). VFA udskilles til vomsækken som affaldsstoffer. Fra vomvæsken optages VFA af ruminanterne og de kan indgå i metaboliske processer.

Question 4

Hvad består mikroberne i vomsækken af?

Answer 4

Mikroberne i vommen udgøres af bakterier (den primære mikroorganisme i omdannelsen af cellulose), protozoer (nedbryder ikke direkte cellulose, men gemmer stivelsen fra bakterierne) og svampe (bidrager til biomassen og med enzymer).

Question 5

Hvilken af de flygtige fede syrer (VFA) er den vigtigste?

Answer 5

Proprionat er den vigtigste VFA, da den indgår i glukoneogenesen og dermed kan heste og ruminanter bruge glukose til dannelse af ATP.

Question 6

Hvordan bruger mikroberne det foder, der kommer til vommen?

Answer 6

Mikrobers næringsstoffer er kulhydrater (sukker, stivelse, fiber) og kvælstof (protein, urea). Protein nedbrydes til aminosyrer og indgår i mikrobielt protein. Kulhydrater nedbrydes af mikroernes enzymer til glukose, som mikroberne selv bruger, med VFA som affaldsstoffer. VFA optages direkte i vommen, mens mikroberne fortsætter til tyndtarmen, hvor de nedbrydes til aminosyrer og nogle monosaccharider og FFA.

Question 7

Hvordan bliver cellulose til proprionat, acetat og butyrat?

Answer 7

Cellulase nedbryder cellulose til glukose og bakterier vil absorberer glukosen. Inde i bakterien omdannes glukosen til pyruvat, som gennem forskellige anaerobe metaboliske processer bliver til proprionat, acetat og butyrat (flygtige fede syrer, VFA). Disse vil blive absorberet af vommens epithel og sendes videre i blodet, for at ende i v. portae (i leveren)

Question 8

Hvad sker der med den CO2 som bakterier danner under deres metabolisme?

Answer 8

Under de metaboliske processer vil bakterierne danne CO2 og dette vil få sammen med overskydende H+ og danne methan, som er en gas og derfor vil stige til vejrs i vomsækken og jævnligt blive bøvset op.

Question 9

Hvad er de væsentligste slutprodukter af forgæringen?

Answer 9

Proprionat, acetat og butyrat. (VFA)

Question 10

Hvad er vomforsurning og hvad skyldes det?

Answer 10

Vomforsurning er, når pH er faldet drastisk i vommen som følge af, at man fodre med for meget kraftfoder (stivelse). Dette kan give anledning til mavesår i vommen.

Question 11

Hvordan forhindres vomforsurning af vommen?

Answer 11

Der udskilles bicarbonat som buffer, både over vomvæggen, men også i spyttet som ender i vommen. Kraftfoder er letfordøjeligt, så når man fodre med kraftfoder produceres der ikke så meget spyt - og derfor ikke så meget buffer. Denne kombination af kraftfoder og nedsat spytproduktion kan medføre vomforsurning.

Question 12

Hvad sker der med de flygtige fede syrer, efter de er blevet optaget i blodet fra vomepithelet?

Answer 12

Butyrat omdannes i vomepithelet til beta-hydroxybutyrat.
beta-hydroxybutyrat, acetat og proprionat kommer til leveren og har derefter forskellige skæbner:
Proprionat indgår i glukoneogenesen i leveren.
I fedtvævet indgår acetat i fedtsyntesen.
I muskelvæv er beta-hydroxybutyrat en energikilde (udover glukose)
I mælkekirtler indgår acetat og beta-hydroxybutyrat i dannelsen af mælkefedt.

Question 13

Hvad der sker med de aminosyrer, som nedbrydes fra proten i vomvæsken?

Answer 13

Aminosyrerne vil optages af bakterien, hvorefter nogle af dem deamineres og spaltes til NH3 og alfa-ketosyrer. Bakterine kan selv bruge alfa-ketosyrerne og omdanne dem til pyrovat, hvorefter de kan indgå i ATP-syntesen. NH3 bliver udskilt fra bakterien til vomvæsken.

Question 14

Hvordan indgår den udskilte NH3 fra aminosyrerne i dannelsen af essentielle og non-essentiale aminosyrer hos ruminanter?

Answer 14

NH3 optages af vomepithelet og går i blodet over til leveren, hvor det indgår i ureasyntesen. Urea returneres til spyt og vomvæske, hvor det igen nedbrydes, så bakterierne kan bruge NH3 til at danne mikrobielt protein. Mikroberne kan danne både essentielle og non-essentielle aminosyrer fra NH4+ og kulstofskeletter. Hvis der er overskud af NH3 og pyruat i vommen, kan bakterierne danne alanin, som indgår i deres proteinsyntese. På den måde indgår urea i dannelsen af mikrobielt protein.

Question 15

Hvilke miljøkrav kræver det, førend mikroberne kan arbejde optimalt i vommen?

Answer 15

1. Der skal være tilstrækkeligt med bakterier i vommen.
2. Temperatureren i vommen skal være omkring 37 grader.
3. Der skal være et anaerobt miljø, så der ikke dannes for meget CO2 og andre gasser.
4. pH skal ligge omkring 6.

Question 16

Hvordan er laginddelingen i vommen?

Answer 16

Øverst i vommen er gasserne (de stiger til vejrs).
I midten er dagens hø, der endnu er let.
Nederst ligger gårsdagens hø og foderpartikler, da det er blevet nedbrudt og har fået større massefylde og derfor synker til bunds.

Question 17

Hvordan foregår fordøjelsen hos hest?

Answer 17

Hest har tyktarmsfordøjelse. Dette vil sige, at fordøjelsen hos hest foregår som på samme måde hos ruminanter, men først i cecum og colon.

Question 18

Hvor optages VFA og mikrobielt protein hos hest?

Answer 18

VFA absorberes i colon. Mikrobielt protein kan ikke nå at absorberes og omsættes i colon og derfor går næsten alt tabt. Hest har derfor en lavere udnyttelsesgrad af fodret end ruminanter har.

Question 19

Hvad er den absorptive fase?

Answer 19

Den apsorptive fase er den fase, hvor næringsstoffer absorberes fra tarmlumen og lagres.

Question 20

Hvad sker der med kulhydrater i den absorptive fase hos enmavede dyr?

Answer 20

I den apsorptive fase hos enmavede dyr kommer glukose til leveren fra tarmen, via. v. portae. Her omdannes glukosen til glukose-6-phosfat og herfra til glykogen som lagres. Når glykogenlagrene er fyldt op, omdannes glukose-6-fosfat i stedet til pyruvat som dannes videre til acetyl-CoA. Hvis der ikke er brug for energi, så omdannes acetyl-CoA til fedtsyrer, som omdannes til triglycerider - disse pakkes som VLDL og sendes via. blodet til fedtvæv.

Question 21

Hvad sker der i muskelvæv i den absorptive fase?

Answer 21

Når glukosekoncentrationen stiger i blodet, sekreteres der insulin fra pancreas. Disse laver flere GLUT-4 i muskelvæv, så mere glukose kan optages. Glukose omdannes her til glukose-6-fosfat og lagres som glykogen. Da muskel-celler ikke udtrykker glukose-6-fosfat er glukogenen kun til lokalt brug.

Question 22

Hvad sker der med aminosyrerne i muskelvævet?

Answer 22

Aminosyrer bruges i proteinsyntesen til at genopbygge det protein, der blev brugt i den foregående post-absorptive fase. Ellers lagres proteinerne blot som lagringsproteiner i muskelvævet.

Question 23

Hvordan opretholder carnivore blodsukker-homeostasen?

Answer 23

Carnivore indtager primært protein og er derfor afhængige af glukoneogenesen i leveren for at opretholde blodsukkerhomeostasen (deres glukoneogenese kører på aminosyrer). Denne kører ureguleret.

Question 24

Hvordan opretholder ruminanter glukosehomeostasen?

Answer 24

Ruminanter har glukoneogenesen som den primære kilde til glukose i blodet - denne kører på proprionat (VFA), men aminosyrer kan også indgå.

Question 25

Hvordan opretholder hesten glukosehomeostasen?

Answer 25

Hos hest kommer 60 % af glukosen fra glukoneogenesen, kørende fra proprionat absorberet i colon. De resterende 40 % optager hesten direkte fra colon.

Question 26

Hvad stimulerer glukagon til?

Answer 26

Glukagon virker modsat insluin og stimulerer glykogenolysen (glukagon –> glukose)

Question 27

Hvad sker der med aminosyrer i den absorptive fase?

Answer 27

Omkring 75 % af aminosyrerne i v. porate optages i leveren. De resterende 25 % går til proteinsyntese i perifere væv. I leveren går 20 % af aminosyrerne til proteinsynteser, imens 55 % udskilles med urinen (kun dem vi ikke skal bruge).
De essentielle aminosyrer (BCA) optages ikke af leveren, men går i muskulaturen. Her indgår de i syntesen af lagringsproteiner. Når kroppen mangler energi vil disse blive nedbrudt og deamnineret til alfa-ketosyrer som kan forbrændes i muskulaturen.

Question 28

Hvad sker der med størstedelen af aminosyrerne?

Answer 28

Størstedelen (55 %) deamineres og aminogruppen bliver brugt til at danne urea, mens carbonskelettet indgår i kulhydratmetabolismen. (gluconeogenesen)

Question 29

Hvad sker der med fedtsyrer i den absorptive fase?

Answer 29

Fedt optages fra tarmen som Frie Fede Syrer (FFA), monoglycerider og evt. diglycerider. I enterocytten dannes chylomicroner af triglycerider, cholesterol og proteiner. Chylomicroner kan transporteres i blodet. Fra blodet optages de af adipocytter vha. den lipase der sidder på endothelcellerne mod lumen i kapillærerne.

Question 30

Hvad sker der, hvis leverens glukogenlagre bliver fyldt op?

Answer 30

Hvis leverens glukogenlagre fyldes op, så omdannes glukose til pyruvat, der i mitochondrierne omdannes til acetyl-CoA og videre til citrat. Hvis der ikke er brug for mere energi, transporteres citrat ud fra mitochondrierne, hvor det tilbagedannes til acetyl-CoA og dette indgår så i syntesen af fedtsyre. Fedtsyresyntesen er en irreversibel process. Fedtsyrerne pakkes som VLDL til fedtvævet, hvor det lagres.

Question 31

Hvad sker der i den tidlige post-absorptive fase?

Answer 31

I den tidlige postabsorptive fase mobiliseres glukogen og lagringsproteiner i muskulaturen. Glykogen til glukose er den primære kilde til opretholdelse af glukosehomeostasen i den tidlige post-absorptive fase, men gluconeogenesen bidrager også med noget.

Question 32

Hvad sker der når blodsukkeret falder i den tidlige post-absorptive fase?

Answer 32

Når blodsukkeret falder sekreteres dder mindre insulin og sekretionen af glukagon vil stige. Dette stimulerer til nedbrydelse af glykogen (glykogenolyse), så der dannes glukose.

Question 33

Hvad sker der i muskelvævene i den tidlige post-absorptive fase?

Answer 33

I muskelvævene omdannes BCA til alfa-ketosyrer, som omdanens til ATP ved oxidativ fosforylering.
Aminogruppen overføres til pyruvat og danner alanin. Alanin transporteres så til leveren, hvor carbonskelettet indgår i glukoneogenesen og aminogruppen omdannes til urea. I andre væv end muskulatur er det glutamin og ikke alanin.

Question 34

Hvad sker der helt overordnet i den sene post-absorptive fase?

Answer 34

I den sene post-absorptive fase spares der på glukosen i stedet omstilles der til fedtforbrænding og leveren danner ketonstoffer. Triglycerider som lagres i den absorptive fase kan ikke tilbagedannes til glukose, i stedet omdannes det til ketonstoffer.

Question 35

Hvor dannes ketonstoffer i den sene post-absorptive fase?

Answer 35

De enmavede har udelukkende ketonstofdannelse i leveren, mens ruminanter også kan omdanne butyrat til beta-hydroxybutyrat i vomvæggen.

Question 36

Hvordan foregår dannelsen af ketonstoffer i leveren?

Answer 36

Lipolysen starter i fedtvævet, hvor triglycerider nedbryges til FFA. FFA transporteres fra fedtvævet som NEFA til leverens hepatocytter. Her omdannes NEFA til acyl-CoA, som omdannes til acetyl-CoA.
Hvis der er oxaloacetat tilstede i hepatocytterne kan acetyl-CoA indgå i Krebs’ cyklus. Dog bruges oxaloacetat i gluconeogenesen under faste og uden oxaloacetat kan acetyl-CoA ikke indgå i Krebs’ cyklus. I stedet omdannes acetyl-CoA til ketonstoffer, som transporteres ud i blodbanen.

Question 37

Hvad sker der med ketonstofferne efter de er blevet dannet og kommet ud i blodet?

Answer 37

Ketonstofferne i blodbanen kan bruges som energikilde af de fleste andre væv. Der dannes mange ketonstoffer under fasten og koncentrationen stiger. Dette gælder dog ikke koncentrationen af FFA, da deres transportkapacitet i blodet er begrænset af albumin - derfor vil koncentrationen af FFA falde efter et par dages faste, fordi albumin bliver mættet.

Question 38

Kan der opstå problemer ved længerevarende faste?

Answer 38

Ja. Den høje koncentration af ketonsotffer i blodet kan udholdes i noget tid, men fordi koncentrationen bliver ved med at stige vil der til sidst opstå ketose (ketoacidose) som er en følgesygdom af langvarig faste.

Question 39

Hvordan kan der opstå fedtlever under (længere tids) faste?

Answer 39

Leveren danner også fedt af den acetyl-CoA, der ikke danner ketonstoffer. Fedt dannes af acyl-CoA der ligger i cytoplasma, men hvis der er overskud af acetyl-CoA ophobes acyl-CoA i cytoplasma og det omdannes til fedt. Fedt transporteres fra leveren som VLDL.
Leveren modtager altså NEFA og eksporterer ketonstoffer og VLDL. Under faste vil VLDL blive sendt tilbage til leveren, fordi det ikke vil blive optaget i fedtvævet. Dette kan medføre fedtlever, hvis det står på i længere tid.

Question 40

Hvad sker der med musklerne under den post-absorptive fase?

Answer 40

Muskler forbrænder både ketonstoffer og fedtsyrer i fasteperioder, ved at omdanne dem til acetyl-CoA som kan indgå i Krebs’ cyklus. Aminosyrer i muskulaturen sendes som alanin til leveren for at indgå i glukoneogenesen. Under fasteperioder er det altså ketonstoffer og fedtsyrer der er energikilde i muskelvæv. Fedtsyrerne nedbrydes stadig vha. lipase fra VLDL, da lipase i muskelvæv ikke er insulinafhængige.

Question 41

Hvad er førsteprioriteten under fasten?

Answer 41

Det er at opretholde blodsukkerhomeostasen. Anden prioritet er at omstille til fedtforbrænding og på den måde spare på glukosen. Glukose vil altid være energikilde i hjernen, erythrocytterne og lakterende mammae.