college 12 Flashcards
(48 cards)
De belangrijkste functie van de myoadenylaat-(AMP)-deaminase reactie is
A. IMP produceren
B. ATP produceren
C. ervoor zorgen dat de adenylaatkinase-reactie wat langer door kan blijven lopen
D. ervoor zorgen dat de creatinekinase-reactie wat langer door kan blijven lopen
C
De reacties onder adenylate kinase and myoadenylate deaminase reaction leveren dus niet heel veel ATP op, maar zorgen er samen met de
de creatinekinase-reactie (B) wel voor dat reactie A kan blijven lopen: cross-bridge-ontkoppeling blijft mogelijk.
ATP-Productie (resynthese) is ook een belangrijk doel van
ANAEROBE GLYCOLYSE
Dit college zullen we echter ook zien dat reactie D vooral al ook doel heeft om glucosemoleculen zo te verbouwen (nl. tot pyruvaat) dat alle energie die er in glucose zit er door de mitochondriën wordt uitgehaald.
Per NAD+ worden
twee elektronen getransporteerd
voor tweede elektron moet ook een H+ worden opgenomen
hoe zit de omzetting van energie er kortboring uit?
glycolyse –> in het cytosol naar privaat 2xC3 –> anaeroob = 2xC3 naar lactaat en aeroob = 2xC2 met acetyl CoA met de citroenzuurcyclus in het mitochondriën
Bij hexokinase en fosfofructokinase (FFK) wordt een ATP geïnvesteerd! Dat is dus
2 ATP per glucosemolecuul dat uit het bloed komt. Vervolgens komt daar later 2x2 ATP terug, dus de glycolyse levert netto 2 ATP op per glucosemolecuul uit het bloed.
Voor glucose uit glycogeen is dit gunstiger:
-1 ATP + 4 ATP = 3 ATP per glucosemolecuul.
Er zijn twee isovormen van het enzym :
alfa-glycerolfosfaatdehydrogenase (=glycerol-3-fosfaatdehydrogenase): 1 in het cytosol en 1 aan de buitenkant van de mitochondriële membraan. NAD+ wordt teruggewonnen in het cytosol en twee elektronen (en 2 H+, waarvan 1 uit de oplossing) worden via FAD overgedragen op de ademhalingsketen (in geval van FADH2 aan Complex II,
dat de meeste reacties evenwichtsreacties zijn`;
D.w.z. dat afhankelijk van substraataanbod (aan de linkerkant van de reactie vergelijking, of in dit schema: aan de bovenkant) of productafname door de volgende reactie er al dan niet een netto flux zal optreden. Voor fosfoglucose-isomerase (tweede reactie) geldt dat er alleen een netto flux van glucose-6-fosfaat door dit enzym zal plaatsvinden (dus een netto omzetting van glucose-6-fosfaat naar fructose-6-fosfaat zal plaatsvinden) indien er fructose-6-fosfaat wordt weggenomen do
welke reacties zijn aflopend?
die van FFK (zo ook hexokinase en pyruvaatkinase) die wél sterk aflopend zijn (geen evenwicht). De FFK-reactie is sterk aflopend naar rechts: de ΔG van deze reactie is onder in vivo omstandigheden sterk negatief (-22kJ/mol). De ATP bij hexokinase en FFK is nodig, omdat er bij deze reacties een extra fosfaat wordt ingebouwd, en bij deze twee reacties dus niet om de ΔG negatief te krijgen.
Evenwichtsreactie:
ΔG is bijna 0. In vivo is ΔG net iets negatief (de reactie loopt naar rechts), omdat F6F als substraat dient voor de volgende reactie in de keten. Per ms worden er bv. 100 moleculen G6F in F6F omgezet, maar bijna net zoveel (nl. 90) F6F terug in G6F. De netto flux door deze reactie, bv. tijdens rustig hardlopen, zal dan 10 (100-90) moleculen per ms zijn (let op: de getallen zijn arbitrair).
wat is het fijne aan evenwichtsenzymen?
Dergelijke evenwichtsenzymen hebben een enorme overcapaciteit en kunnen moeiteloos veranderingen in energievraag opvangen. De hoeveelheden van deze enzymen verhogen d.m.v. training heeft dus niet veel zin, omdat ze al een overcapaciteit hebben en niet beperkend zijn voor de totale flux (door de glycolyse in dit voorbeeld).Bij een tempoversnelling kan zo’n evenwichtsenzym de grotere vraag naar ATP (waardoor de totale flux door de glycolyse moet toenemen) makkelijk aan (1B).
Evenwichtsenzymen hebben dus overcapaciteit als we hun flux beschouwen. Een verhoging van de hoeveelheid enzym door bv. training is daarom waarschijnlijk niet echt betekenisvol.
Bij niet-evenwichtsenzymen kan de flux
niet toenemen door meer substraat aan te bieden dan wel product weg te halen. bv. fosfofructokinase (FFK): de reactie is aflopend; ΔG is sterk negatief.
Dergelijke aflopende reacties (zoals FFK) zijn:
I. de flux-beperkende schakel voor de hele keten (in dit vb. de glycolyse)
II. het punt van regulatie van de flux door de hele keten (juist omdat ze
ongevoelig zijn voor veranderingen in de concentraties van substraat
en product)
drie reacties in de glycolyse zijn die geen evenwichtsreacties zijn (het evenwicht ligt in deze gevallen sterk rechts; ΔG is negatief): :
hexokinase, fosfofructokinase (FFK) en pyruvaatkinase. Voor deze enzymen geldt dat zij veel moeilijker hun flux kunnen verhogen dan de evenwichtsenzymen. Dit gebeurt bijvoorbeeld indien we tijdens het hardlopen versnellen en we dus graag per seconde meer glucose zouden willen omzetten in pyruvaat.
FFK is dus
snelheid-beprekrde schakel als gaat het om de totale flex door de glycose
Minstens zo belangrijk is echter dat dergelijke enzymen belangrijke regulatiepunten vormen
als het gaat om de flux door de glycolyse af te stemmen op de energievraag en bv. de capaciteit van de citroenzuurcyclus en de ademhalingsketen.
Stel: we gaan van rustig hardlopen over op een hoger tempo, terwijl FFK al een maximale flux had. Dan zouden we niet kunnen versnellen. Echter, indien de activiteit van het enzym FFK toch nog kan worden verhoogd, dan zou er wel een grotere flux mogelijk zijn. Dit laatste is gelukkig het geval (zie volgende slide).
Hoe zou de activiteit van FFK kunnen veranderen, zodat de flux
door de glycolyse door dit enzym kan worden gereguleerd?
Met andere woorden:
hoe wordt er zorg gedragen voor lage FFK-activiteit tijdens
rust en een verhoogde activiteit tijdens inspanning, of juist weer het afremmen van de activiteit bij extreme inspanning?
We zien dat voor FFK geldt dat het in de aanwezigheid van veel ATP minder fructose-6-fosfaat per ms omzet dan als de [ATP] laag is. ATP is een allosterische inhibitor van FFK, dus FFK werkt beter als [ATP] laag is (groene curve). Dat is mooi, want als [ATP] wat lager wordt tijdens inspanning, dan heeft de cel dus energie (ATP) nodig en is het dus handig om een grote flux door de glycolyse te krijgen.
Citraat (uit de citroenzuurcyclus) heeft ook een remmend effect. Citraat is een intermediair van de citroenzuurcyclus. Dus als [citrate] toeneemt betekent dit dat de citroenzuurcylus het acetylaanbod niet aankan: citraat (citroenzuur) ‘hoopt op’. Het heeft dus geen enkele zin meer om de glycolyse dan nog langdurig op volle toeren te laten draaien. En dus is het handig dat citraat een remmende werking heeft op FFK. Omgekeerd hebben ADP en AMP een stimulerende werking op FFK: tijdens sprintinspanning zullen [ADP] en [AMP] toenemen. Er is een grote vraag naar ATP, dus is het handig als de flux door glycolyse (tijdelijk) kan toenemen.
Omdat FFK het eerste rate-limiting enzym voor alle glucose-eenheden (die uit het bloed komen, maar ook die van glycogeen komen) in de glycolyse is, wordt FFK als de pacemaker van de glycolyse gezien (en niet bv. hexokinase, dat ook een aflopende reactie katalyseert).
PFK (FFK) is de ?
pacemaker (rate-limiting). Wordt de glycolyse
overbelast, dan ‘hopen substraten voor PFK (bv. G6P) op’.Dat FFK (PFK) de pacemaker is, blijkt ook als we voor en na een hoog-intensieve inspanning de substraatconcentraties in biopten bepalen. We zien dat er ‘ophoping’ ontstaat voor FFK: dus FFK is rate-limiting als het gaat om de totale flux door de glycolyse.
waarom wordt er lactaat gevormd?
Bij fermentatie van pyruvaat wordt alcohol gevormd (in gist).
Lactaat wordt gevormd indien de ATP-vraag groter is dan het aanbod uit de mitochondriën. Bij iedere tempoversnelling (en dus meestal ook bij de start van een inspanning) zal er dus lactaat gevormd worden. Dit gebeurt dus ook in aanwezigheid van voldoende zuurstof!!! Vandaar dat de term anaerobe glycolyse wat misleidend kan zijn.
-tempoversnelling
-bij de start
-hoog-intensief
(ook als er genoeg O2 is, maar max. capaciteit van mitochondriën is bereikt)
Wat gebeurt er met de pH bij de reactie van pyruvaat en melkzuur door lactaat dehyrdogenase?
Bij de vorming van melkzuur wordt een proton (H+) opgenomen!! Dit gaat dus een pH-daling (verzuring) tegen!
Toch is het wel zo dat de glycolyse op zich leidt tot een daling van de pH: de hexokinase-reactie en de FFK-reactie leveren beiden een proton op (dus van bloedglucose verzuur je meer dan van glucose uit glycogeen). Bovendien komt ook bij de ATP-hydrolyse een H+ vrij, waarvan er maar een deel gebufferd wordt door Pi (is afhankelijk van de pH: PO32- , of HPO42-, of H2Po4-)
De LDH-reactie is echter wel belangrijk als het erom gaat:
fight or flight! Ook al levert de glycolyse maar 2 of 3 ATP op per glucosemolecuul, de flux door de glycolyse is wel 2 tot 4 x zo hoog bij omzetting van pyruvaat naar melkzuur in vergelijking tot de maximale mogelijke flux als pyruvaat aeroob wordt verbrand via acetyl. Niet alleen stelt LDH de ‘ophoping’ van pyruvaat uit, maar belangrijker is dat er NAD+ wordt geregenereerd. NAD+ is nodig om de glycolyse te laten lopen.
Lactaat kan gebonden zijn aan
Na+ of K+. Als er H+ aan lactaat zit spreekt men van melkzuur (lactic acid). H+ en lactaat worden samen de cel uit getransporteerd door shuttle-eiwitten. H+ wordt in het bloed gebonden door Hb en bicarbonaat. Het lactaat-ion kan door andere cellen worden opgenomen als brandstof.
wat is LDH?
LDH is een evenwichtsenzym (enorme overcapaciteit). Het is dus geen interessant enzym in het kader van de regulatie of om bv. te bestuderen bij training.
