college 13 Flashcards
(53 cards)
Het omzetten van 1 molecuul glucose, afkomstig uit spierglycogeen, naar pyruvaat levert in de glycolyse netto op: A. 2 moleculen pyruvaat en 2 ATP B. 2 moleculen pyruvaat en 3 ATP C. 1 molecuul pyruvaat en 1 ATP D. 1 molecuul pyruvaat en 1.5 ATP
B
Elektronen uit citroenzuurcyclus moeten ‘verwerkt’ worden door oxidatieve fosforylering
(=ademhalingsketen). De flux door de c.z.c. moet zich aanpassen aan de capaciteit
van de oxidatieve fosforylering:
het heeft geen zin om meer elektronen aan te bieden
dan er ‘verwerkt’ kunnen worden (op O2 overgedragen kunnen worden)
De elektronen worden vervolgens gebruikt om een protongradiënt over de mitochondriële binnenmembraan op te bouwen. Die protongradiënt wordt dan uiteindelijk gebruikt om ATP te synthetiseren.
hoeveel atp komt hierbij vrij?
1 acetyleenheid levert op deze manier dus 9 ATP op!
In welk opzicht is het nog meer handig dat de pyruvaatdeydrogenase-reactie gereguleerd kan worden? (denk hierbij aan het type brandstof)
Bij een toename van vetten als energiebron, bv. t.g.v. een meer vetrijk dieet of trainingen op lage intensiteit, worden er meer acetyl-units afkomstig uit vetzuren aangeboden en dan kan de aanvoer uit suikers (via PDC) dus geremd worden. Vetten zijn er in overvloed, op suikers is het lichaam zuinig.
welke reactie is onomkeerbaar?
van pyruvaat naar acetyl CoA met PDC
Pyruvate Dehydrogenase Complex
wat is dit?
PDC is een complex enzym. Het C-atoom wordt uit pyruvaat gesloopt, waarbij de drie enzymen en de 5 co-enzymen nodig zijn. Deze enzymen en reacties hoef je niet te kennen. Wel moet je weten dat PDC in een actieve en een inactieve vorm voorkomt
3 enzymes
5 coenzymes
Stijging van de [acetyl-CoA] en [NADH] betekent dat ?
de citroenzuurcyclus
het acetyl-aanbod niet kan verwerken, dus PDC moet geremd worden. Dit gebeurt door PDC-kinase te activeren: hierdoor komt het PDC-enzym in zijn inactieve vorm.
De flux door de citroenzuurcyclus wordt voor een belangrijk deel gereguleerd door het ?
Pyruvaat-DehydrogenaseComplex.
Het PDC komt in 2 vormen voor:
met een fosfaat (gefosforyleerd) is het inactief, als de fosfaat eraf wordt gehaald (door PDC-fosfatase) wordt het enzym actief. Fosfatase wordt actief door Ca2+. Dus tijdens spiercontracties wordt PDC actief
PDC is een voorbeeld van een enzym dat door covalente modificatie wordt gereguleerd. wat betekent dit?
Het activeren dan wel inhiberen van enzymen d.m.v. van covalente modificatie gebeurt vaak door fosforylering. In dit geval worden de fosfatase en de kinase op hun beurt allosterisch gereguleerd (zoals we dat eerder zagen bij FFK) door respectievelijk Ca2+ (voor de fosfatase) en door bv. pyruvaat, acetyl-CoA en NADH (voor de kinase).
Let erop dat in deze slide (b) het enzym juist actief wordt dor de fosfaatgroep die eraan koppelt, terwijl PDC (zie vorige slide) juist inactief wordt door koppeling van een fosfaatgroep.
Covalente modificatie is een sleutelconcept in de biochemische regulatie. Hoezo?
Er is bv. aangetoond dat, in reactie op zware krachttraining, er twee kinases in de Z-lijnen van de sarcomeren worden gefosforyleerd (striated muscle-specific serine/threonine protein kinase (SPEG) and obscurin) en men denkt dat deze kinases wel eens een belangrijke rol zouden kunnen spelen bij de koppeling tussen mechanische belasting en de toename in eiwitsynthese (b.v. via de mTOR-route, zie college Richard Jaspers)*
Overigens wordt ook van titine verondersteld dat het een belangrijke rol speelt in wat men de ’’mechanotransduction’’ noemt, omdat ook titine op specifieke plaatsen wordt gefosforyleerd in reactie op spiercontracties.
c.z.c. wordt geremd:
bv.
1.In rust: [ATP] hoog
2.Tijdens maximale inspanning:
[NADH] hoog (de ademhalingsketen
kan het aanbod niet aan)
3. Net na inspanning: stijging ATP
daling VO2 (stijging NADH)
De citroenzuurcyclus zelf is niet sterk gereguleerd. De citroenzuurcyclus wordt vooral bij de ingang (PDC) sterk gereguleerd, al kun je hier zien dat er ook op andere plekken nog wel regulatie plaatsvindt. In elk geval is het zo dat indien [ATP] in de spiercel hoog is (in rust) dan?
de flux door de cyclus geremd wordt.
Ook indien NADH hoog is wordt de cyclus ?
geremd. Dit komt bv. voor tijdens (zware) inspanning, als de oxidatieve fosforylering het aangeboden NADH niet snel genoeg kan verwerken, bv. omdat de oxidatieve fosforylering al op zijn maximale capaciteit (VO2,max) draait. Echter, ook als we rustiger lopen zal bij iedere tempoversnelling de oxidatieve fosforylering een paar seconden nodig hebben om zijn flux ter verhogen. Hierbij moet je bedenken dat tijdens inspanning een (dreigende) daling in ATP het eerst optreedt bij de crossbridges, dus creatinekinase en ook de glycolyse (beiden in het cytosol bij de crossbridges) reageren het snelst
waarom duur het een paar seconden voordat de zuurstofopname omhoog gaat?
De mitochondriën liggen op enige afstand (de meeste onder de celmembraan) en het duurt dus een paar seconden voordat ook bij de mitochondriën een daling in [ATP] (en dus stijging in [ADP]) optreedt. We zullen nog zien dat, net als de glycolyse en de citroenzuurcyclus, ook de mitochondriële ademhaling wordt gereguleerd door de ATP/ADP-ratio. Vandaar dat het bij een tempoversnelling een paar seconden duurt voordat de zuurstofopname omhoog gaat (hetgeen natuurlijk alleen kan indien we nog niet op VO2,max inspannen). De voor de tempoverhoging benodigde extra energie wordt in dat geval (tijdelijk) geleverd door de glycolyse. De glycolyse kan zijn flux tijdelijk verhogen door pyruvaat snel om te zetten in lactaat (waarbij NAD+ beschikbaar komt). Lopen we te lang op een te hoog tempo, dan kan ook de glycolyse de extra ATP niet meer opbrengen.
Een te hoge flux door de glycolyse leidt nl. tot ?
een daling van de pH en FFK werkt niet goed in een zuur milieu, dus de flux door de glycolyse zal ook automatisch weer afnemen en kan zelfs (tijdelijk) onder de flux van voor de tempoversnelling terechtkomen. Noodgedwongen moeten we ons tempo aanpassen. Bij schaatsen en wielrennen zegt men dan bv. dat de sporter zichzelf heeft ‘opgeblazen’.
‘fats burn in the flames of carbohydrates’:
je hebt pyruvaat nodig om c.z.c.-intermediairs aan te vullen
Citroenzuurcyclus-intermediairs hebben niet het eeuwige leven (ze raken beschadigd en moeten vervangen worden). Daarnaast zijn ze (vooral in rust, tijdens herstel) betrokken (worden ze gebruikt) bij allerlei andere reacties (rode pijlen).
Succinyl-CoA wordt gebruikt in
hemoglobine en myoglobine
De groene pijl geeft aan dat tijdens inspanning een deel van de pyruvaat direct wordt omgezet in …(door pyruvaatcarboxylase, zie reactie 2 op de volgende slide) om ervoor te zorgen dat er .. aanwezig blijven om een hoge flux te handhaven.it maakt direct duidelijk dat het niet mogelijk is om alleen te lopen op …, waarbij alle … door vetten zou worden geleverd. Er moeten altijd …verbrand worden om (bv. via pyruvaat) de [citroenzuurcyclus-intermediairs] op peil te houden: ‘fats burn in the flames of carbohydrates’.
oxaloacetaat, voldoende intermediairs, vetverbranding, acetyl , koolhydraten
Met betrekking tot de verbranding van vetten is er in het inspanningsfysiologisch georiënteerde onderzoek veel te doen over de functie van het shuttle-eiwit carnitine.
Carnitine wordt bijna volledig door de lever gemaakt, maar ligt vervolgens voor 90% opgeslagen in de spieren, waar het twee functies heeft:
- Het transporteert lange ketens van acetyl-CoA, afkomstig van vetzuren vanuit het cytosol, over de binnenmembraan van de mitochondriën, waar deze units in de matrix uiteindelijk (na omzetting in acetyl-units in de beta-oxidatie) verder verwerkt kunnen worden via de citroenzuurcyclus;
- Het buffert (bindt) acetyl-units afkomstig uit de glycolyse wanneer deze niet snel genoeg worden verwerkt in de citroenzuurcyclus.
wat is de relatie van het hart en Carnitine?
Het hart functioneert in rust bijna volledig op vetverbranding en het dus niet vreemd dat de carnitine-concentratie in het hart relatief hoog is.
Meldonium (veel gebruikt in de periode 2010-2016 door met name ook Russische sporters) verstoort de vorming van carnitine en het gebruik van Meldonium verlaagt hierdoor het aandeel van de vetverbranding voor energieproductie.
wat gebeurt als je Carnitine inneemt?
Door carnitine-inname lijkt de carnitineconcentratie in de spieren (en daarmee het aandeel van de vetverbranding in rust en tijdens inspanning met lage intensiteit) toe te kunnen nemen.
anaplerotische reacties?
Citroenzuurcyclus-intermediairs moeten dus weer worden aangevuld. Dit gebeurt door zgn. anaplerotische reacties
oxidatieve fosforylering =
elektronentransportsysteem (of ademhalingsketen) + ATP-synthase
