Biochemie 2 Samenvatting

Biochemie 2 samenvatting
Hoofdstuk 15: Vrije energie
ΔG
ΔG°
ΔG°´
Gibbs free energy
Gibbs free energy onder standaard condities 1M
ΔG° met H+ concentratie van 1x107 M (pH = 7)
(
[ ] [ ]
)
[ ] [ ]
R = 8.31 J mol-1 K-1
T = Absolute temperatuur in K
F(Faraday) = 96.485 KJ V-1 mol-1
ΔE°’ = Verschil in Voltage
n = Mol elektronen getransporteerd
Oxidatie  Het verlies van een elektron
Reductie  De opname van een elektron
Stofje dat e- Verliest  Reductor
Stofje dat e- opneemt  Oxidator
Staat: Gereduceerd Goxideerd
Malaat
+ NAD+
Type: Reductor
Oxidator
Geoxideerd
Gereduceerd
Oxyloacetaat + NADH + H+

Hoofdstuk 16: Koolhydraten
Suiker moleculen kunnen een Aldose of Ketose zijn. Suiker moleculen hebben Isomeren, dit zijn
spiegelbeelden van het molecuul. Zo’n spiegelbeeld heet een enantiomeer. In de natuur komen
suikermoleculen voor als cirkel, te zien met een Haworth projectie. Een 5-ring heet een Furanose en
een 6-ring een Pyranose.
In suiker moleculen zijn er twee mogelijkheden, D- of L- suikers, dit is te zien in Fischer
projecties. Bij D-suikers staat de –OH groep van het laatste chirale C atoom de rechter kant op bij
L-Suikers de linkerkant. Als de suiker een ring vorm heeft zijn er ook 2 manieren, te zien in Haworth
projectie, de α- en ß- vorm. Bij de α-vorm staat de –OH groep naar onderen en bij de ß-vorm staat de
–OH groep naar Boven. (ß(bèta) = Boven). Een belangrijk derivaat van suikers zijn aminosuikers.
ß-D-Glucose
Haworth Projectie
D-Glucose
Fischer projectie
Hoofdstuk 17: Glycolyse
In de ETK maken elektronen
dragers ATP:
1 NADH  2.5 ATP
1 FADH2  1.5 ATP
1 GTP  1 ATP
De glycolyse is de eerste stap voor het verbranden van suikers en vetten, zie H20. Het eindproduct
van de glycolyse is pyruvaat. In het begin van de glycolyse wordt Glucose geactiveerd, dit kost 2 ATP.
Door de hele glycolyse wordt 4 ATP gemaakt en 2 NADH, dat verder gebruikt wordt in de ETK. Netto
wordt door de glycolyse dus 4-2=2 ATP en 2.5x2=5 ATP gemaakt. Het eindproduct pyruvaat heeft drie
mogelijke wegen om te gebruiken voor energie:
- Anaerobische glycolyse, het reduceren tot Lactaat.
- Anaerboische fermentatie, het reduceren tot Ethanol + CO2
- Aerobische oxidatie, de citroenzuur cyclus
De stappen om van glucose pyruvaat te maken zijn als volgt:
1
2
3
4
Fosforylatie (kinase)
Isomerisatie (isomerase)
Fosforylatie (kinase)
Knippen (aldolase)
5
6
7
8
9
10
Isomerisatie (isomerase)
Dehydratie (dehydrogenase)
Fosforilatie (kinase)
Veranderen (mutase)
Dehydratatie (enolase)
Fosforylatie (kinase)
Glucose + ATP  Glucose-6-fosfaat + ADP
Glucose-6-fosfaat Fructose-6-fosfaat
Fructose-6-fosfaat + ATP  Fructose-1,6-bisfosfaat + ADP
Fructose-1,6-bisfosfaat  Dihydroxyacetonfosfaat
Glyceraldehyde-3-fosfaat
Dihydroxyacetonfosfaat  Glyceraldehyde-3-fosfaat
2 Glyceraldehyde-3-f + 2 NAD+  2 1,3bisfosfoglyceraat + 2 NADH
2 1,3-bisfosfoglyceraat + 2ADP  2 3-fosfoglyceraat + 2ATP
2 3-fosfoglyceraat  2 2-fosfoglyceraat
2 2-fosfoglyceraat  2 fosfoenolpyruvaat (PEP)
2 fosfoenolpyruvaat +2 ADP  2 pyruvaat + 2 ATP
Hoofdstuk 18: Opslag koolhydraten
Als opslag van glucose wordt in planten zetmeel gebruikt, in dieren en mensen is dit glycogeen.
Glycogeen is een polysacharide van glucose moleculen met α-1,4 of α-1,6 bindingen. De energie om
dit te maken komt van “Uridine Trifosfaat” (TPP) in plaats van ATP.
Pyruvaat kan ook omgezet worden in glucose, dit is niet het exact omgekeerde van de
glycolyse. Biotine is een drager voor CO2 dat er voor zorgt dat pyruvaat omgezet wordt in
oxaalazijnzuur (oxaloacetate). Oxaalazijnzuur kan weer omgezet worden in fosfoenolpyruvaat (PEP).
Het opbouwen van glucose heet glucogenesis.
Fructose-1,6-bisfosfaat is een allosterische activator voor fosfofructokinase en een inhibitor
voor bisfosfaat fosfatase. Dit zorgt er voor dat de glycolyse geactiveerd wordt en glucogenesis
gedeactiveerd.
Hoofdstuk 19: Citroenzuur cyclus
In de citroenzuur cyclus wordt pyruvaat verder geoxideerd onder aerobe omstandigheden. Door het
pyruvaat dehydrogenase complex wordt er van pyruvaat een CO2 afgebroken en een NADH gemaakt.
Pyruvaat + CoA-SH + NAD+  Acetyl-CoA + CO2 + H+ + NADH
Doordat deze reactie exergonisch is ontstaat er NADH dat weer gebruikt kan worden in de ETK om
2.5 ATP te maken.
Stappen van het pyruvaat dehydrogenase complex:
1
2
3
4
Pyruvaat wordt omgezet in CO2 en Acetyl-CoA door een dehydrogenase
Het covalent binden van de acetyl groep aan lipoic acid door dihydrolipoyl transacetylase.
Deze binding heet een thiol ester.
Deze stap wordt ook door dihydrolipoyl transacetylase gekataliseerd. CoA-SH valt de
thiol ester aan en de acetyl groep bindt er aan. De gereduceerde vorm van lipoic acid blijft
aan het enzym zitten.
Het coenzym FAD oxideerd de S-H bindingen tot S-S bindingen FAD wordt daarna geoxideerd
door NAD+ om NADH te maken.
Stappen van de citroenzuur cyclus:
1. Condensatie reactie tussen Acetyl-CoA en Oxaloacetaat, hierdoor ontstaat er Citryl-CoA. Citraat
synthase hydrolyseerd Citryl-CoA in citraat en CoA-SH.
2. Isomerisatie van citraat naar isocitraat door aconitase.
3. Isocitraat wordt gedehydrolyseerd door een dehydrogenase en er wordt een NADH gevormd.
Het stofje heet nu Ocalosuccinaat, dit stofje wordt gedecarboxileerd tot α-ketogluteraat.
4. α-ketogluteraat en CoA-SH maken samen Succinyl-CoA en CO2, er komt 1 NADH vrij. Deze reactie
wordt gekatalyseerd door het α-ketogluteraat dehydrogenase complex.
5. Succinyl-CoA wordt omgezet naar Succinaat en CoA-SH, hierbij ontstaat een GTP uit GDP en Pi.
De energie om GTP te maken komt uit de hydrolyse van Succinyl-CoA.
6. Succinaat wordt geoxideerd naar fumaraat door succinaat dehydrogenase. Hierbij wordt FADH2
gevormd.
7. Fumaraat wordt gehydroliseerd tot L-Malaat door Fumerase.
8. L-Malaat wordt geoxideerd tot Oxaloacetaat door malaat dehydrogenase en er ontstaat een
NADH.
De totaal reactie van de citroenzuur cyclus ziet er als volgt uit:
Pyruvaat + 4 NAD+ + FAD+ + GDP + Pi + 2 H2O  3 CO2 + 4 NADH + FADH2 + GTP + 4H+
Uiteindelijke ATP productie van 1 pyruvaat:
4 NADH  10 ATP
1 FADH2  1.5 ATP
1 GTP  ATP
12.5 ATP per pyruvaat molecuul, uit glucose komen 2 pyruvaat moleculen dus 25 ATP per glucose.
Hoofdstuk 20: Elektronen Transport Keten
De ETK, Elektronen Transport Keten, bestaat uit verschillende complexen:
Complex 1: NADH-CoQ oxidoreductase
Complex 2: Succinaat-CoQ oxidoreductase
Complex 3: CoQH2-Cytochroom-c oxidoreductase (Q-cyclus)
Complex 4: Cytochroom c oxidase
Complex 1: In complex 1 draagt NADH-CoQ oxidoreductase elektronen van NADH over naar CoQ. Het
overdragen van elektronen gebeurt in stappen. De eerste stap is het overdragen van een elektron
naar FMN (flavoprotein). Vanaf hier oxideerd Fe-S de FMN weer, en de gereduceerde vorm van Fe-S
protein doneert zijn elektron naar CoQ wat CoQH2 wordt. In dit complex worden 2 protonen
gepompt.
Complex2: In deze stap kataliseerd Succinaat-CoQ oxidoreductase elektronen overdracht van
Succinaat naar FMN. FMN wordt weer gereduceerd door Fe-S protein en deze reduceerd weer door
elektronen door te geven naar CoQ wat CoQH2 wordt. In dit complex worden 2 protonen gepompt.
LET OP: Complex 1 en 2 lijken erg op elkaar, het verschil is dat Complex 1 gebruikt maakt van NADH
en complex 2 van Succinaat.
Complex 3: CoQH2-Cytochroom-c oxidoreductase kataliseerd de oxidatie van CoQH2. Cytochromen
en Fe-S proteinen kunnen alleen elektronen overdragen, geen protonen. De eerste elektron wordt
overgedragen van CoQH2 naar Fe-S, waarna Fe-S weer geoxideerd wordt door Cyt c1. CoQ- is nu een
semichionen anion. Dit gebeurt 2x, er ontstaan dus 2 CoQ- moleculen. De twee CoQ- moleculen
reageren samen en er ontstaat een CoQ molekuul en een CoQH2 molekuul.
Complex 4: Cytochroom c oxidase katalyseert de laatste stap van de ETK, de overdracht van
elektronen van cyt c naar O2. Dit gebeurt doordat Cytochroom a, cytochroom b oxideerd. De
elektronen van cyt a worden overgebacht naar C2+ waarna Cyt a3 deze weer oxideerd. Als laatste stap
worden de elektronen overgedragen naar ½ O2.
Het verschil tussen elektronen dragers als NADH of FMN en Cytochromen is dat de cytochromen in
allerlei soorten organismen te vinden is. Alle cytochromen hebben een Heem (Fe) groep en zijn te
vinden in de mitochrondriën of Endoplasmatisch riticulum.
De fosforilatie van ADP naar ATP kost 30.5 KJ. Deze reactie wordt gekataliseerd door het eiwit ATP
Synthase (ATPase). Dit is een eiwit van de mitochondriën die door het hele membraan te vinden is.
Dit proces kan stop worden gezet door ontkoppelaars, een bekende is 2,4-dinitrofenol of antibiotica
als valinomicine. Alleen de ATPase stopt met werken, de ETK gaat gewoon door.
Een term genoemd P/O ratio wordt gebruikt om de ratio van gebruikte fosfor (P) tegenover zuurstof
(O). Van NADH is deze ratio 2.5 en FADH2 is deze 1.5.
De ontkoppelaars als dinitrofenol werken door elektronen op te nemen. Zelf is dinitrofenol een zuur,
de geconjugeerde base neemt de protonen op. Hierdoor verlaagt de [H+] en dus de pH. Antibioticum
ontkoppelaars werken als ionophores, ionen uitwisselaars. Deze molekulen zorgen ervoor dat ionen
vrij over het membraan kunnen. Zo verlaagt het verschil in [H+] gradiënt.
Hoofdstuk 21: vetverbranding
Lipiden als triglyceriden en fosfoacylglycerolen zijn de hoofdopslag van chemische energie in het
lichaam. Maar lipiden als sterolen worden gewoon uitgescheiden en niet gekataboliseerd. Het
katabolisme van vetten wordt gedaan door lipases en fosfolipases. In gif van slangen en spinnen zijn
deze eiwitten vaak ook te vinden, deze zorgen voor weefsel schade. Het activeren voor het
katabolisme van vetten gebeurt door hormonen als Adrenaline en door caffeïne.
De stappen van vetzuur oxidatie:
Stap 1: De vetzuur oxidatie begint met activatie van het vetzuur. De carboxyl groep van de vetzuur
maakt een thioester met CoA-SH. Dit vormt samen Acetyl-CoA. Het enzym dat dit kataliseerd heet
acetyl-CoA synthethase. De activatie vindt plaats in het cytosol van de cel, de rest vindt plaats binnen
de mitochondriën. Het activeren van een vetzuur kost 2 Pi, dit wordt van 1 ATP molecuul gehaalt.
ATP wordt dus AMP.
Stap 2: Acetyl-CoA kan wel over het buiten membraan van een mitochondrion maar niet over het
binnenmembraan. Om over het binnen membraan te gaan wordt de acetyl groep overgedragen naar
carnitine door carnitine acetyl transferase. Dit enzym heeft een specifieke grote van vetzuur nodig,
tussen de 14 en 18 C atomen. Acetyl-Carnitine wordt over het binnen membraan gehaalt door
Carnitine-Translocase. Hier wordt ook de acetyl groep weer overgedragen op CoA-SH van de inner
matrix.
In het binnen matrix van de mitochondrion vindt ß-oxidatie plaats, de volgende stappen zijn van het
proces ß-Oxidatie.
Stap 3: Acetyl-CoA wordt geoxideerd tot α-ß-onverzadigd acetyl-CoA (ß-enyl-CoA) met trans vorm
tussen dubbele bindingen. Dit wordt gekataliseerd door acetyl-CoA dehydrogenase en er ontstaat 1
FADH2 molecuul.
Stap 4: ß-enyl-CoA wordt gehydrateerd tot ß-hydroxyacyl-CoA door enoyl-CoA hydratase.
Stap 5: ß-hydroxyacyl-CoA wordt geoxideerd door ß-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase en maakt 1
NADH molekuul en ß-ketoacyl-CoA.
Stap 6: ß-ketoacyl-CoA wordt door thiolase omgezet tot Acyl-CoA en Acetyl-CoA.
Het aantal Acetyl-Coa gemaakt is gelijk aan de helft van de C moleculen in het vetzuur dat door de
ß-Oxidatie is gegaan. De Acetyl-CoA moleculen worden verder geoxideerd in de citroenzuur cyclus.
De ATP gegenereerd bij een vetzuur is niet alleen in de ß-Oxidase maar ook in de citroenzuur cyclus
en oxidatieve fosforylatie.
Stel: Een molecuul met 18 C atomen wordt geheel verbrandt. Met behulp van de ß-Oxidatie ontstaan
er 8 FADH2, 8 NADH en 9 Acetyl-CoA atomen. Voor elke Acetyl-CoA wordt in de krebs cyclus 1 FADH2,
3NADH en 1 GTP gemaakt. In totaal worden er 17 FADH2, 35 NADH en 9 GTP moleculen gemaakt.
FADH2 en NADH worden weer gebruikt in de ETK om ATP te maken:
17 FADH2  25.5ATP
35 NADH  87.5 ATP
9 GTP  9 ATP
In totaal worden er 122 ATP moleculen gemaakt van één vetzuur met 18 C atomen. Maar voor het
activeren van het vetzuur worden twee Pi moleculen gebruikt, dit staat gelijk aan 2 ATP. Uiteindelijk
worden er in totaal 120 ATP atomen uit een vetzuur met 18 C atomen gehaald.
Stofjes gerelateerd aan aceton, keton lichaampjes, worden geproduceerd als er een overschot
Acetyl-CoA ontstaat. Dit betekend dat er te weinig Oxaloacetaat is uit de glycolyse om mee te
reageren. Keton lichaampjes worden geproduceerd door 2 acetyl-CoA te laten reageren tot
Acetoacetyl-CoA. Acetoacetaat wordt weer geproduceerd door acetoacetyl-CoA te laten
condenseren met Acetyl-CoA. Dit vormt ß-hydroxyl-ß-methylglutaryl-CoA (HMG-CoA). HMG-CoA
lyase creëert dan acetoacetaat. Met dit stofje kan 2 dingen gebeuren. Een reductie reactie kan
ß-hydroxybutyraat maken of er gebeurt een spontane decarboxylatie tot aceton, wat vaak gebeurt
bij mensen met diabetus.

Download Report