leerdoelen
aan het einde van deze rubriek zult u in staat zijn om:
- verklaar de processen van glycolyse
- Beschrijf de route van een pyruvaatmolecuul door de Krebs-cyclus
- verklaar het transport van elektronen door de elektronentransportketen
- beschrijf het proces van ATP-productie door oxidatieve fosforylering
- vat het proces van gluconeogenese samen
koolhydraten zijn organische moleculen samengesteld uit koolstof, waterstof en zuurstof atomen. De familie van koolhydraten omvat zowel eenvoudige als complexe suikers. Glucose en fructose zijn voorbeelden van eenvoudige suikers, en zetmeel, glycogeen en cellulose zijn allemaal voorbeelden van complexe suikers. De complexe suikers worden ook polysachariden genoemd en zijn gemaakt van meerdere monosacharidemoleculen. Polysachariden dienen als energieopslag (bijv. zetmeel en glycogeen) en als structurele componenten (bijv. chitine in insecten en cellulose in planten).
tijdens de spijsvertering worden koolhydraten afgebroken tot eenvoudige, oplosbare suikers die door de darmwand naar de bloedsomloop kunnen worden getransporteerd om door het hele lichaam te worden getransporteerd. De koolhydraatvertering begint in de mond met de werking van speekselamylase op zetmeel en eindigt met monosachariden die door het epitheel van de dunne darm worden geabsorbeerd. Zodra de geabsorbeerde monosachariden naar de weefsels worden getransporteerd, begint het proces van cellulaire ademhaling (figuur 1). Deze sectie zal zich eerst op glycolyse concentreren, een proces waar de monosaccharide glucose wordt geoxideerd, vrijgevend de energie die in zijn banden wordt opgeslagen om ATP te produceren.
figuur 1. De cellulaire ademhaling oxideert glucosemolecules door glycolyse, de cyclus Krebs, en oxydatieve phosphorylation om ATP te produceren.
glycolyse
Glucose is de meest beschikbare energiebron van het lichaam. Nadat spijsverteringsprocessen polysachariden hebben afgebroken tot monosachariden, waaronder glucose, worden de monosachariden over de wand van de dunne darm getransporteerd naar de bloedsomloop, die ze naar de lever transporteert. In de lever geven hepatocyten de glucose door via de bloedsomloop of slaan overtollige glucose op als glycogeen. Cellen in het lichaam nemen de circulerende glucose op als reactie op insuline en brengen via een reeks reacties die glycolyse worden genoemd, een deel van de energie in glucose over op ADP om ATP te vormen (Figuur 2). De laatste stap in glycolyse produceert het product pyruvaat.
glycolyse begint met de fosforylering van glucose door hexokinase tot glucose-6-fosfaat. Deze stap gebruikt één ATP, die de donor van de fosfaatgroep is. Onder de werking van phosphofructokinase wordt glucose-6-fosfaat omgezet in fructose-6-fosfaat. Op dit punt doneert een tweede ATP zijn fosfaatgroep, die fructose-1,6-bisfosfaat vormt. Deze zes-koolstofsuiker wordt gesplitst om twee gefosforyleerde drie-koolstofmoleculen, glyceraldehyde-3-fosfaat en dihydroxyacetonfosfaat te vormen, die beide in glyceraldehyde-3-fosfaat worden omgezet. Het glyceraldehyde-3-fosfaat wordt verder gefosforyleerd met groepen gedoneerd door dihydrogeenfosfaat huidig in de cel om het drie-koolstofmolecuul 1,3-bisfosfoglyceraat te vormen. De energie van deze reactie komt van de oxidatie van (verwijdering van elektronen uit) glyceraldehyde-3-fosfaat. In een reeks reacties die tot pyruvate leiden, worden de twee fosfaatgroepen dan overgebracht naar twee ADPs om twee ATPs te vormen. Aldus, gebruikt de glycolyse twee ATPs maar produceert vier ATPs, die een netto aanwinst van twee ATPs en twee molecules van pyruvate opleveren. In aanwezigheid van zuurstof, gaat pyruvate verder aan de cyclus Krebs (ook genoemd de citroenzuurcyclus of tricarbonic zure cyclus (TCA), waar extra energie wordt gewonnen en doorgegeven.
Figuur 2. Tijdens de energieverslindende fase van glycolyse, worden twee ATPs verbruikt, die twee fosfaten aan de glucosemolecule overbrengen. Het glucosemolecuul splitst zich dan in twee drie-koolstofverbindingen, die elk een fosfaat bevatten. In de tweede fase wordt aan elk van de drie-koolstofverbindingen een extra fosfaat toegevoegd. De energie voor deze endergonische reactie wordt geleverd door de verwijdering (oxidatie) van twee elektronen uit elke drie-koolstofverbinding. Tijdens de energie-bevrijdende fase, worden de fosfaten verwijderd uit zowel drie-koolstofsamenstellingen en gebruikt om vier ATP molecules te produceren.
bekijk deze video om meer te weten te komen over glycolyse:
glycolyse kan in twee fasen worden onderverdeeld: energieconsumptie (ook chemisch primen genoemd) en energie-opbrengst. De eerste fase is de energieverslindende fase, zodat vereist het twee ATP molecules om de reactie voor elke molecule van glucose te beginnen. Nochtans, produceert het eind van de reactie vier ATPs, resulterend in een netto aanwinst van twee ATP-energiemolecules.
glycolyse kan worden uitgedrukt als de volgende vergelijking:
\text{Glucose}+2\text{ATP}+2\text{NAD}^{+}+4\text{ADP}+2\text{P}_{i}\to\text{Pyruvate}+4\text{ATP}+2\text{NADH}+2\text{H}^{+}
Deze vergelijking stelt dat glucose, in combinatie met ATP (de bron van energie), NAD+ (een co-enzym dat dient als een elektron acceptor) en anorganisch fosfaat, breekt in twee moleculen pyruvaat, het genereren van vier ATP-moleculen—voor een netto-opbrengst van twee ATP—en twee-energie-met NADH co-enzymen. De NADH die in dit proces wordt geproduceerd zal later worden gebruikt om ATP in de mitochondriën te produceren. Belangrijk, tegen het einde van dit proces, produceert één glucosemolecule twee pyruvate molecules, twee hoog-energie ATP molecules, en twee elektron-dragende NADH molecules.
de volgende discussies over glycolyse omvatten de enzymen die verantwoordelijk zijn voor de reacties. Wanneer glucose een cel binnendringt, voegt het enzym hexokinase (of glucokinase, in de lever) snel een fosfaat toe om het om te zetten in glucose-6-fosfaat. Een kinase is een type enzym dat een fosfaatmolecuul toevoegt aan een substraat (in dit geval glucose, maar het kan ook gelden voor andere moleculen). Deze omzettingsstap vereist één ATP en vangt hoofdzakelijk de glucose in de cel, die het verhinderen terug door het plasmamembraan over te gaan, waardoor glycolyse om te gaan. Het werkt ook om een concentratiegradiënt met hogere glucoseniveaus in het bloed dan in de weefsels te handhaven. Door deze concentratiegradiënt vast te stellen, kan de glucose in het bloed van een gebied met hoge concentratie (het bloed) naar een gebied met lage concentratie (de weefsels) stromen om te worden gebruikt of opgeslagen. Hexokinase wordt gevonden in bijna elk weefsel in het lichaam. Glucokinase daarentegen komt tot expressie in weefsels die actief zijn bij hoge bloedglucosespiegels, zoals de lever. Hexokinase heeft een hogere affiniteit voor glucose dan glucokinase en is daarom in staat glucose sneller om te zetten dan glucokinase. Dit is belangrijk wanneer de niveaus van glucose in het lichaam zeer laag zijn, aangezien het glucose toestaat om bij voorkeur naar die weefsels te reizen die het meer vereisen.
in de volgende stap van de eerste fase van de glycolyse zet het enzym glucose-6-fosfaat isomerase glucose-6-fosfaat om in fructose-6-fosfaat. Net als glucose is fructose ook een zes koolstofhoudende suiker. Het enzym fosfofructokinase-1 voegt dan nog een fosfaat toe om fructose-6-fosfaat om te zetten in fructose-1-6-bisfosfaat, nog een suiker uit zes koolstofatomen, met een ander ATP-molecuul. Aldolase breekt dan deze fructose af-1-6-bisfosfaat in twee drie-koolstofmoleculen, glyceraldehyde-3-fosfaat en dihydroxyacetonfosfaat. Het enzym triosefosfaatisomerase zet dan dihydroxyacetonfosfaat om in een tweede glyceraldehyde-3-fosfaatmolecuul. Daarom, tegen het einde van deze chemisch – priming of energie-consumerende fase, wordt één glucosemolecule opgesplitst in twee glyceraldehyde-3-fosfaatmoleculen.
de tweede fase van de glycolyse, de energieopbrengende fase, creëert de energie die het product is van de glycolyse. Glyceraldehyde-3-fosfaatdehydrogenase zet elk driekoolstofglyceraldehyde-3-fosfaat, geproduceerd tijdens de
energieverbruikende fase, om in 1,3-bisfosfoglyceraat. Deze reactie geeft een elektron vrij dat dan door NAD+ wordt opgepikt om een NADH molecuul te creëren. NADH is een high-energy molecule, zoals ATP, maar in tegenstelling tot ATP, wordt het niet gebruikt als energievaluta door de cel. Omdat er twee glyceraldehyde-3-fosfaatmolecules zijn, worden twee NADH molecules samengesteld tijdens deze stap. Elk 1,3-bisfosfoglyceraat wordt later gedefosforyleerd (d.w.z., wordt een fosfaat verwijderd) door fosfoglycerate kinase in phosphoglycerate 3. Elk fosfaat vrijgegeven in deze reactie kan één molecuul van ADP in één hoog – energie ATP molecuul omzetten, resulterend in een aanwinst van twee ATP molecules.
het enzym fosfoglyceraatmutase zet vervolgens de 3-fosfoglyceraatmoleculen om in 2-fosfoglyceraat. Het enolaseenzym handelt dan op de 2-phosphoglycerate molecules om hen in phosphoenolpyruvate molecules om te zetten. De laatste stap van glycolyse impliceert de dephosphorylation van de twee phosphoenolpyruvate molecules door pyruvate kinase om twee pyruvate molecules en twee ATP molecules te creëren.
samengevat, breekt één glucosemolecuul af in twee pyruvaatmoleculen, en creëert twee netto ATPMOLECULEN en twee nadhmoleculen door glycolyse. Daarom, produceert de glycolyse energie voor de cel en leidt tot pyruvate molecules die verder door de aërobe cyclus Krebs (ook genoemd de citroenzuurcyclus of tricarbonic zure cyclus) kunnen worden verwerkt; omgezet in melkzuur of alcohol (in gist) door fermentatie; of later gebruikt voor de synthese van glucose door gluconeogenesis.
anaerobe ademhaling
wanneer zuurstof beperkt of afwezig is, gaat pyruvaat een anaerobe route in. Bij deze reacties kan pyruvaat worden omgezet in melkzuur. Naast het produceren van een extra ATP, dient deze weg om de lage concentratie pyruvate te houden zodat blijft de glycolyse, en het oxideert NADH in nad+ nodig door glycolyse. In deze reactie vervangt melkzuur zuurstof als de uiteindelijke elektronenacceptor. Anaërobe ademhaling komt in de meeste cellen van het lichaam voor wanneer zuurstof beperkt is of mitochondria afwezig of niet functioneel zijn. Bijvoorbeeld, omdat de erytrocyten (rode bloedcellen) mitochondria missen, moeten zij hun ATP van anaërobe ademhaling produceren. Dit is een effectieve weg van ATP productie voor korte perioden, variërend van seconden tot een paar minuten. Het geproduceerde melkzuur verspreidt zich in het plasma en wordt naar de lever overgebracht, waar het via de Cori-cyclus weer wordt omgezet in pyruvaat of glucose. Evenzo, wanneer een persoon oefeningen, spieren gebruiken ATP sneller dan zuurstof kan worden geleverd aan hen. Ze zijn afhankelijk van glycolyse en melkzuurproductie voor een snelle ATP-productie.
aërobe ademhaling
in aanwezigheid van zuurstof kan pyruvaat de Krebs-cyclus binnengaan waar extra energie wordt geëxtraheerd als elektronen worden overgebracht van het pyruvaat naar de receptoren NAD+, GDP en FAD, waarbij kooldioxide een “afvalproduct” is (Figuur 3). NADH en FADH2 gaan elektronen over aan de keten van het elektronentransport, die de overgedragen energie gebruikt om ATP te produceren. Aangezien de eindstap in de keten van het elektronentransport, zuurstof de eindelektronacceptor is en water binnen mitochondria tot stand brengt.
Figuur 3. Klik om een grotere afbeelding te bekijken. Het proces van anaërobe ademhaling zet glucose in twee lactaatmoleculen in de afwezigheid van zuurstof of binnen erytrocyten die mitochondria missen. Tijdens aërobe ademhaling, wordt glucose geoxideerd in twee pyruvate molecules.
Krebs-Cyclus / citroenzuurcyclus / Tricarbonzuurcyclus
De tijdens de glycolyse gegenereerde pyruvaatmoleculen worden door het mitochondriale membraan getransporteerd naar de binnenste mitochondriale matrix, waar ze door enzymen worden gemetaboliseerd in een route die de Krebs-cyclus wordt genoemd (Figuur 4). De cyclus Krebs wordt ook algemeen genoemd de citroenzuurcyclus of de tricarbonic zuur (TCA) cyclus. Tijdens de cyclus Krebs, worden de hoog-energiemolecules, met inbegrip van ATP, NADH, en FADH2, gecreeerd. NADH en FADH2 gaan dan elektronen door de keten van het elektronentransport in mitochondria om meer ATP molecules te produceren.
Figuur 4. Tijdens de cyclus Krebs, wordt elk pyruvate die door glycolyse wordt geproduceerd omgezet in een molecule van twee koolstofacetyl CoA. Acetyl CoA wordt systematisch verwerkt door de cyclus en produceert hoog – energie NADH, FADH2, en ATP molecules.
bekijk deze animatie om de Krebs-cyclus te observeren.
het drie-koolstofpyruvaatmolecuul dat tijdens de glycolyse wordt gegenereerd, beweegt zich van het cytoplasma naar de mitochondriale matrix, waar het door het enzym pyruvaatdehydrogenase wordt omgezet in een twee-koolstof acetylco-enzym A (acetylcoa) – molecuul. Deze reactie is een oxidatieve decarboxylatiereactie. Het zet de drie-koolstof pyruvate in een twee-koolstof acetyl CoA molecuul om, vrijgevend kooldioxide en het overbrengen van twee elektronen die met NAD + combineren om NADH te vormen. Acetyl CoA gaat de cyclus Krebs in door met een vier-koolstofmolecule, oxaloacetate te combineren, om het Citraat van de zes-koolstofmolecuul, of citroenzuur te vormen, tegelijkertijd vrijgevend het coenzyme een molecuul.
Het zes-koolstofcitraatmolecuul wordt systematisch omgezet in een vijf-koolstofmolecuul en vervolgens een vier-koolstofmolecuul, eindigend met oxaloacetaat, het begin van de cyclus. Langs de weg, zal elke citraatmolecule één ATP, één FADH2, en drie NADH produceren. De FADH2 en NADH zullen het oxidatieve fosforylatiesysteem in het binnenste mitochondriale membraan binnendringen. Daarnaast levert de Krebs-cyclus de grondstoffen om eiwitten en vetten te verwerken en af te breken.
om de Krebs-cyclus te starten, combineert citraatsynthase acetylcoa en oxaloacetaat om een molecule van zes koolstofcitraten te vormen; CoA wordt later vrijgegeven en kan met een andere pyruvaatmolecule combineren om de cyclus opnieuw te beginnen. Het aconitase-enzym zet citraat om in isocitraat. In twee opeenvolgende stappen van oxidatieve decarboxylatie, worden twee molecules van CO2 en twee NADH molecules geproduceerd wanneer isocitrate dehydrogenase isocitraat in vijf-koolstof α-ketoglutarate omzet, die dan in vier-koolstof succinyl CoA Door α-ketoglutarate dehydrogenase wordt gekatalyseerd en omgezet. Het enzym succinyl CoA dehydrogenase zet dan succinyl CoA in succinaat om en vormt de high-energy molecule GTP, die zijn energie aan ADP overdraagt om ATP te produceren. Succinaatdehydrogenase zet vervolgens succinaat om in fumaraat, waarbij een molecuul van FADH2 wordt gevormd. Fumarase zet dan fumaraat in malaat om, die malaatdehydrogenase dan terug in oxaloacetaat omzet terwijl het verminderen van NAD + in NADH. Oxaloacetaat is dan klaar om te combineren met de volgende acetyl CoA om de Krebs cyclus opnieuw te starten (zie Figuur 4). Voor elke draai van de cyclus, worden drie NADH, één ATP (door GTP), en één FADH2 gecreeerd. Elke koolstof van pyruvate wordt omgezet in CO2, die als bijproduct van oxydatieve (aërobe) ademhaling wordt vrijgegeven.
oxidatieve fosforylering en de elektronentransportketen
de elektronentransportketen (ETC) gebruikt de NADH en FADH2 geproduceerd door de Krebs-cyclus om ATP te genereren. De elektronen van NADH en FADH2 worden overgebracht door eiwitcomplexen die in het binnenste mitochondrial membraan door een reeks enzymatische reacties worden ingebed. De elektronentransportketen bestaat uit een reeks van vier enzymcomplexen (Complex I – Complex IV) en twee co-enzymen (ubiquinon en cytochroom C), die fungeren als elektronendragers en protonpompen die worden gebruikt om H+ – ionen over te brengen in de ruimte tussen de binnen-en buitenmembranen van de mitochondriale membranen (Figuur 5). ETC koppelt de overdracht van elektronen tussen een donor (zoals NADH) en een elektron acceptor (zoals O2) met de overdracht van protonen (H+ ionen) over het binnenste mitochondriale membraan, die het proces van oxidatieve phosphorylation toelaten. In aanwezigheid van zuurstof, wordt de energie overgegaan, stapsgewijs, door de elektronendragers om geleidelijk de energie te verzamelen die nodig is om een fosfaat aan ADP vast te maken en ATP te produceren. De rol van moleculaire zuurstof, O2, is als eindelektronacceptor voor enz. Dit betekent dat zodra de elektronen door de gehele enz. zijn overgegaan, zij aan een andere, afzonderlijke molecule moeten worden overgegaan. Deze elektronen, O2 en H+ ionen uit de matrix vormen samen nieuwe watermoleculen. Dit is de basis voor uw behoefte om zuurstof in te ademen. Zonder zuurstof, elektron stroom door de ETC stopt.
Figuur 5. De elektronentransportketen is een reeks elektronendragers en ionenpompen die worden gebruikt om H+ – ionen uit de binnenste mitochondriale matrix te pompen.
bekijk deze video om meer te weten te komen over de elektronentransportketen.
de elektronen die vrijkomen uit NADH en FADH2 worden door elk van de dragers langs de keten doorgegeven, die worden verminderd wanneer ze het elektron ontvangen en geoxideerd wanneer ze het doorgeven aan de volgende drager. Elk van deze reacties geeft een kleine hoeveelheid
energie vrij, die wordt gebruikt om H+ – ionen door het binnenste membraan te pompen. De accumulatie van deze protonen in de ruimte tussen de membranen leidt tot een proton gradiënt met betrekking tot de mitochondriale matrix.
ook ingebed in het binnenste mitochondriale membraan is een verbazingwekkend eiwitporiëncomplex genaamd ATP synthase. Effectief is het een turbine die wordt aangedreven door de stroom van H+ – ionen over het binnenste membraan langs een gradiënt en in de mitochondriale matrix. Als de H + – ionen het complex doorkruisen, draait de as van het complex. Deze rotatie laat andere delen van ATP synthase toe om ADP en Pi aan te moedigen om ATP te creëren. Bij de berekening van het totale aantal ATP dat door aërobe ademhaling per glucosemolecule wordt geproduceerd, is het belangrijk om de volgende punten in gedachten te houden:
- een netto van twee ATP wordt geproduceerd door glycolyse (vier geproduceerd en twee verbruikt tijdens het energieverbruikende Stadium). Nochtans, worden deze twee ATP gebruikt voor het vervoer van NADH tijdens glycolyse van het cytoplasma in mitochondria wordt geproduceerd die. Daarom is de nettoproductie van ATP tijdens glycolyse nul.
- in alle fasen na de glycolyse moet het aantal geproduceerde ATP, NADH en FADH2 met twee worden vermenigvuldigd om weer te geven hoe elk glucosemolecuul twee pyruvaatmoleculen produceert.
- in de ETC, worden ongeveer drie ATP geproduceerd voor elke geoxideerde NADH. Nochtans, worden slechts ongeveer twee ATP geproduceerd voor elke geoxideerde FADH2. De elektronen van FADH2 produceren minder ATP, omdat ze beginnen op een lager punt in de ETC (Complex II) in vergelijking met de elektronen van NADH (Complex I) (Figuur 5).
daarom wordt voor elk glucosemolecuul dat in de aërobe ademhaling terechtkomt, een netto totaal van 36 ATP ‘ s geproduceerd (zie Figuur 6).
Figuur 6. Het koolhydraatmetabolisme impliceert glycolyse, de cyclus Krebs, en de keten van het elektronentransport.
gluconeogenese
gluconeogenese is de synthese van nieuwe glucosemoleculen uit pyruvaat, lactaat, glycerol of de aminozuren alanine of glutamine. Dit proces vindt voornamelijk plaats in de lever tijdens periodes van lage glucose, dat wil zeggen, onder omstandigheden van vasten, verhongering en koolhydraatarme diëten. Dus de vraag kan worden gesteld waarom het lichaam iets zou creëren dat het net een behoorlijke hoeveelheid inspanning heeft besteed om af te breken? Bepaalde belangrijke organen, waaronder de hersenen, kunnen alleen glucose als energiebron gebruiken; daarom is het essentieel dat het lichaam een minimale bloedglucoseconcentratie handhaaft. Wanneer de bloedglucoseconcentratie onder dat bepaalde punt daalt, wordt nieuwe glucose gesynthetiseerd door de lever om de bloedconcentratie naar normaal te verhogen.
gluconeogenese is niet alleen het omgekeerde van glycolyse. Er zijn enkele belangrijke verschillen (Figuur 7). Pyruvaat is een gemeenschappelijk uitgangsmateriaal voor gluconeogenese. Eerst wordt pyruvaat omgezet in oxaloacetaat. Oxaloacetaat dient dan als substraat voor het enzym phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK), dat oxaloacetaat in phosphoenolpyruvate (PEP) omzet. Van deze stap, is gluconeogenesis bijna het omgekeerde van glycolyse. PEP wordt terug omgezet in phosphoglycerate 2, die in phosphoglycerate 3 wordt omgezet. Dan, wordt 3-phosphoglycerate omgezet in 1,3 bisfosfoglycerate en dan in glyceraldehyde-3-fosfaat. Twee moleculen glyceraldehyde-3-fosfaat combineren dan om fructose te vormen-1-6-bisfosfaat, dat wordt omgezet in fructose-6-fosfaat en vervolgens in glucose-6-fosfaat. Tenslotte genereert een reeks reacties zelf glucose. Bij gluconeogenese (in vergelijking met glycolyse) wordt het enzym hexokinase vervangen door glucose-6-fosfatase en het enzym fosfofructokinase-1 vervangen door fructose-1,6-bisfosfatase. Dit helpt de cel om de glycolyse en gluconeogenese onafhankelijk van elkaar te regelen.
zoals in het kader van de lipolyse zal worden besproken, kunnen vetten worden afgebroken tot glycerol, dat gefosforyleerd kan worden tot dihydroxyacetonfosfaat of DHAP. DHAP kan de glycolytische weg ingaan of door de lever als substraat voor gluconeogenese worden gebruikt.
Figuur 7. Klik om een grotere afbeelding te bekijken. Gluconeogenesis is de synthese van glucose uit pyruvaat, lactaat, glycerol, alanine, of glutamaat.
veroudering en metabolisme van het lichaam
het metabolisme van het menselijk lichaam neemt na de leeftijd van 30 jaar bijna 2 procent per decennium af. Veranderingen in de lichaamssamenstelling, waaronder verminderde spiermassa, zijn meestal verantwoordelijk voor deze afname. Het meest dramatische verlies van spiermassa, en de daaruit voortvloeiende daling van de stofwisseling, vindt plaats tussen 50 en 70 jaar oud. Verlies van spiermassa is het equivalent van verminderde kracht, die de neiging heeft om senioren te remmen van het aangaan van voldoende fysieke activiteit. Dit resulteert in een positief-feedback systeem waar de verminderde fysieke activiteit leidt tot nog meer spierverlies, verdere vermindering van de stofwisseling.
Er zijn verschillende dingen die kunnen worden gedaan om algemene dalingen in het metabolisme te helpen voorkomen en om terug te vechten tegen de cyclische aard van deze dalingen. Deze omvatten het eten van ontbijt, het eten van kleine maaltijden vaak, het consumeren van veel mager eiwit, drinkwater om gehydrateerd te blijven, sporten (met inbegrip van krachttraining), en het krijgen van voldoende slaap. Deze maatregelen kunnen helpen voorkomen dat de energieniveaus dalen en de drang naar verhoogd calorieverbruik van overmatig snacken beperken. Hoewel deze strategieën niet gegarandeerd zijn om het metabolisme te handhaven, helpen ze spierverlies te voorkomen en kunnen ze de energieniveaus verhogen. Sommige deskundigen suggereren ook het vermijden van suiker, wat kan leiden tot overtollig vet opslag. Pittig voedsel en groene thee kunnen ook gunstig zijn. Omdat stress activeert cortisol release, en cortisol vertraagt metabolisme, het vermijden van stress, of op zijn minst het beoefenen van ontspanningstechnieken, kan ook helpen.
hoofdstuk Overzicht
metabole enzymen katalyseren katabole reacties die koolhydraten in voedsel afbreken. De vrijgekomen energie wordt gebruikt om de cellen en systemen die deel uitmaken van je lichaam van stroom te voorzien. Overtollige of niet-gebruikte energie wordt opgeslagen als vet of glycogeen voor later gebruik. Koolhydraatmetabolisme begint in de mond, waar het enzym speekselamylase complexe suikers begint af te breken in monosachariden. Deze kunnen dan over het intestinale membraan in de bloedbaan en vervolgens naar lichaamsweefsels worden getransporteerd. In de cellen wordt glucose, een zes-koolstofsuiker, verwerkt door een opeenvolging van reacties in kleinere suikers, en de energie die in het molecuul wordt opgeslagen wordt vrijgegeven. De eerste stap van koolhydraatkatabolisme is glycolyse, die pyruvate, NADH, en ATP produceert. Onder anaërobe voorwaarden, kan pyruvate in lactaat worden omgezet om glycolyse te houden werken. Onder aërobe voorwaarden, gaat pyruvate de cyclus Krebs, ook genoemd de citroenzuurcyclus of tricarbonic zure cyclus in. Naast ATP, produceert de cyclus Krebs hoog-energie FADH2 en NADH molecules, die elektronen aan het oxidatieve phosphorylation proces verstrekken dat meer hoog-energie ATP molecules produceert. Voor elke molecule van glucose die in glycolyse wordt verwerkt, kan een netto van 36 ATPs door aërobe ademhaling worden gecreeerd.
onder anaërobe omstandigheden is de ATP-productie beperkt tot die welke door glycolyse worden gegenereerd. Terwijl een totaal van vier ATPs door glycolyse worden geproduceerd, zijn twee nodig om glycolyse te beginnen, zodat is er een nettoopbrengst van twee ATP molecules.
in omstandigheden met een laag glucosegehalte, zoals vasten, verhongering of koolhydraatarme diëten, kan glucose worden gesynthetiseerd uit lactaat, pyruvaat, glycerol, alanine of glutamaat. Dit proces, genoemd gluconeogenesis, is bijna het omgekeerde van glycolyse en dient om tot glucosemolecules voor glucose-afhankelijke organen, zoals de hersenen te leiden, wanneer de glucoseniveaus onder normaal dalen.
zelfcontrole
beantwoord de vraag(en) hieronder om te zien hoe goed u de onderwerpen begrijpt die in de vorige sectie werden behandeld.
kritische Denkvragen
- verklaren hoe glucose wordt gemetaboliseerd om ATP te produceren.
- bespreek het mechanisme dat cellen gebruiken om een concentratiegradiënt te creëren om continue opname van glucose uit de bloedbaan te garanderen.
glossarium
polysachariden: complexe koolhydraten bestaande uit vele monosachariden
monosacharide: kleinste monomeer suikermolecuul
speekselamylase: spijsverteringsenzym dat in het speeksel wordt aangetroffen en de vertering van koolhydraten in de mond begint
cellulaire ademhaling: productie van ATP uit glucoseoxidatie via glycolyse, de Krebs-cyclus en oxidatieve fosforylering
glycolyse: reeks metabole reacties die glucose afbreekt tot pyruvaat en ATP
pyruvaat produceert: drie-koolstof eindproduct van glycolyse en uitgangsmateriaal dat wordt omgezet in acetylcoa dat in de
komt Krebs-cyclus: ook wel de citroenzuurcyclus of de tricarbonzuurcyclus genoemd, zet pyruvaat om in CO2 en high-energy FADH2, NADH en ATP moleculen
citroenzuurcyclus of tricarbonzuurcyclus (TCA): ook wel de Krebs-cyclus of de tricarbonzuurcyclus genoemd; zet pyruvaat om in CO2 en high-energy FADH2, NADH en ATP moleculen
energieverslindende fase, eerste fase van glycolyse, waarin twee moleculen van ATP is nodig om de reactie te starten
glucose-6-fosfaat: gefosforyleerde glucose geproduceerd in de eerste stap van de glycolyse
hexokinase: mobiele enzym, gevonden in de meeste weefsels, die zet glucose om in glucose-6-fosfaat na opname in de cel
Glucokinase: cellularenzyme, gevonden in de lever omgezet in glucose in glucose-6-fosfaat na opname in de cel
energie-opbrengst fase: de tweede fase van de glycolyse, waarin energie wordt geproduceerd
terminale elektronen acceptor: De ATP-productie traject waarin elektronen worden doorgegeven door middel van een serie van oxidatie-reductie reacties die vormen water en geeft een proton gradiënt
Krebs-cyclus: ook wel de citroenzuurcyclus of de tricarboxylic acid cycle, pyruvaat omgezet in CO2 en hoge-energie FADH2, NADH en ATP moleculen
elektron transport keten (ETC): de ATP-productie traject waarin elektronen worden doorgegeven door middel van een serie van oxidatie-reductie reacties die vormen water en geeft een proton gradiënt
oxidatieve fosforylering: proces dat zet een hoge-energie-NADH en FADH2 in ATP
ATP-synthase eiwit: porie-complex, dat maakt ATP
Gluconeogenese: proces van glucose synthese van pyruvaat of andere moleculen