Zoëlho, op naar een bewuste levensstijl.

Energieleverende processen

 

Top

 

 

Overzicht van de energieleverende processen :

In de

 

 

      • eerste seconden : onmiddellijke energiebron door kleine reserve ATP (zonder O2, alactisch) ;

 

      • tussen eerste 10 à 30 seconden :  ADP ---> AMP + Pi

 

Creatine + Pi ---> creatine kinase (CK) ---> Fosfocreatine

 

Fosfocreatine +  ADP ---> creatine kinase (CK)  ---> creatine + ATP (substraat fosforylatie) (anaeroob en alactisch) ;

 

Fosfocreatine vertegenwoordigt, via ATP, een snel bruikbare brandstof voor spieren en andere organen zoals de hersenen (alactisch aeroob metabolisme). Het creatine-(fosfo)kinase (CK of CPK) katalyseert de omzetting van creatine naar fosfocreatine (ATP ---> ADP). ATP kan ook terug worden geregenereerd met behulp van het enzym creatinekinase uit ADP + Pi  .

 

De reserve fosfocreatine is echter maar voldoende voor een korte inspanning. Deze energieproductievorm maakt al snel plaats (na een tiental seconden) voor andere energieleverende processen : de afbraak van glucose in melkzuur (lactisch anaeroob metabolisme) tot dat, na ongeveer 2 minuten en tot het einde van de inspanning, de cellulaire respiratieketen (aeroob metabolisme) de energieproductie overneemt en verzekert.

 

Substraatfosforylatie wordt gebruikt door erythrocyten (bezitten geen mitochondria) en door spiercellen bij gebrek aan zuurstof. Maar ook door kankercellen tgv structurele en functionele mitochondriale afwijkingen (met glutamine als preferentieel substraat). Zie ook : "Warburg-theorie".

 

      • na 30 seconden :

 

glucose ---> 2 lactaat ---> 4 ATP (anaerobe glycolyse) (zonder O2, melkzuur pathway) ;

 

      • na 2 à 3 minuten :

 

glucose (glycolyse) ---> pyruvaat ---> AcCoA

 

of

 

vetten (na lipolyse met lipase) ---> bèta-oxidatie van vetzuurgedeelte van TAG)  ---> AcCoA

 

--->

 

AcCoA ---> citroenzuurcyclus + O2 ---> 38 ATP (oxidatieve fosforylatie in de aerobe glycolyse, zuurstof pathway, met vit B1 als cofactor) + CO2 (---> longen) + H2O

 

Of vereenvoudigd :

 

Glucose, vetten (TAG)  ---> AcCoA  +  O2  (longen)  --->  ATP  +  CO2 (---> longen)  +  H2O

 

Geleidelijk aan zal het anaeroob energiesysteem (zowel lactisch als alactisch) ingeschakeld worden om bijkomend ATP te leveren. De anaerobe afbraak van glycogeen (en glucose) heeft echter een veel lager ATP-rendement dan de aerobe afbraak ervan (4 moleculen ATP vs 38 moleculen ATP).

 

Omdat het vermogen (de hoeveelheid arbeid die per tijdseenheid geleverd kan worden) van het anaerobe energiesysteem veel groter is dan dat van het aeroob energiesysteem, schakelt het organisme tijdens oplopende (of zware) inspanningen automatisch meer en meer over op het anaerobe (lactisch) energieleveringssysteem. Dit proces kan men slechts beperkte tijd aanspreken omdat de capaciteit ervan beperkt is.

 

Tijdens de anaerobe lactische energielevering neemt de verzuring van de spieren (= toename van H+ ionen en dus door pH-daling) stelselmatig toe, met vorming van melkzuur als gevolg. Hoewel het lactaat voor een stuk door de spieren wordt verbruikt (gluconeogenese), is de hoeveelheid daarvoor nu te groot en komt een deel ervan in het bloed terecht.

 

Bij maximale inspanningen wordt hooguit 60% van alle spiervezels ingezet. Toch bereikt het gevoel van vermoeidheid dan al een maximaal niveau. Op dat vlak houdt het organisme dus altijd een zekere reserve, ongetwijfeld vanuit een overlevingsreflex. Een reserve om al je lichaamsfuncties te blijven laten werken. Voor de reserve op is, duwt ons brein met het vermoeidheidsgevoel ons ermee op te houden. Ga je die grens verleggen met doping, dan loop je gevaar...

 

 

      • bij glucose tekort :

 

lactaat, glycerol (rest van TAG), alanine, pyruvaat  ---> glucose (gluconeogenese) ---> ATP

 

Noot :

 

Het zout van melkzuur (= lactaat) wordt in het bloed bepaald om na te gaan met welke intensiteit de grootste accumulatie van melkzuur in de spieren plaats vindt. Naast de maximale zuurstofopname is de lactaatvorming zeer representatief om het uithoudingsvermogen van (duur)sporters te bepalen. Het punt waarop een individu overgaat van aeroob naar anaeroob trainen noemt men de "individuele anaerobe drempel", welke overeen komt met de uithoudingsgrens (inspanningsdrempel) van het individu en wordt theoretisch bepaald op 60% van de maximale hartfrequentie (MHF). Hoe beter men loopt, hoe verder deze drempel ligt (zie ook : "Voeding en sport").  Boven deze waarden wordt de individuele anaerobe drempel overschreden. Wordt het melkzuur niet verwijderd dan treedt spierkramp op.

 

 

 

      • rechtstreeks : glucose  ---> ATP (via aerobe of anaerobe glycolyse) ;

 

      • bij glucose tekort :

 

lactaat, glycerol, alanine, pyruvaat  ---> glucose (gluconeogenese) ---> ATP ;

 

      • enkel bij ernstig glucose-tekort :

 

        • glutamine (Gln) gaat door de hersenbarrière en kan daar optreden als energiebron ;

        • ketonlichamen : uit vetten ;

 

 

 

      • erytrocyten werken voor hun energievoorziening uitsluitend met glucose via anaerobe glycolyse (RBC bezitten geen mitochondria) ;

 

 

 

      • rechtstreeks : vetzuren ---> ATP (via aerobe glycolyse : 25 à 30% van de hartcel bestaat uit mitochondria) ;

      • enkel bij zuurstoftekort wordt er overgeschakeld op glucose via anaerobe glycolyse, wat kan leiden tot hartfalen ;

      • metabool melkzuur : energiebron voor onmiddellijke ATP ;

 

 

 

      • enterocyten gebruiken glutamine (uit de voeding) als energiebron ; supplementen glutamine worden gebruikt bij het lekkende darmsyndroom (Leaky Gut) ;

 

 

 

      • de slijmbekercellen van het dikkedarmepitheel gebruiken voornamelijk het kortketen vetzuur boterzuur (maar ook propionaat en acetaat) als energiebron, dat door darmbacteriën wordt aangemaakt bij de vertering van voedingsvezels ;

 

 

 

 

Oorzaken van mitochondriale energie-tekorten :

 

Mitochondria zijn zeer complexe energieproducerende celorganellen. In de mitochondria vinden energieleverende processen plaats zoals : oxidatieve fosforylatie, de citroenzuurcyclus (Krebs) en de bèta-oxidatie (maar ook de ureumcyclus en de biosynthese van ijzer-zwavelcentra en de heemsynthese).

 

Bij de productie van ATP kan er op vele punten iets misgaan. Het resultaat kennen we : een ATP-tekort leidt tot vermoeidheid, disbalans en ziekte.

 

ATP-tekort door mitochondriale disfunctie kenmerkt zich meestal door een snel opkomende verzuring (melkzuurophoping in de spieren). Als lood in de benen...

 

 

 

Om goed te functioneren hebben mitochondria :

 

 

Mitochondria worden gereguleerd door

 

Energieleveranciers TAG vs glycogeen :            Top

 

We verkrijgen onze energie uit de verbranding van vetten (9,2 kcal/g), eiwitten (4,2 kcal/g), koolhydraten (4,2 kcal/g) en alcohol (7,2 kcal/g). Ons lichaam bevat grote voorraden vet (10 - 15 kg) en eiwit (6 - 7 kg, waarvan alles functioneel), maar slechts een kleine voorraad koolhydraat in de vorm van glycogeen in de spieren (350 g; niet mobiliseerbaar) en lever (80 g; mobiliseerbaar), alsmede extracellulair glucose (20 g).

 

Bij hongeren zijn die voorraden theoretisch voldoende voor een overleving van ongeveer 35 dagen (vet), 15 dagen (eiwit), 15 uur (spierglycogeen), 3,5 uur (leverglycogeen) en 40 minuten (extracellulair glucose). De manier waarop we in vastende toestand onze hersenen van de benodigde glucose voorzien is om, via de gluconeogenese, glucose in de lever te maken uit de bouwstenen van eiwitten (de ‘glucogene’ aminozuren zoals alanine, cysteïne, glycine, serine, threonine en tryptofaan) die zich vooral in onze spieren bevinden. Een klein deel van de glucose wordt gemaakt uit glycerol, bekomen door lipolyse van triglyceriden die bij het vasten samen met de vrije vetzuren uit het vetweefsel worden gemobiliseerd.

 

 

      • Insuline remt het Hormoon Gevoelige Lipase (HSL),

      • Glucagon, catecholamines (adrenaline, noradrenaline), corticosteroïden en het groeihormoon HGH (zie : "Hormonaal stelsel")...  activeren het lipase wat leidt tot de hydrolyse van de TAG en tot de productie van energie door de mitochondriën.

 

TAG worden teruggevonden in dierlijk vet (lange keten, verzadigde vetzuren), plantaardige oliën (korte keten, onverzadigde vetzuren) en in melkproducten.

 

De hoeveelheid vet dat door het organisme wordt verbrand is recht evenredig met de concentratie van aceton in de uitgeademde lucht.

           Top

 

 

 ZOELHO (c) 2006 - 2018, Paul Van Herzele PharmD        Laatste bijwerking : 11/11/2018                     

Disclaimer