Energieleverende processen

 

Laatste bijwerking : 2023-07-24

 

 

 

Overzicht van de energieleverende processen :

In de

 

1. • spiercellen (dus bij fysische inspanning, vecht/vlucht-reactie) :

 

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

 

1. 1. • 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".

 

1. 1. • na 30 seconden :

 

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

 

1. 1. • 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

 

Noot :

Om voldoende CO2-productie te hebben, heb je gezonde mitochondriën nodig omdat CO2 wordt uitsluitend geproduceerd in de Krebs-cyclus in de mitochondriën. Ingeval van mitochondriale disfunctie, of hypothyreoïdie, of hoge mate van ontsteking, produceer je niet genoeg CO2.

 

- Mitochondria verbranden ofwel vetzuren ofwel glucose (competitie, metabole verandering : zie Randle cyclus) : indien vetzuren minder dan 30% van aanvoerde calorieën vertegenwoordigen, zullen mitochondria eerder suikers verbranden (aerobe glycolyse : 36 - 38 ATP) ; of omgekeerd zullen mitochondria eerder vetzuren verbranden (bèta-oxidatie : 45 ATP) indien vetzuren meer dan 30% van aanvoerde calorieën vertegenwoordigen.

 

- Dus als je meer dan 30% vet eet, wordt de glycosestofwisseling (oxidatie) geremd. Door de vetinname te beperken (15 - 30%) en het meeste vet te verliezen, kan de glucosestofwisseling weer op gang komen. Vooral voor diabetici is het waarschijnlijk een goed idee om de hoeveelheid vet in de voeding te verminderen...

 

- Glucose is een schonere en veel efficiëntere brandstof dan voedingsvetten, op voorwaarde dat het wordt gemetaboliseerd in je mitochondriën en niet door glycolyse.

 

 

* In elke kilogram lichaamsvet zitten 7.500 kilocalorieën aan energie opgeslagen. Nadeel is dat vet een trage brandstof is waarvoor veel zuurstof nodig is om die om te zetten in energie.

 

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 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...

 

* De omzetting van suiker naar energie gaat veel sneller dan bij vet. Daarom gaan je suikers de belangrijkste brandstof worden van zodra je hartslag de hoogte ingaat en je meer buiten adem geraakt. Nadeel daarvan is dan weer dat je hele lichaam maximaal 2.500 kilocalorieën aan suiker kan opslaan. Daardoor is na bv. anderhalf uur intensief fietsen je voorraad aan suiker al opgebruikt.

 

1. 1. • 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.

 

 

1. • hersenen/zenuwcellen :

 

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

 

1. 1. • bij glucose tekort :

 

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

 

1. 1. • enkel bij ernstig glucose-tekort :

 

1. 1. 1. • glutamine (Gln) gaat door de hersenbarrière en kan daar optreden als energiebron ;

         • ketonlichamen : uit vetten ;

 

 

1. • rode bloedcellen :

 

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

 

 

1. • hartspiercellen :

 

1. 1. • 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 ;

 

 

1. • dunne darmcellen :

 

1. 1. • enterocyten gebruiken glutamine (uit de voeding) als energiebron ; supplementen glutamine worden gebruikt bij het lekkendedarmsyndroom (Leaky Gut) ;

 

 

1. • dikke darmcellen :

 

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

 

 

1. • andere lichaamscellen :

 

1. 1. • glucose, vetten (TAG)  ---> AcCoA ---> citroenzuurcyclus + O₂ ---> 38 ATP (oxidatieve fosforylatie in de aerobe glycolyse) ;

 

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...

 

1. • verzuring van bij het begin van de inspanning : wijst op een mitochondriale disfunctie door creatine-tekort.

   • verzuring na een halfuurtje inspanning : wijst op een mitochondriale disfunctie door zuurstoftekort.

 

1. • geen verzuring maar plotseling optredend krachtverlies kan wijzen op :

   • • ribose-tekort voor PPP in cytoplasma

     • vit B3-tekort voor aanmaak NAD voor PPP

     • ADP-tekort : bij nijpend ATP-tekort wordt ADP gesplitst in AMP + Pi, waaruit terug ATP kan gevormd worden; hierbij is creatine essentieel. Supplementen ribose en creatine kunnen helpen

 

Om goed te functioneren hebben mitochondria :

 

• specifieke co-factoren nodig :

 

• CoQ10 : co-factor in de elektronentransportketen
• vit B1 : co-factor voor pyruvaat dehydrogenase
• vit B2 : co-factor in elektronentransportketen
• vit B3 : voor aanmaak van ATP en NADPH via PPP
• vit B6 : voor energie-aanmaak via glycogenolyse en gluconeogenese
• vit K3 : elektronendonor
• heem, ijzer : zuurstoftransport in rode bloedcellen
• zwavel

 

• basiscomponenten zoals :
•  
• antioxidantia als redoxkoppels (tegen ROS gevormd tijdens oxidatieve fosforylatie) : vit C/vit E, vit C/CoQ10, alfa liponzuur, PQQ...
• L-carnitine : als transporter van lang keten vetzuren
• creatine : alternatieve aanmaak van ATP zonder zuurstof en zonder de vorming van melkzuur
• fosfolipiden : mitochondriale membraancomponent

 

Mitochondria worden gereguleerd door

 

• het T3-schildklierhormoon

 

• controleren van waarden TSH, T4, T3, vrij T4, vrij T3, reversed T3 en anti TPO
• vermoeidheid gekenmerkt door lichamelijke en geestelijke traagheid, algemene vermoeidheid gedurende de gehele dag

 

• door cortisol en adrenaline

 

• controle : bloedwaarden, speekseltest
• vermoeidheid : moeilijk starten 's morgens, 's avonds terug meer energie.
• antioxidantia-status van vooral de enzymatische systemen : SOD, GPX, GST, GRD, Catalase
• bacteriële belasting : Borrelia (Lyme), H2S producerende bacteriën (H2S bindt het mitochondriale enzym Cytochroom-C-oxidase wat de ATP-productie remt)
• schimmel-belasting : Candida
• virale belasting

 

Energieleveranciers TAG vs glycogeen :            

 

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.

 

1. • TAG (triacylglycerolen of triglyceriden) zijn 6.75 x energetischer dan glycogeen. De TAG vormen een energiereserve op lange termijn tegenover het glycogeen dat volledig is opgebruikt na een dag vasten.

   • TAG zijn hydrolyseerbaar, de vetzuren kunnen dus worden vrijgemaakt. Daarbij komt nog dat TAG een anhydride energiereserve vormen, er is dus geen meergewicht voor het organisme. Inderdaad, bij een individu van 70kg, is er 11kg triglyceriden wat zou overeenkomen met 55kg glycogeen.

   • TAG worden aangemaakt, gestockeerd en vrijgesteld door de adipocyten (vetcellen : vormen 15 à 20% van het individu) :

 

1. 1. • 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.

           

 

 

De lezer dient steeds in acht te houden dat de beschreven curatieve eigenschappen in geen enkel geval het medisch advies vervangen, welke steeds onmisbaar is bij het stellen van een diagnose en bij bepaling van de ernst van de aandoening. Wel wordt de gebruiker gestimuleerd beslissingen met betrekking tot zijn gezondheid te nemen, op basis van eigen research, steeds in samenspraak met een professionele gezondheidswerker.

 

In alle gevallen valt het gebruik van dit programma enkel onder de controle, het beheer, de risico's en de verantwoordelijkheden van de gebruiker.