Metabolisme-principes

 

          Laatste bijwerking : 2021.11.19

 

Overzicht inhoud :

Het balansprincipe

 

Het katalyse-principe

 

De behoudswet

Inhoud :

           

Het balansprincipe van het organisme :

 

Elk organisme voldoet aan de balanswet :

ΔX = Δ_eX + Δ_iX

waarbij "e" betrekking heeft op de "exchange" (netto uitwisseling) met de omgeving en "i" op interne productie.

 

BALANS :

 

het beschikbare = hetgeen geïmporteerd kan worden + hetgeen endogeen aangemaakt kan worden

 

Als bv. een fosfolipide in het organisme moet toenemen voor het maken van meer membranen, dan kan het organisme dat fosfolipide importeren (positieve Δ_eX term) of zelf intern produceren (positieve Δ_iX term).

Het organisme bevat ontelbaar verschillende stoffen nodig voor het goed functioneren. Voedsel bevat nooit precies de nodige stoffen en zeker niet in de gewenste hoeveelheden. Voor de meeste stoffen gaat het organisme dus eerst stoffen importeren (Δ_eX ) en hieruit de benodigde stoffen intern produceren (Δ_iX ).

Hiervoor is het organisme in staat alle voedingsstoffen via katabole-reacties af te breken (katabolisme) tot een beperkt aantal bouwstenen waarmee het alle chemische verbindingen die het nodig heeft, op een paar uitzonderingen na, waaronder sommige vitamines, zelf aan kan maken (anabolisme).

 

Bij een organisme in evenwicht (steady state), dus wanneer er evenveel netto bij komt via metabole processen als er netto wordt afgestaan aan de rest van de cel, of via transport aan de buitenwereld, geldt :

 

Δ_iX = - Δ_eX

 

1. 1. 1. • Zo wordt in de glycolyse in steady state evenveel pyruvaat gemaakt als afgestaan en evenveel glucose omgezet als netto opgenomen. Wordt er te weinig glucose opgenomen dan dient de glycogeen verminderd met vrijstelling van glucose.

 

1. 1. 1. • Als het voedsel meer gereduceerd is (= meer elektronen per koolstof atoom bevat) dan het organisme, dan zal het organisme slechts kunnen groeien door extra stoffen te reduceren (dus door elektronen af te staan) en vervolgens uit te scheiden.

 

 Het handhaven van een balans voor ATP en NADH is gezien hun centrale metabole rol héél belangrijk!

 

Zie ook : "Energiebeheer, energiemetabolisme".

 

           

  Het katalyse-principe van het organisme :

 

Chemische reacties die spontaan verlopen, verlopen wel in de goede richting maar zijn te traag. Elke belangrijke biochemische reactie in het organisme wordt daarom ook versneld (gekatalyseerd) door een eiwit, de katalysator. Dit eiwit wordt enzym genoemd. Onder reactie wordt verstaan elk proces waarbij covalente bindingen gemaakt of verbroken worden.

 

Enzymen kunnen reacties versnellen, maar ze kunnen niet de spontane richting van een reactie omdraaien. Aan het eind van de reactie is het enzym terug in zijn uitgangstoestand en terug klaar om een volgende substraatmolecule om te zetten.

 

Zie ook : "Enzymen, invloed op reactiesnelheid".

 

Bij katalyse kunnen verbindingen worden omgezet in elementen. Uit elementen kunnen eindeloos veel biochemische verbindingen worden gemaakt. Veel elementen komen zelf niet stabiel voor, maar slechts in verbindingen met zichzelf (bv H₂, O₂, N₂) of als ionen (bv K⁺, Cl^-).

De chemie (en dus ook de biochemie) kan verbindingen in elkaar omzetten, maar niet de elementen (alleen de kernfysica kan dat). Dat betekent dat er van elk element voldoende moet worden opgenomen met het voedsel. Hetzelfde geldt voor vitamines.

 

           

  De behoudswet van het organisme :

 

Een metabole route (opbouwend of afbrekend) kan in steady state toestand netto niets afstaan van een bepaalde grootheid : hij moet er evenveel van opnemen als van afstaan. Dit geldt voor de hoeveelheid koolstof, stikstof, voor de massa en voor het aantal elektronen.

 

Voor anabole en voor katabole processen houdt dit in dat voor elk koolstofatoom in het product een koolstofatoom in het substraat moet worden opgenomen. Idem voor stikstof. Voor elk elektron in het product staat een elektron in een substraatmolecule. Niets gaat verloren, niets wordt bijgevoegd, alles wordt enkel veranderd! (Wet van Lavoisier).

 

Daar waar de aantallen niet kloppen moet de balans goed gemaakt worden door aanleveren (of afvoeren) van de behouden grootheden. Deze behoudswet geldt dus niet voor chemische verbindingen, maar enkel voor de elementen.

 

Een speciaal geval is de grootheid "energie" : hiervoor geldt geen behoudswet ; er gaat immers steeds energie verloren bij lopende processen. Bij een steady state wordt er dus steeds meer energie opgenomen dan er afgestaan wordt om te compenseren voor dit verlies.

 

De grootheden elementen, elektronen en energie kunnen niet opgelost in water bestaan. Zij zitten dus op dragers.

 

1. • is er een grootheid over dan wordt die op een drager geplaatst.

   • is er een grootheid nodig (bij een anabole reactie) dan wordt die daar van een drager afgehaald.

 

Dragers brengen hun lading van het ene enzym naar het andere en worden daarom vaak coënzymen genoemd.

 

 

Dragers en geladen vorm:

 

1. • elektron :

   • • NAD⁺ ---> + proton ---> NADH + H⁺

     • FAD ---> + proton --->FADH₂

     • NADP⁺ ---> + proton --->NADPH + H⁺

 

1. • koolstof :

   • • ---> + pyruvaat ---> pyruvaat

     • HSCoA ---> + acetyl ---> AcetylCoA

 

1. • stikstof :

   • • 2 oxo-glutaraat ---> + NH₂ ---> glutamaat

     • glutamaat ---> NH₂ ---> glutamine

 

 

Verschillende katabole routes leveren verschillende grootheden op dragers :

 

 

1. • anaerobe glycolyse : energie op ATP

   • aerobe glycolyse : ATP, pyruvaat, NADH + H⁺

   • citroenzuurcyclus : NADH, ATP (GTP), FADH₂

   • vetzuurafbraak : NADH+ H⁺ (FAD) en acetylCoA

   • eiwitafbraak : o.a. glutamaat en pyruvaat

   • elektron transport keten : protongradiënt

   • H⁺ - ATPase (ATP synthase) : ATP

 

 

            

 

 

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.