3.5 Dissimilatie van glucose

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

...made easy (sort of...)

 Dissimilatie van glucose...

Wat weet je nu van de dissimilatie van glucose?

Energie in een cel

C₆H₁₂O₆

&

6 O₂

6 H₂O

&

6 CO₂

energie

Energie in een cel => ATP (adenosinetrifosfaat)

ATP (volle batterij) -> ADP (lege batterij) + Pi (fosfaat) + energie

In een cel wordt ADP voortdurend omgezet in ATP

En ATP wordt voortdurend omgezet in ADP

Waar (dus in welke celonderdelen) wordt ATP gemaakt in een cel?

ATP maak je in het cytoplasma en in het mitochondrium

1. Binnenste membraan
   
2. Buitenste membraan
   
3. Crista (Ruimte als gevolg van plooien in het binnenste membraan)
   
4. Matrix; bevat een zeer geconcentreerd mengsel van honderden enzymen, speciale mitochondriale ribosomen, tRNA's, en een aantal kopieën van het mitochondriaal genoom.
   

ATP maken doe je in 4 stappen...

Mitochondrium

Cytoplasma van de eukaryote cel

Cytoplasma van de eukaryote cel

<- 1. glycolyse

<- 2. vorming van acetyl-co-enzym A (decarboxylering)

<- 3. citroenzuurcyclus

<- 4. oxidatieve fosforylering

(cytoplasma)

Stap 1

Stap 3

Stap 4

Stap 2

Stap 2 heet de decarboxylering

<- 1. glycolyse

<- 2. decarborylering

<- 3. citroenzuurcyclus

<- 4. oxidatieve fosforylering

Stap 1: de glycolyse

In het cytoplasma en anaeroob!

• 1 glucose (C6)
• 2 ADP + 2Pi
• 2 NAD+ + 2H+

• 2 pyruvaat (C3)
• 2 ATP
• 2 NADH, H+

heel veel reacties...

glycolyse

pyruvaat wordt opgenomen in het mitochondriën.(actief transport)

Bij het passeren van het NADH,H+ door het mitochondriummembraan wordt 1 ATP gebruikt.

Glycolyse. 

Paars = kost ATP

Rood = levert ATP op

Blauw = begin- en eindproduct. 

Plaats: in cytoplasma

Grijs komt later...

Wat is NAD+ en NADH,H+?

NAD+ en NADH

Bij een aantal reacties in de aerobe dissimilatie van glucose komen electronen vrij. Die worden opgevangen door NAD+ waarbij NADH,H+ ontstaat (reductie).

NADH,H+ kun je ook als een batterij beschouwen die tijdelijk met energie geladen wordt.

Het gevormde NADH,H+ wordt niet omgezet tot NAD+. Wat is het gevolg voor de glycolyse?

1. De glycolyse gaat gewoon door
2. De glycolyse stopt

verwerking einde deel 1

opdracht 49 - 52

Dissimilatie van glucose deel 2

Stap 2 decarboxylatie

stap 3 citroenzuurcyclus

(cytoplasma)

Stap 1

Stap 3

Stap 4

Stap 2

Stap 2 heet de vorming van acetyl-co-enzym A of decarboxylering

<- 1. glycolyse

<- 2. decarboxylering

<- 3. citroenzuurcyclus

<- 4. oxidatieve fosforylering

Stap 2: decarboxylering 

(BiNaS 68C) 

Per glucosemolecuul wordt de cyclus 2x doorlopen.

Hierdoor ontstaat bij decarboxylering:

• 2 CO2
• 2 NADH,H+
• 2 Acetyl-CoA (C2)

Stap 2: decarboxylering 

• 2 pyruvaat (C3)
• 2 NAD+ + 2H+
• 2 ATP

• 2 acetyl-CoA (C2)
• 2 NADH,H+
• 2 CO2
• 2 ADP + 2Pi

decarboxylering

Tijdens de decarboxylering vindt transport plaats van 2 acetyl-CoA naar de matrix van het mitochondrium, dit kost 2 ATP...

(verbinden met acetyl-co-enzym A en afsplitsing van CO2 moleculen)

verwerking

opdracht 53

(cytoplasma)

Stap 1

Stap 3

Stap 4

Stap 2

Stap 2 heet de vorming van acetyl-co-enzym A of decarboxylering

<- 1. glycolyse

<- 2. decarborylering

<- 3. citroenzuurcyclus

<- 4. oxidatieve fosforylering

Wat gebeurt er precies tijdens de citroenzuurcyclus en waarom wordt dit proces uitgevoerd? Wat zijn de begin- en eindstoffen?

De citroenzuurcyclus begint

met acetyl CoA en het eindigt 

met oxaalazijnzuur. Door toevoeging van H2O en 

afsplitsing van CO2 ontstaan

NADH,H+ en de FADH2. Deze energiedragers

zijn nodig voor de volgende stap 

in de dissimilatie. De oxidatieve fosforylering. 

De ATP die ontstaat bij de 

citroenzuurcyclus, wordt gebruikt als 

energiebron. Binas 68C

Stap 3: de citroenzuurcyclus

In de matrix; de ruimte omsloten door het binnenste membraan.

• 2 acetyl-CoA (2 C2)
• 2 ADP + 2Pi
• 6 NAD+ + 6H+
• 2 FAD + 2H+

• 4 CO2
• 2 ATP
• 6 NADH
• 2 FADH2

Wat heeft stap 1 tot en met 3 opgeleverd?

heel veel reacties...

<- 1. glycolyse

<- 2. decarborylering

<- 3. citroenzuurcyclus

<- 4. oxidatieve fosforylering

(cytoplasma)

Stap 1

Stap 3

Stap 4

Stap 2

Stap 2 heet de decarboxylering

(2)

(2)

(2)

- (2) ATP transportkosten

+ 2 NADH

(6) en (2)

Wat levert stap 4 op?

Stap 4: de elektronentransportketen en de oxydatieve fosforylering

In matrix / op binnenmembraan / in intermembraanruimte (ruimte tussen buitenste membraan en binnenmembraan)

• 34 ADP + 2Pi
• 10 NADH
• 2 FADH2
• 6 O2

• 34 ATP
• 10 NAD+
• 2 FAD
• 6 H2O

heel veel reacties en een concentratie gradiënt van H+ ionen...

De functies van stap 4: 

• NADH en FADH2 terugvormen naar NAD+ en FAD
• De energie uit NADH en FADH2 gebruiken om een H+ gradiënt te vormen en hiermee d.m.v. ATP-synthetase zoveel mogelijk ATP te maken.

 

Stuwmeer van H+ (hoge [H+])

Benedenwater 

van H+

(lage [H+])

Stuwdam

H+ turbine

De keten pompt H+ van de matrix naar de binnenmembraanruimte

Via ATP-synthase stroomt H+ weer terug

ATP-synthase produceert ATP

Het verschil in [H+] aan weerszijden van de binnenmembraan heet de chemi-osmotische gradient.

NADH,H+ en FADH2 worden omgezet naar NAD+ en FAD

verwerking (einde deel 2)

Opdrachten 54 ™ 59

Dissimilatie van glucose deel 3

stap 4 Oxidatieve fosforylering en totale opbrengst

De anaerobe vergisting en opbrengst

Extra animaties en oefenmateriaal

En waarom heb je nu O2 nodig in de aerobe dissimilatie?

Totale ATP-opbrengst: per molecuul glucose worden 24 H+-ionen en 24 elektronen getransporteerd. 

glycolyse: 2 ATP + 2 NADH,H+

decarboxylering: -2 ATP + 2 NADH,H+

citroenzuurcyclus: 2 ATP + 6 NADH,H+ + 2 FADH2

1 NADH,H+ = 3 ATP,        1 FADH2 = 2 ATP

Totaal: 38 ATP uit 1 glucose-molecuul. In de praktijk is dit minder (30-32 ATP) als gevolg van transport van zuren en elektronen.

      2+6=  8

                 6

2+18+4=24

               38

                

Dus wat gebeurt met de dissimilatie als er te weinig O2 is?

Dan schakel je over naar anaerobe dissimilatie 

(Grijze deel in BiNaS 68B)

glycolyse

alcoholische gisting

melkzuur gisting

o.a. bij gisten 

o.a. melkzuurbacterien en bij mensen

2 pyrodruivenzuur 

+ 2 NADH,H+

+ 2 ATP

1 glucose

+ 2 ADP + 2 Pi

+ 2 NAD+

2 melkzuur + 2 NAD+

2 ethanol

+ 2 NAD+

+ 2 CO2

Door een gebrek aan zuurstof kan uit pyrodruivenzuur geen citroenzuur worden gevormd. Er ontstaat ethanal. Cellen die hun energie in anaerobe omstandigheden uit vergisting halen moeten vervolgens NADH,H+ reduceren tot NAD+. Dit kan door de vorming van ethanol (alcohol). 

Toepassingen in bereiding van brood, bier, wijn.

Waarom zit er geen alcohol in brood en maar een beperkte hoeveelheid alcohol in bier en wijn?

Dit proces wordt ook wel fermenteren genoemd. Het gevormde melkzuur verlaagt de pH waardoor voedsel kan worden geconserveerd. Dit proces vindt plaats in bacteriën en wordt ingezet bij de bereiding van kaas, yoghurt en zuurkool.

Wat gebeurt er met de NAD+ die in de gisting ontstaat?

1. Dat wordt afgebroken
2. Dat wordt in de glycolyse gebruikt
3. Dat wordt in de decarboxylatie gebruikt
4. Dat wordt in de citroenzuur-cyclusgebruikt

Stel: ik dissimileer glucose, fructose, alanine en stearinezuur. Hoeveel dissimilatie-routes heb ik nodig?

1. 1
2. 2
3. 3
4. 4

Koolhydraten worden omgezet in monosachariden en kunnen dan de glycose in als glucose of andere monosachariden.

Vetten (triglyceriden) worden afgebroken tot glycerol en 3 vetzuren. Glycerol (de kop) wordt omgezet tot glyceraldehyd-3-fosfaat en kan dan de glycose in. De vetzuren worden in stukjes geknipt van 2 C-atomen (bèta-oxidatie) waardoor ze tot acetyl gelijkende moleculen kunnen worden omgezet waarna ze met CoA reageren en de citroenzuurcyclus in kunnen.Eiwitten in de darmen afbreken tot aminozuren. De aminegroep (NH2) kan niet worden gedissimileerd en wordt er af gehaald (desaminering) en reageert tot ammoniak (NH3) en wordt in de lever omgezet tot ureum waarna het door de nieren uit het bloed wordt gefilterd. De zuurgroep (COOH) en restgroep bepaalt vervolgens waar het aminozuur instroomt. Kan als pyrodruivenzuur, acetyl-CoA of als een van de organische zuren in de czc.

Er is maar 1 dissimilatie-route (die van glucose)

Alle andere brandstoffen kunnen ergens (zie het plaatje) in de route instromen

Dit maakt deze route superflexibel!

www.bioplek.org

www.bioplek.org

biologiepagina.nl

Klaarrrr...