Voeding en metabolisme: afbraak en opbouw van koolhydraten

Koolhydraten kunnen met zuurstof worden afgebroken om energie te leveren. Koolhydraten kunnen echter ook zonder zuurstof worden afgebroken. Wanneer er teveel energie wordt ingenomen kunnen koolhydraten in vetten worden omgezet. Wanneer te weinig koolhydraten in het lichaam aanwezig zijn, kunnen uit andere voedingsstoffen koolhydraten worden gevormd. In dit artikel worden deze metabole wegen kort beschreven.

ATP-vorming tijdens de afbraak van glucose

Tijdens de glycolyse worden 4 mol ATP gevormd per mol glucose. Er moeten echter eerst 2 mol ATP geïnvesteerd worden om 4 mol ATP te verkrijgen. De netto-opbrengst zijn 2 mol ATP. Ook worden er 2 mol ATP in de citroenzuurcyclus gevormd. In de oxidatieve fosforylatie worden 34 mol ATP gevormd. In totaal levert de verbranding van 1 mol glucose 38 ATP, oftewel 456000 calorieen. 1 Mol glucose levert echter 686000 calorieen. In totaal komt dus 66% van de totale energie in de vorm van ATP vrij. De overige 34% van de energie komt vrij als warmte. De glycolyse en oxidatie van glucose worden gereguleerd. ATP vormen wanneer dat niet nodig is, is een enorme verspilling van energie. Deze processen worden dus gereguleerd door de energiebehoefte van de cel. Deze regulatie stoelen op de concentratie van ADP en ATP in de cel. Een belangrijke methode waarop ATP het energiemetabolisme van de cel kan reguleren is door een allosterische inhibitie van het enzym fosfofructokinase. Dit enzym stimuleert de vorming van fructose-1,6-difosfaat tijdens de eerste reacties van de glycolyse. Het netto-effect van een teveel aan ATP is het stoppen van de glycolyse en dus het koolhydraatmetabolisme. ADP heeft het omgekeerd allosterische effect op fosfofructokinase en vergroot dus de activiteit van enzym. Wanneer ATP door de cel wordt gebruikt, ontstaat er ADP. Hierdoor neemt de activiteit van fosfofructokinase toe.

Anaerobe glycolyse

Soms is er te weinig of geen zuurstof in de cel aanwezig. De oxidatie van glucose kan dan niet plaats vinden. Voor de afbraak van glucose tot pyruvaat is echter geen zuurstof nodig. De anaerobe glycose levert echter maar 24000 calorieen per mol glucose. Dit is maar 3% van de totale energie-inhoud van glucose. De anaerobe glycolyse kan echter een levensreddend energieleverend proces zijn. De vorming van melkzuur tijdens de anaerobe glycolyse zorgt voor extra vorming van energie. De eindproducten pyruvaat en nicotine-amide adeninedinucleotide (NADH) leveren onder de invloed van het enzym lactaatdehydrogenase, melkzuur en NAD. Dit voorkomt de ophoping van pyruvaat en NADH, welke de glycolyse zouden inhiberen. Het melkzuur gaat middels gefaciliteerd diffusie uit de cel richting de extracellulaire vloeistof. Melkzuur kan men zien als een gootsteen, waardoor glycolytische eindproducten verdwijnen en waardoor de glycolyse veel langer door kan gaan.

Pentosefosfaatshunt

Ongeveer 30% van de glucose-afbraak in de lever- en vetcellen is niet afhankelijk van de glycolyse en citroenzuurcyclus. De pentosefosfaatshunt is een cyclisch proces waarin 1 koolstofatoom van glucose wordt afgehaald om koolstofdioxide en waterstof te produceren. Het waterstof komt uiteindelijk in de oxidatieve fosforylatie om ATP te leveren. De pentosefosfaatshunt is een metabole weg die gebruikt kan worden wanneer er enzymatische afwijkingen zijn.

De gluconeogenese

Wanneer de koolhydraatvoorraden leeg raken, kan er glucose uit aminozuren en glycerol gevormd worden. Dit proces wordt Gluconeogenese genoemd. 60% Van de aminozuren van het lichaamseiwit kunnen makkelijk in glucose worden omgezet. Elk aminozuur wordt op een net iets andere chemische reactie in glucose omgezet. Weinig koolhydraten in de cellen en een daling van de bloedglucosespiegel zijn het startschot voor de gluconeogenese. © 2008 Tjieu1, gepubliceerd in Diversen (Wetenschap) op 16-07-2008, laatst gewijzigd op 11-10-2008. Het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van Tjieu1 is vermenigvuldiging van dit artikel verboden. Meer...

Gerelateerde link

Geld verdienen met schrijven.

Verwante artikelen

• Melk is goed voor elk: ‘Melk is goed voor elk’ is de alom bekende slogan. Het goede van melk zit in de bouwstoffen. In welke, leest u hier.
• Voeding en metabolisme: opbouw van vetten en cholesterol: Waneer meer energie wordt ingenomen, dan op dat moment nodig is, kunnen koolhydraten en eiwitten worden omgezet in vet. In dit artikel wordt beschrev…
• Voeding en metabolisme: eiwitmetabolisme: Ongeveer 75% van de vaste bestanddelen van het lichaam zijn eiwitten. dit zijn bijvoorbeeld structurele eiwitten,enzymen, eiwitten die zuurstof vervoeren en spiereiw…
• Voeding en metabolisme: koolhydraatverbranding: Adenosine trifosfaat (ATP) speelt een belangrijke rol in het metabolisme. Een groot aantal reacties in de dierlijke cel zijn bedoeld om energie in de vorm van…
• Lichamelijke inspanning en verbranding: Bij alles wat we doen zoals ademhalen, lopen, fietsen, denken etcetera, is energie nodig. Energie ontstaat uit de verbranding van vooral koolhydraten en vetten. Eiwitt…

Bronnen en/of referenties

• JE. Hall, 2006, Pocket Companion to Textbook of Medical Physiology, Elsevier Inc
• GA Thibodeau, Patton KT 2007, Anatomy & Physiology, Mosby/Elsevier
• EN Marieb, Hoehn K 2007, Human Anatomy & Physiology, Pearson/Benjamin Cummings