Inhoud - Springer

advertisement
XI
Inhoud
1
Biomoleculen ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 1
1.1
Inleiding ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3
1.2
Koolhydraten (suikers) ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 3
1.2.1Monosachariden en disachariden ����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 4
1.2.2Polysachariden����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 7
1.2.3Glycosaminoglycanen��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 9
1.2.4Complexe suikers van de celmembraan������������������������������������������������������������������������������������������������� 10
1.3
Lipiden (vetten)������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 11
1.3.1Vetzuren maken esterbindingen ������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 13
1.3.2Glycolipiden ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 15
1.3.3Overige lipiden���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 19
1.4
Aminozuren, peptiden en proteïnen (eiwitten)����������������������������������������������������������������������������� 20
1.4.1Polaire en apolaire zijketens���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 21
1.4.2Peptidebinding ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 22
1.4.3Primaire eiwitstuctuur en structuurhomologie����������������������������������������������������������������������������������� 23
1.5
Basen, nucleotiden en nucleïnezuren������������������������������������������������������������������������������������������������ 29
1.5.1Dubbele helixstructuur������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 31
1.6
Enzymen zijn de katalysatoren van het metabolisme����������������������������������������������������������������� 34
1.7
Classificatie van enzymen����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 37
Literatuur ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 39
2
Wat is metabolisme?����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 41
2.1
Inleiding ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 43
2.2
Wat is metabolisme? ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 44
2.3
Metabolisme is een groot actieterrein����������������������������������������������������������������������������������������������� 47
2.4
Metabole paden������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 48
2.5
Metabole flux ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 48
Anabole en katabole wegen������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 51
2.6
2.6.1Katabolisme ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 51
2.6.2Anabolisme����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 53
2.7
Ribonucleotiden als metabole dragers ��������������������������������������������������������������������������������������������� 54
2.7.1ATP��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 56
2.7.2NADH, NADPHen FADH2����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 59
2.7.3Co-enzym A����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 60
2.7.4Andere dragers����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 61
2.8
Het metabolisme wordt intensief geregeld������������������������������������������������������������������������������������� 62
2.8.1Regeling van de hoeveelheid parallel werkende enzymmoleculen ��������������������������������������������� 63
2.8.2Regeling van de enzymactiviteit ������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 63
2.8.3Regeling van de toegankelijkheid van het enzym voor het substraat����������������������������������������� 65
2.8.4Beperken van diffusieafstanden en ongewenste reacties ��������������������������������������������������������������� 65
2.8.5Verdeling van metabole paden over celcompartimenten��������������������������������������������������������������� 66
2.9
Stofwisselingsziekten ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 68
2.10
Metabool onderzoek��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 71
2.11
Metabolisme op het internet����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 73
Literatuur ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 75
XII
Inhoud
3
Glycolyse ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 77
3.1
Inleiding ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 78
3.2
Een oude heirbaan afgelijnd met wetenschappelijke mijlpalen��������������������������������������������� 78
3.3
Overzicht van de glycolyse ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 81
3.3.1Glucoseopname in de cel��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 82
3.3.2Het chemisch mechanisme van de glycolyse��������������������������������������������������������������������������������������� 85
3.3.3De verdere metabole bestemming van pyruvaat������������������������������������������������������������������������������� 92
3.4
Regeling van de glycolyse����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 97
3.4.1Regeling van bestaande enzymen����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 97
3.4.2Regeling door aanmaak van nieuwe enzymen ����������������������������������������������������������������������������������� 99
3.5
Metabolisme van fructose en galactose ������������������������������������������������������������������������������������������� 101
3.5.1Gevolgen van toegenomen sucrosegebruik����������������������������������������������������������������������������������������� 102
3.5.2Lactose is de voedingssuiker van zoogdierenmelk ��������������������������������������������������������������������������� 103
Literatuur ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 105
4
Mitochondriale koolstofverbranding��������������������������������������������������������������������������������������� 107
4.1
Mitochondriën ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 110
4.2
Oxidatieve decarboxylering������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 113
4.2.1Het pyruvaatdehydrogenasecomplex���������������������������������������������������������������������������������������������������� 113
4.2.2Regeling van het pyruvaatdehydrogenasecomplex��������������������������������������������������������������������������� 116
4.3
Citroenzuurcyclus��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 116
4.3.1Algemeen ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 116
4.3.2Regeling van de flux van de citroenzuurcyclus����������������������������������������������������������������������������������� 120
4.3.3Biosynthetische functies van de citroenzuurcyclus: anaplerose����������������������������������������������������� 121
4.4
Bèta-oxidatie van vetzuren��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 122
4.4.1Vetzuuropname, vetzuuractivering en vetzuurimport in de mitochondriale matrix��������������� 124
4.4.2De eigenlijke bèta-oxidatie ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 126
4.4.3Ketonlichamen����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 129
4.4.4Peroxisomale vetzuuroxidatie������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 131
4.5
Aminozuuroxidatie������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 133
Literatuur ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 135
5
Oxidatieve fosforylering ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 137
5.1
Inleiding ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 138
5.2
Overzicht van de oxidatieve fosforylering��������������������������������������������������������������������������������������� 138
5.3
Energetica van redoxreacties����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 140
5.4
Overzicht van de elektronentransportketen����������������������������������������������������������������������������������� 143
5.5
Eiwitcomplexen van de elektronentransportketen ��������������������������������������������������������������������� 144
5.6
Mitochondriale ATP-synthase ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 148
5.7
Maximaal rendement van de oxidatieve fosforylering��������������������������������������������������������������� 149
5.8
Respiratoire ontkoppeling ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 153
5.9
Zuurstof is een potentieel gevaarlijk molecuul ����������������������������������������������������������������������������� 154
5.10
Shuttles voor cytoplasmatisch NADH������������������������������������������������������������������������������������������������� 156
5.11
Mitochondriale ziekten����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 156
Literatuur ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 160
6
Glycogeenmetabolisme, gluconeogenese en pentosefosfaatweg ����������������������� 161
6.1
Inleiding ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 163
Inhoud
XIII
6.2
Glycogeenmetabolisme��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 165
6.3
Glycogenolyse ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 166
6.4
Glucose-1-fosfaat in lever en spieren ������������������������������������������������������������������������������������������������� 168
6.5
Glycogeensynthese ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 169
6.6
Regeling van het glycogeenmetabolisme ��������������������������������������������������������������������������������������� 171
6.7
Gluconeogenese ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 174
6.7.1Drie bijzondere reacties������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 174
6.7.2Eiwit- en vetreserve leveren belangrijke substraten��������������������������������������������������������������������������� 177
6.8
Reciproke regeling van gluconeogenese en glycolyse ��������������������������������������������������������������� 178
Glycogenosen����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 182
6.9
6.10
Pentosefosfaatweg������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 185
6.10.1Inleiding����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 185
6.10.2De oxidatieve fase����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 186
6.10.3Interconversie tussen pentosefosfaten��������������������������������������������������������������������������������������������������� 187
6.10.4Transketolase en transaldolase sluiten de pentosefosfaten aan op de glycolyse��������������������� 187
6.10.5Vier verschillende modaliteiten van werking van de pentosefosfaatweg����������������������������������� 189
Literatuur ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 193
7
Vetzuur- en cholesterolsynthese������������������������������������������������������������������������������������������������� 195
7.1
Inleiding ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 197
7.2
Vetzuursynthese ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 197
7.2.1Inleiding����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 197
7.2.2Vetzuursynthese is niet het omgekeerde van bèta-oxidatie����������������������������������������������������������� 198
7.2.3Drie fasen van de vetzuursynthese ��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 198
7.2.4Vetzuursynthase maakt palmitaat����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 202
7.2.5Vetzuurelongatie en -desaturatie������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 205
7.2.6Reciproke regeling van vetzuursynthese en bèta-oxidatie van vetzuren ����������������������������������� 209
7.2.7Van vetzuren naar triglyceriden en terug ��������������������������������������������������������������������������������������������� 209
7.3
De novo cholesterolsynthese����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 213
7.3.1Inleiding����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 213
7.3.2Drie fasen in de de novo synthese van cholesterol����������������������������������������������������������������������������� 215
7.3.3Synthese van IPPP, de geactiveerde bouwsteen��������������������������������������������������������������������������������� 215
7.3.4Polymerisatie van IPPP tot squaleen (C30) ������������������������������������������������������������������������������������������� 216
7.3.5Ringvorming en zijketenmodificaties����������������������������������������������������������������������������������������������������� 217
7.3.6Synthese van andere isoprenoïden��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 218
7.4
Afstemming van de flux van de novo cholesterolsynthese op
opnamemogelijkheid van exogeen cholesterol����������������������������������������������������������������������������� 219
7.4.1Verdeling van voedings- en de novo cholesterol over het lichaam door lipoproteïnen��������� 219
7.4.2Relatie tussen de novo synthese en aanvoer van voedingscholesterol��������������������������������������� 224
7.4.3Cholesterolopstapeling in de vaatwand veroorzaakt atherosclerose������������������������������������������� 227
7.4.4Statinen remmen de enzymatische flux van HMG-CoA-reductase ����������������������������������������������� 230
Literatuur ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 231
8
Vetzuur- en cholesterolafgeleiden��������������������������������������������������������������������������������������������� 235
8.1
Van vetzuren afgeleide membraanlipiden��������������������������������������������������������������������������������������� 237
8.1.1Glycerolipiden ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 237
8.1.2Sfingolipiden ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 242
8.2
Lipid messengers���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 243
XIV
Inhoud
8.3
Eicosanoïden������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 245
8.3.1Prostaglandinen��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 246
8.3.2Leukotriënen��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 249
8.4
Het cytochroom-P450-systeem��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 251
8.4.1Een veel gebruikte chemische reactie ��������������������������������������������������������������������������������������������������� 252
8.4.2Een grote genenfamilie������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 252
8.5
Van cholesterol afgeleide biomoleculen������������������������������������������������������������������������������������������� 254
8.5.1Galzouten�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 254
8.5.2Steroïdhormonen����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 255
8.5.3Vitamine D en hiervan afgeleide stoffen����������������������������������������������������������������������������������������������� 265
Literatuur ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 268
9
Aminozuurmetabolisme ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 271
9.1
Inleiding ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 273
9.2
Essentiële en niet-essentiële aminozuren ��������������������������������������������������������������������������������������� 274
9.2.1Inleiding����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 274
9.2.2De novo synthese van niet-essentiële aminozuren ��������������������������������������������������������������������������� 276
9.3
Aminozuurkatabolisme ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 280
9.3.1Afbraak van het koolstofskelet van aminozuren��������������������������������������������������������������������������������� 280
9.3.2Stikstof van aminozuurdegradatie wordt geëlimineerd als ureum����������������������������������������������� 284
9.4
Van aminozuren afgeleide stoffen������������������������������������������������������������������������������������������������������� 289
9.4.1Inleiding����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 289
9.4.2Creatine, carnitine en carnosine��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 289
9.4.3Heemsynthese����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 291
9.4.4Afbraak van heem����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 294
9.4.5Polyaminen����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 297
9.4.6Stikstofmonoxide (∙NO)������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 298
9.4.7Catecholaminen��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 300
9.4.8Melanine ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 302
9.4.9Serotonine en melatonine������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 304
9.4.10Glutamine, glutamaat en GABA ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 307
9.4.11Thyroxine��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 308
9.4.12Histamine��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 309
Literatuur ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 310
10
Nucleotidenmetabolisme����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 315
10.1
Homeostase van ribo- en desoxyribonucleotiden ����������������������������������������������������������������������� 316
10.2
Purinesynthese��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 318
10.2.1De novo purinesynthese����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 318
10.2.2Salvageweg van purinesynthese ������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 323
10.2.3Antimetabolieten van de purinesynthese��������������������������������������������������������������������������������������������� 324
10.3
Pyrimidinesynthese����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 326
10.4
Synthese van DNA-bouwstenen����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 328
10.4.1Reductie van ribose ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 328
10.4.2Synthese van dTMP��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 330
10.4.3Antimetabolieten van pyrimidininesynthese��������������������������������������������������������������������������������������� 331
10.5
Katabolisme van nucleotiden ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 332
Inhoud
XV
10.5.1Oorzaak en gevolg van jicht����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 335
Literatuur ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 338
11
Voeding��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 341
11.1
Inleiding ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 343
11.2
Voedingsgewoonten��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 345
11.3
Ondervoeding (malnutritie)������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 346
11.4
Essentiële en niet-essentiële voedingsstoffen ������������������������������������������������������������������������������� 348
11.5
Aanbevolen hoeveelheden��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 350
11.5.1Algemeen ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 350
11.5.2Dagelijkse waterbehoefte��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 355
11.5.3Dagelijkse energiebehoefte����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 355
11.6
Macronutriënten����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 358
11.6.1Koolhydraten ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 358
11.6.2Vetten (lipiden) ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 360
11.6.3Eiwitten������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 364
11.7
Micronutriënten������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 370
11.7.1Mineralen��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 370
11.7.2Calcium������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 371
11.7.3Fosfor ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 371
11.7.4Zink ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 372
11.7.5IJzer������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 373
11.7.6Jodium ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 376
11.7.7Fluor ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 376
11.7.8Koper����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 377
11.7.9Selenium ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 377
11.7.10Natrium en chloor����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 380
11.7.11Kalium��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 380
11.7.12Magnesium����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 380
11.7.13Toxische metalen������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 381
11.7.14Vitaminen��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 382
11.7.15Vetoplosbare vitaminen ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 384
11.7.16Wateroplosbare vitaminen������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 389
Literatuur ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 396
12
Lichaamsmetabolisme ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 403
12.1
Inleiding ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 405
12.2
Energiebehoefte van organen en weefsels ������������������������������������������������������������������������������������� 406
12.3
De glucosehomeostase����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 407
12.3.1Inleiding����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 407
12.3.2Postprandiale fase����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 408
12.3.3Tussen de maaltijden����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 410
12.4
Homeostase van de triglyceridenvoorraad ������������������������������������������������������������������������������������� 413
12.5
Interacties tussen glucose- en triglyceridenhomeostase����������������������������������������������������������� 414
12.6
Metabole adaptaties aan mechanische arbeid������������������������������������������������������������������������������� 419
12.7
Diabetes is een toestand van gestoorde glucosehomeostase������������������������������������������������� 422
12.7.1Criteria voor de diagnose van diabetes ������������������������������������������������������������������������������������������������� 424
XVI
Inhoud
12.7.2Type-1-diabetes��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 426
12.7.3Type-2-diabetes��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 430
12.7.4Diabetescomplicaties����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 432
12.7.5Monogene vormen van diabetes������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 434
12.8
Obesitas als afgeweken triglyceridenhomeostase ����������������������������������������������������������������������� 435
12.8.1Prevalentie van obesitas en overgewicht ��������������������������������������������������������������������������������������������� 435
12.8.2De vetcel als mogelijk doelwit in het behandelen van obesitas����������������������������������������������������� 436
12.8.3Obesitas: erfelijke bepaalde factoren interageren met omgevingsfactoren ����������������������������� 439
Literatuur ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 440
Register��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 447
http://www.springer.com/978-90-368-0619-0
Download