2 W a t is metabolisme?

2
Wat is metabolisme?
Een biochemicus die een bepaalde reactie van een levende cel in een reageerbuis wil nabootsen, zal condities kiezen waarbij alleen de gewenste reactie
doorgaat, terwijl alternatieve reacties vermeden worden. Er zullen remmers
van andere mogelijke reacties worden toegevoegd of de externe voorwaarden (hoge temperatuur, extreme pH, sterke concentratieverschillen) doen
het evenwicht van de reactie in de gewenste richting schuiven. In een levend
organisme (in vivo) gebeurt de reactie die men in de reageerbuis (in vitro)
wenst na te bootsten dus ook, maar meestal veel efficiënter. Het merkwaardige is dat de omstandigheden in die levende cellen heel mild zijn (neutrale
pH, lage druk en lichaamstemperatuur, lage concentratie substraat). Wat nog
meer verbaast is dat er in hetzelfde organisme op hetzelfde moment honderden andere soorten reacties tegelijk gebeuren! Het wonderlijkste in deze zaak
is dat al deze reacties blijkbaar op geordende manier plaatsvinden, zonder
dat ze elkaar storen, afzwakken of op een andere manier in de war brengen.
In de levende cel lijken de honderden chemische reacties die tegelijkertijd
optreden, te werken als de muzikanten in een orkest dat een grootse symfonie op dynamische wijze vertolkt. Blazers, strijkers, slaginstrumenten zijn
op elkaar ingespeeld. Elke speler heeft zijn taak, die staat uitgeschreven in
de partituur. De dirigent geeft aan wanneer ritme, tempo en volume moeten veranderen. In dit boek maakt de lezer kennis met de enzymen – die de
metabole spelers van het orkest zijn – en de metabolieten – die een complexe
moleculaire stroom veroorzaken zoals geluid in muziek. Reacties zijn in
logische groepen geordend tot metabole padendie ergens naartoe leiden en
het organisme tot een bepaald nut zijn. Het zal ook blijken dat – net zoals
er tijdens de concertuitvoering nu eens fortissimo, dan weer piano gespeeld
wordt – ook het metabolisme onderhevig is aan sterke veranderingen, zodat
de intensiteit van de chemische reacties harmonisch wordt afgestemd op de
behoefte van het organisme. Hormonen in de bloedbaan treden op als dirigenten en instrueren de cel om sommige reacties en zelfs complete metabole
paden intensief en andere tijdelijk niet te gebruiken. In feite draait het metabolisme rond het gegeven van metabole flux en de precieze regeling ervan,
omdat foute regeling zal leiden tot disfunctie en ziekte.
42
Metabolisme
Maar niets is perfect in de natuur, dus ook het orkest van de cel maakt kleine
en soms ook grote fouten. Deze fouten kunnen toevallig zijn, of – wanneer de
partituur een verkeerde DNA-base bevat –gevolgen hebben uiteenlopend van
een systematische onvolkomenheid die niemand opmerkt tot een catastrofale
vergissing die de cel, een orgaan of een organisme vroegtijdig doet sterven.
Daarom zijn er talrijke raakpunten tussen metabolisme en ziekten of ziekteprocessen. Sommige aangeboren fouten van het metabolisme illustreren dit
principe. We keren aan het einde van dit hoofdstuk terug naar de biochemicus die te weten wil komen hoe het moleculaire orkest werkt en – als er iets
is misgegaan – waar de fout zit. Daarvoor zijn speciale technieken nodig van
metabool onderzoek.
Leerdoelen:
• de betekenis begrijpen van ‘metabole paden’ en ‘metabole flux’;
• anabolisme kunnen plaatsen naast katabolisme;
• de positie van adenineribonucleotiden in het metabolisme kennen;
• belangrijke mechanismen van de metabole regeling begrijpen;
• het begrip inborn errorof metabolism bevatten;
• inzicht hebben in enkele methoden van metabool onderzoek.
Studeeraanwijzing:
Voorkennis van ‘Biomoleculen’ is noodzakelijk (zie hoofdstuk 1). Met deze
voorkennis wordt de tijdsbesteding aan de kernleerstof van dit hoofdstuk
geschat op 10 uur.
2.1
Wat is metabolisme?
Een definitie van metabolisme is het collectief van chemische reacties in een
levend organisme, dat als doel heeft om dat organisme gezond te houden.
Het laatste wil zeggen dat het individu zich normaal kan ontwikkelen, zich
adequaat kan voortplanten en een normaal leven kan leiden. Dit collectief
is veel meer dan een optelsom van een groot aantal chemische reacties. Er
bestaat namelijk een diepgaande integratie waarbij het belang en de intensiteit van individuele chemische reacties zijn afgestemd op de gelijktijdige
werking (of niet-werking) van alle andere, om zo het belang van het individu
en van de soort te dienen. Deze bijna perfecte concertering is het resultaat
van een lange weg van evolutie, waarin het metabolisme van een bepaalde
levensvorm zich heeft aangepast aan de bijzondere omstandigheden (klimaat, beschikbaar voedsel) waarin deze soort leeft. Soorten co-evolueren vaak
met hun voedsel; we denken hier in het bijzonder aan de fruit producerende
planten en de dieren die dit fruit eten, met een evident voordeel voor beide
soorten. Homo sapiens is in de enkele millennia van zijn recente bestaan door
zijn kleren, huizen, landbouw, veeteelt, visvangst en voedingsindustrie een
buitenbeentje geworden onder alle levensvormen, omdat hij zich daardoor
als soort heeft weten te handhaven in de meest diverse niches van onze planeet. Veel mensen, vooral in de geïndustrialiseerde wereld, zijn zich steeds
2 Wat is metabolisme?
beter gaan beschermen tegen fluctuaties in hun leefomstandigheden (voedselschaarste, extreme koude), zodat het metabolisme zich minder hoeft aan
te passen in de omstandigheden van onze cultuur dan in de wilde natuur.
Metabolisme wordt vaak onderverdeeld in katabolisme en anabolisme. Daarbij
gaat katabolisme over de afbraak van macromoleculen tot de bouwstenen
waaruit ze zijn opgebouwd en de verbranding van deze bouwstenen, met
als doel hier nuttige (chemische potentiële) energie uit te halen. Anabolisme
is een energievragend proces, waarbij de eerder vermelde bouwstenen worden aaneengeschakeld tot macromoleculen zoals eiwitten, nucleïnezuren,
glycogeen en triglyceriden. Metabolisme wordt ook onderverdeeld in metabole paden, wegen die gezien kunnen worden als een aaneenschakeling van
chemische reacties die van een beginpunt vertrekken en ergens op een concreet eindpunt aankomen. Het belangrijkste deel van de verklaring voor het
harmonisch plaatsvinden van het collectief van reacties (zie de vergelijking
met een orkest in de inleiding) is dat bijna alle chemische reacties van het
metabolisme worden gekatalyseerd door specifieke enzymen. Zoals in hoofdstuk 1 werd besproken, zijn enzymen uitermate efficiënte katalysatoren, die
een bepaalde reactie een miljoen maal of meer kunnen versnellen. Bovendien
zijn deze katalysatoren zeer kieskeurig in de keuze van het type reactie dat zij
versnellen. Ten slotte zijn enzymen regelbaar door factoren die het orkest van
chemische reacties op een dynamische wijze laten verlopen, ten dienste van
de actuele noden of behoeften van het organisme.
Het metabolisme van een organisme draait in feite om twee centrale gegevens:
1 het genereren van voldoende nuttige energie om alle levensfuncties naar
behoren te kunnen uitvoeren;
2 het verzamelen van alle nuttige bouwstenen (hetzij door ze zelf te maken,
hetzij door ze uit de voeding op te nemen), met de bedoeling om versleten
moleculen te vervangen door nieuwe, of om netto nieuwe moleculen bij te
maken voor de groei.
Merk op dat deze twee doelstellingen ongeveer parallel lopen met de begrippen anabolisme en katabolisme. Voor wat het energieverbruik van een
organisme betreft, kan onderscheid worden gemaakt tussen enerzijds het
basaal metabolisme of basale metabole snelheid (basal metabolic rate of BMR in de
Engelstalige literatuur), die nodig is voor het onderhoud van de levensfuncties, en anderzijds twee andere uitgaven:
a de energie die nodig is om voedsel te verteren, op te nemen en te assimileren in het metabolisme (deze energie wordt grotendeels uitgegeven door
het spijsverteringsapparaat);
b de energie die uitgegeven wordt door de skeletspieren wanneer deze arbeid
verrichten.
Meer dan 60% van de energie-uitgave van het basale metabolisme gebeurt
door vier vitale organen (lever, hersenen, nieren en hart), dit om het lichaam
43
44
Metabolisme
in leven te houden. De energie-uitgave gaat naar mechanische arbeid (pompfunctie van het hart), ionenpompen (resorptie en excretie in de nier en
elektrische excitatie van neuronen) en chemische synthese in de lever. In de
natuur zijn sommige dieren in staat om hun basale metabolisme in een soort
slaaptoestand te houden zo lang ze geen voedsel vinden. Op het moment
dat er voedsel gevonden wordt, zal het metabolisme uit de slaap ontwaken
en enorm versnellen. Voorbeelden hiervan zijn slangen en spinnen, die vele
maanden kunnen hongeren om vervolgens een naar proportie gigantische
maaltijd te verorberen.
Evolutie
De metabole adaptatie van grote en kleine dieren
Er bestaat een relatie tussen de grootte van een organisme, de hoogte van het
basale metabolisme en de levensduur van deze soort (Speakman 2005). De
relatie zegt dat grote dieren een trager basaal metabolisme hebben en langer
leven. Biologen proberen al meer dan honderd jaar een wetmatig verband te
formuleren tussen de intensiteit van de basale metabole snelheid per kilogram
lichaamsgewicht (BMR) en het lichaamsgewicht (BM; body mass). Over de
precieze formule bestaat nog discussie (White & Seymour 2005), maar een
benadering is: BMR = BM–0,7. De kerngedachte is dat dieren hun energie dus
niet uitgeven naar rato van het aantal kilo’s dat ze wegen, maar relatief minder naarmate ze groter zijn. Proportioneel geeft een dier van 10 kg lichaamsgewicht per kilogram maar half zo veel uit aan basaal metabolisme als een
dier van één kilogram. Op dezelfde wijze spendeert een dier van 100 kg per kilo
maar half zo veel als een dier van 10 kg enzovoort. Deze relatieve daling is een
goede zaak en misschien wel een door de evolutie gestroomlijnd proces, vanwege de relatie tussen oppervlak en inhoud. Dit is het eenvoudigst te begrijpen
met het simpele model van een bol. Een grote bol met een tweemaal grotere
straal dan een kleine bol heeft een achtmaal zo groot volume (gewicht) maar
slechts een viermaal zo groot oppervlak. Als per kilogram massa dezelfde
warmte wordt geproduceerd, moet het oppervlak van de grote bol tweemaal
meer warmte per seconde afgeven per vierkante meter oppervlak dan de kleine
en dat kan fysisch onmogelijk zijn. Dit probleem wordt vermeden door de
massa in de grote bol minder warmte te laten produceren. Hetzelfde geldt op
het niveau van cellen, wat verklaart waarom cellen beperkte afmetingen kunnen hebben. In deze oppervlakte/inhoudrelatie speelt naast warmte-uitwisseling uiteraard ook de uitwisseling van ionen, metabolieten, zuurstof enzovoort
een analoge rol. Conclusie: een groot dier heeft een relatief klein oppervlak per
kilogram lichaamsgewicht en zou dus oververhitten als de basale metabole
snelheid niet proportioneel zou dalen met de dalende oppervlakte/inhoudsverhouding.
Omdat de levensduur naargelang het lichaamsgewicht met dezelfde proportie
verlengt als de metabole snelheid daalt (dus een dier van 100 kg leeft ongeveer
de helft langer dan een dier van 10 kg enzovoort), werd oorspronkelijk gedacht
2 Wat is metabolisme?
dat één gram weefsel in een klein of een groot dier ongeveer evenveel energie
heeft verbrand voordat het dier sterft. Dit blijkt echter niet waar te zijn, want
kleine dieren spenderen over een totaal leven per gram weefsel meer energie
dan grote (Speakman 2005). Een onderliggende verklaring voor de kortere
levensduur van organismen die intens verbranden is de zuurstofradicaalhypothese van weefselaftakeling en celdood, die stelt dat verbranding van brandstof
in cellen schadelijke zuurstofmoleculen doet ontstaan die de cel langzaam
maar zeker beschadigen. We komen hierop terug in hoofdstuk 5, waar de
reductie van zuurstof tot water wordt behandeld in de context van ATP-synthese. Een van de voorspellingen van deze hypothese, namelijk dat calorische
restrictie leidt tot een langer leven, wordt inderdaad ondersteund door talrijke
experimenten (Bordone & Guarente 2005), maar de interpretatie van deze
gegevens is niet eenvoudig (Piper & Bartke 2008). Vrij grote afwijkingen van de
wet die het verband legt tussen basale metabole snelheid en lichaamsgewicht
worden gezien bij slangen en spinnen (Glazier 2009). Opvallend is dat deze
koudbloedige dieren een zeer flexibel metabolisme hebben in de zin dat ze
zeer onregelmatig (soms met extreem lange tussenpozen) verhoudingsgewijs
enorme maaltijden eten. Dit veronderstelt een groot metabool aanpassingsvermogen, waarbij er tijdens de pauzes tussen maaltijden een energiezuinig
metabolisme bestaat en anderzijds, tijdens de vertering van de maaltijd, het
metabolisme als het ware een metamorfose ondergaat en extreem (tot 40
maal of meer) versnelt. De python is een goed voorbeeld van plasticiteit van
het metabolisme (Secor & Diamond 1998). Het dier activeert na het vangen
en opeten van een prooi zijn (slapende) spijsverteringsapparaat. Het gehalte
van cholecystokinine, een hormoon van de darmtractus, stijgt meer dan 50
maal in het bloed en dat van plasmatriglyceriden meer dan 150 maal. Het
gevolg is een metamorfose van de activiteit van het spijsverteringssysteem,
waarvan de massa (eten niet meegerekend) binnen 24 uur verdubbelt (Secor &
Diamond 1998). Deze veranderingen zijn mogelijk dankzij een sterke verhoging
van de expressie van ionenkanalen (Helmstetter et al. 2009). Het gilamonster (Heloderma suspectum, een giftige hagedis) heeft hiervan een variant
ontwikkeld: het dier produceert in zijn speekselklieren exendine-4, een zeer
krachtige analoog van glucagon-like peptide 1. Omdat exendine-4 de werking
van insulineproducerende bèta-cellen verbetert (Goke et al. 1993) en deze cellen kan doen prolifereren, is dit een potentieel mechanisme om het slapende
anabolisme van dit dier te doen ‘ontwaken’ zodra voedsel gegeten wordt.
Exendine-4 wordt nu als geneesmiddel gebruikt bij patiënten met type-2-diabetes (Drucker 2005).
2.2
Metabolisme is een groot actieterrein
Het metabolisme is een van de grootste en meest vergende complexe levensfuncties in alle organismen. Het is een zó grote taak, dat veel parasieten het
vermogen hebben ontwikkeld om de inspanning van het organiseren van
een goed werkend metabolisme over te laten aan de gastheer van wie ze pro-
45
46
Metabolisme
fiteren. Metabolisme is tevens een zaak van leven of dood op elk moment van
het bestaan. Elke specialist zal dit natuurlijk over zijn terrein beweren, dus
waarom zou u de titel van deze paragraaf zomaar geloven? De stelling kan
echter verdedigd worden door te kijken naar het aandeel van alle genen waarvan iets bekend is over hun functie. Het aandeel van deze ‘gekarakteriseerde
genen’ dat codeert voor metabool relevante producten (meestal enzymen, of
hun regulatoren) is verbazingwekkend groot. Inderdaad heeft pakweg 25%
van alle genen met bekende functie iets te maken met de opdracht om het
metabolisme in goede banen te leiden en de nodige flexibiliteit te geven rond
het gegeven of voedsel gevonden wordt of niet; of de omgevingstemperatuur
daalt of stijgt; of een infectie moet worden overwonnen; of er melk geproduceerd moet worden voor een baby enzovoort. Dit maakt metabolisme tot een
complex onderwerp waarvan de kennis en het inzicht nu al bijzonder uitgebreid zijn door een kolossaal aantal wetenschappelijke studies: ‘metabolism’
komt als zoekterm in PubMed (25 januari 2010) in iets meer dan vijf miljoen
wetenschappelijke artikelen voor, wat 25% is van alle (± 20 miljoen) in PubMed opgenomen artikelen. Dit percentage klopt dus goed met het aandeel
van metabole genen in het totale genoom. Anderzijds heerst de indruk onder
wetenschappers dat – hoewel de meeste metabole paden en hun afzonderlijke reacties inmiddels wellicht zijn ontdekt – men nog maar aan het begin
staat van het begrijpen hoe het orkest als geheel werkt en hoe het misloopt in
veelvoorkomende ziekten. De complexiteit van het ‘orkest’, iets waarvoor het
DNA van onze soort circa vijfduizend genen inzet, is dan ook overweldigend.
Het probleem wordt nog groter op eiwitniveau, aannemende dat een gemiddeld gen tien verschillende eiwitvarianten kan afleveren. Dit boek heeft niet
de bedoeling om gedetailleerde kennis over tienduizenden eiwitvarianten te
leveren. Zulke kennis veroudert trouwens en geeft weinig inzicht in hoe het
geheel werkt. Er zal getracht worden een ruwe schets van het geheel neer te
zetten, waarbij evolutionair sterk bewaarde fenomenen en fenomenen die
medische betekenis hebben (impact op ziekteprocessen, rol bij preventie,
diagnose of therapie van ziekten) de meeste aandacht krijgen. Hooguit een
paar procent van de metabole genen en hun producten zal in dit boek bij
naam worden genoemd; slechts van een deel daarvan zal meer dan de naam
worden vermeld. Het onderwerp is dus gewoon te groot om in zijn totaliteit
en in detail in één boek te bevatten.
Het functioneel indelen van duizenden genen van een genoom gebeurt
meer en meer door bioinformatici en via de Gene Ontology-classificatie (GO)
(Lomax 2005). Dit is een computergestuurd klassement van duizenden genen
over de grote celfuncties. Naarmate er meer genoomsequenties bestudeerd
zijn, wordt deze informatie steeds completer en preciezer (Reeves et al. 2009).
Zie ook de website http://www.geneontology.org/. Zelfs wanneer we eiwitsynthese en aanmaak van nucleïnezuren niet meetellen (dit is eigenlijk anabolisme, maar het zijn in GO-annotaties aparte klassen), is het metabolisme,
met zijn aandeel van ongeveer 25% van alle genen met bekende functie, veruit de grootste klasse. Opvallend is dat dit hoge percentage zowel gevonden
wordt in het primitieve genoom van de gist Schizosaccharomyces pombe (Wood
et al. 2002), als in het rijstgenoom (Goff et al. 2002) en het menselijk genoom
(Lander et al. 2001).
2 Wat is metabolisme?
Figuur 2.1
Bron: http://www.kegg.jp/kegg/pathway.html#metabolism (goedkeuring voor reproductie verkregen).
47
Schema van metabolisme. De kleuren stellen afzonderlijke metabole paden voor. Elk puntje is een unieke reactie die wordt gekatalyseerd door een gespecialiseerd enzym.
48
Metabolisme
2.3
Metabole paden
In laboratoria zie je nog wel eens een ‘metabole landkaart’ als poster aan de
muur hangen. Vroeger dienden deze posters als geheugensteun voor onderzoekers, maar ze zijn nu wat achterhaald door uitstekende websites zoals de
Kyoto Encyclopedia of Genes & Genomes, afgekort KEGG (http://www.kegg.jp/
kegg/pathway.html#metabolism). Op poster en website is het totaaloverzicht
van metabolisme op het eerste gezicht een kluwen (figuur 2.1) die ofwel een
nietszeggende warboel is waartegenover men volkomen onverschillig staat,
ofwel een voorwerp van kopzorg in verband met het naderende examen.
Gelukkig zal de geoefende toeschouwer heel wat minder moeite met deze
kaart hebben. Er zit immers veel structuur en logica in; de afzonderlijke reacties houden verband met elkaar en eigenlijk vormen alle reacties samen een
logisch geheel. De opeenvolgende hoofdstukken hebben als globale opzet
om logische en functioneel belangrijke delen van het metabole netwerk als
afzonderlijk studieobjecten te analyseren. In de hoofdstukken 11 en 12 komen
de onderdelen weer bijeen, eerst tijdens de bespreking van voeding en aan
het einde van het boek als geïntegreerd lichaamsmetabolisme dat ontspoort
bij suikerziekte en obesitas.
Een schema van een eenvoudige metabole weg is te zien in figuur 2.2. Als het
acht chemische bewerkingen kost om stof A (de metabole voorloper) om te
zetten in stof I (het eindproduct), dan houden deze acht stappen verband met
elkaar, ze vormen een metabole weg. Het is belangrijk om te beseffen, dat elk
van de stappen zijn eigen plaats op de weg kent: de volgorde is dus niet willekeurig, want metabole paden hebben een vastliggende structuur.
Opmerkelijk is ook dat een dergelijke structuur evolutionair doorgaans bijzonder sterk bewaard is gebleven van bacterie tot mens. Uiteraard bestaan er
metabole wegen die slechts in een deel van de levende natuur aanwezig zijn.
Zo wordt de fotosynthese alleen uitgevoerd door planten en bepaalde algen,
de synthese van een deel van de aminozuren wordt niet uitgevoerd door
de mens maar wel door bacteriën enzovoort. Dit boek concentreert zich op
paden die ofwel universeel aanwezig zijn in de natuur, ofwel een bijzondere
plaats innemen in het metabolisme van de mens.
Figuur 2.2
Schema van een metabole weg met acht enzymen die samen in staat zijn om acht metabolieten te vormen en netto A om te zetten in I. De fluxbepalende stap (zie volgende paragraaf) is
onomkeerbaar en wordt weergegeven door de rode eenrichtingspijl.
2 Wat is metabolisme?
2.4
Metabole flux
Met metabole flux wordt bedoeld: de hoeveelheid moleculen van een bepaalde
metaboliet die per tijdseenheid per cel langs een bepaald punt van het metabole pad passeert. Flux heeft hier dus dezelfde betekenis als in de fysica. De
metabole flux hangt sterk af van de omstandigheden in de cel en is in feite de
meest relevante metabole parameter, die voortdurend en zeer nauwkeurig
moet worden bewaakt. De concentratieverschillen tussen substraat en reactieproduct hebben een invloed op de flux. Andere factoren zijn de diffusieafstanden en de toegankelijkheid van de enzymen voor het substraat. De allergrootste invloed gaat echter uit van de beschikbaarheid en de mate van activiteit van enzymen die de reactie moeten katalyseren. Bijna alle aspecten van
de regeling van het metabolisme convergeren naar effecten die enzymen uitoefenen op de metabole flux. Het is eerder regel dan uitzondering dat de flux
langs een bepaalde metabole weg bepaald wordt door één of slechts enkele
zeer bijzondere enzymen van deze weg. We noemen dergelijke belangrijke
enzymen dan fluxbepalende enzymen. Het is natuurlijk de bedoeling om juist
over dit type enzymen zo veel mogelijk te weten te komen.
Om de abstracte chemische taal van de paragraaf hierboven even te doorbreken, kunnen we de vergelijking maken tussen flux langs een bepaalde metabole weg en de flux van het wegverkeer, bijvoorbeeld de snelweg van Brussel
naar Oostende. De flux kan daar worden gedefinieerd als het aantal auto’s dat
per seconde langs een bepaald punt passeert. Anders dan bij het metabolisme
is er natuurlijk niet al te veel aan de auto veranderd tussen begin- en eindpunt, behalve dat de inzittende iets ouder is geworden, dat de kilometerteller
een ander getal aangeeft en dat de benzinetank wat leger is. Zoals iedereen
die wel eens in een auto heeft gezeten weet, hangt de flux aan auto’s bij een
bepaald punt enorm af van de verkeersomstandigheden. Onder ideale wegomstandigheden kan men, de veiligheid en verkeersregels in acht nemende,
de maximale flux berekenen op elk punt van de snelweg. Rijdt iedereen bijvoorbeeld 120 km per uur (dit is 33 meter per seconde) en houden de auto’s
een redelijke afstand van elkaar (bijvoorbeeld 33 meter rijdek per wagen), dan
is de maximale flux op deze autosnelweg met drie baanvakken drie auto’s per
seconde. Het kan gebeuren dat op een kritiek punt (bijvoorbeeld Gent-Zwijnaarde) twee van de baanvakken afgesloten zijn. Dit heeft een onmiddellijk
negatief effect op de maximale flux. Bovendien zal door de gevaarlijke toestanden rond dit punt besloten zijn om de toegelaten voorwaarden scherper
te regelen (bijvoorbeeld een maximale snelheid van 60 km per uur op de
resterende twee baanvakken). Deze maatregel zal de flux verder verlagen tot
een zesde van de maximale waarde onder ideale omstandigheden. Op dat
moment zal dit bepaalde punt de totale flux over het hele traject gaan beperken: het wordt de fluxbepalendestap in het traject. Er zal zich een opstapeling
van auto’s voordoen voor dit bewuste punt (deze concentratieverhoging noemen we ‘file’), terwijl de autoconcentratie na dit punt weer zal dalen. Een zeer
analoge situatie doet zich voor in de metabole wegen. De punten op het traject zijn de discrete metabole stappen die uitgevoerd worden door specifieke
49
50
Metabolisme
enzymen (enzym 1 in figuur 2.2). Het aantal rijvakken moet vertaald worden
in het aantal aanwezige enzymmoleculen dat de katalyse kan uitvoeren. De
lokale reglementering (snelheid, moeilijke bochten...) wordt vertaald in de
activiteit van bestaande enzymmoleculen en die kan geregeld worden door
allosterie of covalente modificaties. Zeer opmerkelijk in de metabole regeling is dat de fluxbepalende stappen aan het begin van het metabole traject
liggen. Er is dus sprake van instroombeperking in het voorbeeld van figuur
2.2 en in echte gevallen die behandeld worden in de volgende hoofdstukken.
Deze organisatie heeft als groot voordeel dat ‘moleculaire files’ vermeden
worden. Men kan ook de vergelijking maken met de flux van water in een
rivier. Probeer zelf eens een fluxgenererende maatregel in een rivierloop de
bedenken.
2.5
Anabole en katabole wegen
Het metabolisme wordt opgedeeld in anabolisme (opbouw van complexe biomoleculen uit bouwstenen) en katabolisme (afbraak van biomoleculen, vaak
met als doel om hier energie uit te halen). Voorbeelden van zuiver anabole
wegen zijn de synthese van basen of van cholesterol; voorbeelden van zuiver
katabole wegen zijn de oxidatieve fosforylering en de proteolyse van eiwitten
gevolgd door de oxidatie van aminozuren tot CO2. Het metabolisme is zodanig georganiseerd dat veel anabole en katabole taken gescheiden van elkaar
optreden als gespecialiseerde metabole wegen. Het is voor een aantal metabole paden niet mogelijk om deze te klasseren als zuiver anabool of katabool,
want ze kunnen in beide hoedanigheden dienen. Voorbeelden hiervan zijn de
glycolyse en de krebs-cyclus.
Katabole wegen hebben als einddoel om de cellen te voorzien van voldoende
chemische energie (adenosinetrifosfaat; ATP) om te kunnen overleven en te
kunnen groeien als dat nodig is. De meest gebruikte brandstoffen in menselijke cellen zijn koolhydraten (suikers) en lipiden (vetten, opgebouwd uit
vetzuren). De koolstofatomen in dergelijke brandstof worden bij een volledig
uitgevoerd katabolisme, net zoals dat gebeurt in een verbrandingsoven of
motor, geoxideerd tot CO2. Er bestaat dus analogie met de oxidatie van door
de mens gebruikte brandstof voor kachels, motoren en turbines. Hoe meer
gereduceerd de koolstof voor aanvang van de verbranding is, hoe meer energie hier tijdens de verbranding tot CO2 uit te halen valt. Vetten benaderen
voor de meeste koolstofatomen van de brandstof deze lage oxidatietoestand
zoals die ook aanwezig is in methaan of in benzine (figuur 2.3). Glucose en
alle andere koolhydraten (suikers) hebben op het gemiddelde koolstofatoom
een intermediaire oxidatietrap die lijkt op die van methanol (figuur 2.3).
Vergeleken met glucose zullen de vetzuren van triglyceriden per C-atoom
bij volledige verbranding tot CO2 meer nuttige energie kunnen opleveren
dan een suiker zoals glucose. Dieren hebben tijdens de evolutie een voorraad
triglyceriden (‘vet’) als strategische brandstof gekregen; een verklaring is dat
deze brandstof, die overal naartoe ‘gedragen’ moet worden, per kilogram het
hoogste energierendement geeft.
2 Wat is metabolisme?
Figuur 2.3
Belangrijke brandstof voor het katabolisme. De gemiddelde oxidatietoestand van de zes koolstofatomen van glucose (links) komt overeen met die van methanol. Triglyceriden (vet in de
vetcellen) vormen een brandstof die overwegend bestaat uit CH2-groepen, met een gemiddelde
oxidatietoestand van de zes koolstofatomen zoals in methaan of benzine. Alleen de glycerolgroep en de aanpalende carboxylkoolstof van het vetzuur zijn meer geoxideerd (helemaal
rechts). Bovenaan: ruimtevullende vanderwaalsmodellen van beide moleculen.
Hoewel de volledige verbranding van glucose in een cel of in een verbrandingsoven chemisch hetzelfde eindresultaat oplevert (de oxidatie van alle Catomen tot CO2), bestaan er enkele zeer fundamentele verschillen (figuur 2.4).
Ten eerste gaat de cel het verbrandingsproces opdelen in een groot aantal
stapjes, die elk een kleine energiesprong vertegenwoordigen in de exergonische verbrandingsreactie. In de kachel wordt echter één grote energiesprong
gemaakt. Ten tweede bestaat er een aanzienlijke chemische activeringsenergie
Figuur 2.4
Trapsgewijze verbranding in levende cellen (rechts) treedt op door tussenkomst van enzymen.
Dit heeft als voordeel tegenover de eenstapsverbranding in een oven of kachel (links) dat het
proces beheerst wordt bij lage temperaturen (kleine activeringsenergie) en dat een aanzienlijk
deel van de vrijkomende energie kan worden opgeslagen als nuttige dragers.
51
52
Metabolisme
(zie hoofdstuk 1) tijdens verbranding in de kachel, dus treedt deze pas op
bij hoge temperatuur (een vlam steekt de brandstof aan). In de cel is dit niet
nodig, omdat de activeringsenergie van de talrijke kleine stapjes zeer klein
wordt gehouden door efficiënte katalysatoren (de enzymen). Ten derde zal de
energie die vrijkomt in de kachel niets anders dan warmte opleveren, terwijl
de verbranding in de cel dient om nieuwe chemische orde te creëren, dit in de
vorm van energierijke elektronen (NADH en FADH2) die op hun beurt zorgen
voor de synthese van ATP.
Primitieve cellen beginnen het katabolisme met de vertering van macromoleculen tot hun oorspronkelijke bouwstenen via hydrolyse in een ruimte net
buiten de celmembraan. Bij meercellige dieren speelt deze eerste fase van het
katabolisme zich af in de holte van het spijsverteringssysteem (figuur 2.5).
Eukaryote cellen verteren bovendien de verouderde bestanddelen van de cel
of andere opgenomen macromoleculen in de holte van de lysosomen.
Wat al deze verteringsprocessen gemeenschappelijk hebben, is dat een lipidenmembraan het compartiment van vertering afscheidt van het cytoplasma
om autodigestie van de eigen celcomponenten te voorkomen. De enzymen
die voor deze fase nodig zijn noemt men hydrolasen, waarbij onderscheid
wordt gemaakt tussen proteasen, lipasen en saccharidasen. Een bijzondere
vorm van fase 1 die wel in het cytoplasma plaatsvindt is de glycogenolyse, de
afbraak van glycogeen, een voorraad mobiliseerbare glucosebouwstenen in
lever en skeletspieren (hoofdstuk 6). De metabole paden van de tweede fase
dienen om de door de vertering gevormde bouwstenen metabool te converge-
Figuur 2.5
Katabole wegen convergeren naar de volledige verbranding van acetyl-CoA tot CO2 in de krebscyclus. Hierbij ontstaan energierijke elektronen (e- in een cirkel) die worden gebruikt voor ATPproductie (oxidatieve fosforylering). De eerste fase van het katabolisme is de spijsvertering, die
aminozuren, glucose en vetzuren produceert. De tweede fase convergeert tot acetyl-CoA en
omvat de bèta-oxidatie van vetzuren, glycolyse, aminozuurafbraak en oxidatieve decarboxylering. Daarna volgen krebs-cyclus en oxidatieve fosforylering.
2 Wat is metabolisme?
ren tot acetyl-Co-enzym A (acetyl-CoA). In deze fase treedt al partiële oxidatie
van de brandstof op, maar er is nog weinig directe ATP-productie. De suikers
worden via de glycolyse tot pyruvaat afgebroken (hoofdstuk 3), dat in één stap
in acetyl-CoA wordt omgezet (hoofdstuk 4). Een deel van de aminozuren die
ontstaan na hydrolyse van eiwitten wordt via transaminasen in alfa-ketozuren
omgezet die convergeren naar acetyl-CoA (hoofdstuk 4 en 9). De vetzuren
(hydrolyse van lipiden) worden via de bèta-oxidatie in acetyl-CoA omgezet
(hoofdstuk 4). Tijdens de derde katabole fase wordt acetyl-CoA in de krebscyclus volledig geoxideerd tot CO2 (figuur 2.5). Ook hier is er weinig directe
ATP-productie, maar wel de levering van energierijke elektronen (reducerend
vermogen in de vorm van NADH en FADH2). Ten slotte wordt dit reducerend
vermogen gebruikt voor ATP-productie (oxidatieve fosforylering; hoofdstuk 5).
Strikt katabool is eigenlijk alleen deze laatste fase; de andere fasen kunnen
ook gebruikt worden voor anabole doeleinden. Een bijzonder katabolisme
dat niet in figuur 2.5 werd aangeduid, is aanwezig bij de afbraak van cholesterol, haem en purinen, die niet verbrand worden tot CO2 maar afgebroken tot
respectievelijk galzouten, bilirubine en urinezuur en als dusdanig worden
uitgescheiden (hoofdstukken 8-10).
Anabole wegen omvatten de biochemische reacties die leiden tot de biosynthese van nieuwe moleculen, meestal vanuit kleinere bouwstenen. Een cel die
zichzelf onderhoudt en die groeit, heeft voortdurend nieuwe macromoleculen nodig. Bovenaan in figuur 2.6 zijn deze macromoleculen ingedeeld als
eiwitten, nucleïnezuren, polysachariden en lipiden. De synthese van nieuwe
eiwitten en nucleïnezuren is voor cellen een bijzonder belangrijke bezigheid,
die onder meer zorgt voor het aanwezig zijn van alle benodigde enzymen en
hun regelende eiwitten; deze celfunctie behoort tot het terrein van de moleculaire celbiologie, iets dat niet in dit boek wordt besproken. Hier komen
Figuur 2.6
Anabole wegen. De mens heeft bepaalde bouwstenen in zijn voedsel nodig omdat hij deze niet
zelf kan maken (essentiële vetzuren en aminozuren) en een energiebron (suikers of vetten) om
te compenseren voor de energie-uitgaven. Voor biosynthese zijn ook ATP en reducerende elektronen (NADPH) nodig.
53
54
Metabolisme
achtereenvolgens aan bod: de gluconeogenese en glycogeensynthese (hoofdstuk
6), vetzuursynthese en cholesterolsynthese en het maken van afgeleiden daarvan
(hoofdstukken 7 en 8), synthese van aminozuren en afgeleiden daarvan (hoofdstuk 9) en synthese van nucleotiden (hoofdstuk 10). Voor deze anabole paden
zijn nodig: bouwstenen, energie (ATP) en reducerend vermogen, dit omdat
de bouwstenen meestal meer geoxideerd zijn dan het product. Het reducerend vermogen wordt geleverd als NADPH en ontstaat vooral tijdens de oxidatieve fase van de pentosefosfaatweg (hoofdstuk 6). Omdat sommige van de
bouwstenen niet van glucose of een ander eigen gemaakt molecuul kunnen
worden afgeleid, moeten ze worden opgenomen via de voeding. Dit zijn de
zogenoemde essentiële voedingsstoffen (hoofdstuk 11).
2.6
Ribonucleotiden als metabole dragers
Het katabolisme van vrijwel alle levensvormen op aarde is uiteindelijk gecentreerd rond het gegeven van het beheer van een voldoende voorraad chemische energie in de moleculaire gedaante van een ribonucleotide (hoofdstuk 1):
het adenosine-5’-trifosfaat (ATP; voor structuur, zie figuur 2.7). Het bijzondere
van ATP is dat dit molecuul twee energierijke fosfaatgroepen in zich draagt.
De energie komt vrij in een exergonische reactie wanneer een of twee van
deze buitenste fosfaatgroepen afsplitst als anorganisch fosfaat. De vrijgekomen energie kan dan voor allerlei doeleinden worden gebruikt. Opmerkelijk
is dat enkele andere adenineribonucleotiden een even centrale rol spelen in
het metabolisme; alleen dragen ze andere ‘nuttige groepen’ dan het fosfaat
van ATP. Zo dragen de nucleotiden NADH, NADPH en FADH2 energierijke
elektronen, terwijl co-enzym A de drager is van geactiveerde acylgroepen
(tabel 2.1). Er is een groep wetenschappers die denkt dat dit geen toeval is
maar het gevolg van een evolutionair oude oorsprong van ribonucleotiden,
ouder dan de eerste cel.
Tabel 2.1
Schema van enkele metabool belangrijke adenineribonucleotiden.
Naam
Structuur
Functie
ATP
adenine-ribose-fosfaat-fosfaat-fosfaat
energietransfer
NADH
adenine-ribose-fosfaat-fosfaat-ribose-nicotinamide
elektronentransfer
FADH2
adenine-ribose-fosfaat-fosfaat-ribose-isoalloxazine
elektronentransfer
acyl-CoA
adenine-ribose-fosfaat-pantotheenzuur-acylgroep
acyltransfer
2 Wat is metabolisme?
Evolutie
Een primitieve RNA-wereld
Even opmerkelijk is dat de centrale rol van de ribonucleotiden in alle levensvormen op onze planeet (eencelligen, fungi, planten, dieren) terug te vinden
is. Dit kan eveneens duiden op een evolutionair zeer oude oorsprong, mogelijk
zelfs ouder dan het moment dat de allereerste cel ontstond. Deze vaststelling,
plus het bestaan van ribozymen, RNA-moleculen die optreden als katalysator
van een chemische reactie (Cech 2002), heeft geleid tot het idee van een
primitieve ‘RNA-wereld’ (Orgel 2004). Volgens dit idee was er voor de eerste
cel op aarde al een ‘primitief leven’ met ribonucleotiden (chemische dragers
van potentiële energie), ribozymen en RNA-dragers van informatie. Later evolueerde vanuit deze primitieve RNA-wereld, waarin suikers verbrand werden
en aminozuren aanwezig waren, een systeem met eiwitten. Door de evolutie
van lipidendubbellagen ontstonden kleine compartimenten van zichzelf organiserend leven: de eerste cellen. Sindsdien is de nuttige rol van deze ribonucleotiden blijven bestaan. De ‘RNA-wereld’ is echter een hypothese die naast
andere hypothesen geplaatst kan worden (Glansdorff et al. 2009).
2.6.1
ATP
Zoals hierboven werd uitgelegd, is ATP de universele drager van chemische
energie in alle cellen op aarde. De hydrolyse van de gamma-fosfaatgroep van
ATP kan door vele processen in de cel worden aangedreven en is een sterk
Figuur 2.7
Structuur van ATP met links: klassiek structuurmodel, met de P in een rode cirkel als symbool
voor elk van de drie fosfaatgroepen; de gamma-fosfaatgroep zit helemaal links. Rechts is met
dezelfde schaal en oriëntatie een ruimtevullend (vanderwaals)model van ATP te zien. Rood =
zuurstofatoom, blauw = stikstofatoom, zwart = koolstofatoom, wit = waterstofatoom, oranje =
fosforatoom.
55
56
Metabolisme
Figuur 2.8
Synthese van ATP is een endergonisch proces, dat gekoppeld wordt aan energieleverende processen die optreden tijdens het katabolisme. Ongeveer 90% van de ATP ontstaat tijdens de
oxidatieve fosforylering en vereist inbouw van anorganisch fosfaat (Pi); de overige 10% wordt
gegenereerd door overdracht van energierijke fosfaatgroepen op ADP (~P); dit is de zogenoemde
fosforylering op substraatniveau.
exergonisch proces dat voldoende vrije energie (30-40 kJ/mol) oplevert om
allerlei doeleinden te dienen. Vier voorbeelden zijn:
− koppeling aan een endergonische chemische reactie om deze te doen verlopen;
− een energierijke conformatietoestand opleggen aan een structuur (eiwit);
− mechanische arbeid verrichten;
− pompen van een molecuul tegen een concentratiegradiënt in.
Het katabolisme is erop gericht precies zo veel ATP te synthetiseren, dit door
brandstof in de cellen op te nemen en te verbranden, als nodig is voor alle
energievragende processen waarbij ATP verbruikt is. Ongeveer 90% van alle
ATP die een cel produceert, ontstaat ter hoogte van de binnenste mitochondriale membraan via de zogenoemde oxidatieve fosforylering (figuur 2.8). De
resterende 10% wordt gemaakt via fosforyleringopsubstraatniveau waarbij een
energierijke fosfaatgroep op ADP wordt overgedragen. Een eerste voorbeeld
van een fosforylering op substraatniveau is de omzetting van fosfo-enolpyruvaat in pyruvaat, waarbij een molecuul ADP verandert in een molecuul ATP;
dit is de laatste stap van de glycolyse (zie hoofdstuk 3). Een ander voorbeeld
van fosforylering op substraatniveau is de overdracht van creatinefosfaat naar
ADP met vorming van creatine en ATP (figuur 2.9). Creatinefosfaat (ook fosfocreatine genoemd) is rijkelijk aanwezig in de skeletspieren en verantwoordelijk voor snelle synthese van nieuw ATP, wanneer dit tijdens de contractie
wordt verbruikt. Dit gegeven buffert de ATP-concentratie in de contraherende skelet- of hartspier.
De hoge energiepotentiaal (vrije energie van Gibbs = G) van de gammafosfaatgroep van ATP enerzijds en van de fosfaatgroep van creatinefosfaat
2 Wat is metabolisme?
Figuur 2.9
Substraatniveau fosforylering met creatinefosfaat als leverancier van een energierijke fosfaatgroep. Dit proces buffert de ATP-concentratie in de samentrekkende skeletspieren en hartspier.
Tussen de contracties wordt de voorraad creatinefosfaat weer opgebouwd, waarbij ATP wordt
omgezet in ADP.
anderzijds kan verklaard worden door de aanwezigheid van twee factoren:
(1) de dichte toenadering van elkaar afstotende negatieve ladingen; (2) de
beperking van resonantie van de buitenste elektronenwolk. Als de fosfaatgroep van ATP of van fosfocreatine weghaalt, komt er energie vrij, enerzijds
omdat gelijke ladingen zich van elkaar weg bewegen en anderzijds omdat
de entropie (het aantal mogelijke vrijheidsgraden) van de elektronenwolken
toeneemt. Dit is goed te zien in de structuur van creatine ten opzichte van
fosfocreatine (figuur 2.9). Immers, de negatieve fosfaatgroep in fosfocreatine
maakt plaats voor een positieve guanidinegroep; in deze laatste kan de elektronenwolk resoneren tussen de twee NH2-groepen, iets dat niet kan in fosfocreatine. Deze resonantievrijheid is een vorm van entropie die het molecuul
naar een lager niveau van potentiële energie brengt.
ATP wordt dus voortdurend geproduceerd tijdens de verbranding van
brandstof zoals glucose of vetzuren, maar ook voortdurend gevraagd voor
vele honderden energievragende processen in cellen. Voorbeelden zijn alle
anabole paden, met daarin zonder uitzondering een of meer endergonische
(energievragende) reacties, maar ook het onderhoud van ionengradiënten,
mechanische arbeid, secretie. Het is dan ook niet verwonderlijk dat de dagelijkse stroom van ATP naar ADP en van ADP weer terug naar ATP enorm is
(figuur 2.10).
Omgerekend naar het totale energieverbruik in een volwassen mens
van 70 kg, komt deze stroom inderdaad per dag overeen met 100 mol ATP,
57
58
Metabolisme
wat gelijkstaat aan ongeveer 50 kilogram zuivere stof. Aangezien de totale
lichaamsvoorraad van ATP in deze persoon slechts ± 100 gram is (0,2 mol),
moet het recycleren van ADP dus heel snel kunnen verlopen, zodat elke drie
minuten van het menselijke leven de totale voorraad één keer wordt gebruikt
en weer heraangemaakt. Het metabolisme is zodanig geregeld dat de snelheid van de ATP-synthese precies is afgestemd op de snelheid van verbruik
(figuur 2.10).
Figuur 2.10
De ATP-ADP-cyclus draait intensief in levende cellen. ATP wordt verbruikt tijdens allerlei endergonische processen zoals biosynthese, mechanische arbeid en actief transport; ADP wordt weer
omgezet in ATP, vooral via oxidatieve fosforylering. Gebruik en heraanmaak zijn dermate actief,
dat elke drie minuten van het leven de totale ATP-voorraad van een mens één cirkelbeweging in
dit schema doorloopt. De biochemische halfwaardetijd (t1/2) van ATP is dus drie minuten.
Het gegeven dat biomoleculen na hun gebruik ‘recycleren’ en dus zeer dikwijls kunnen worden hergebruikt voor dezelfde functie, is een centraal gegeven in het metabolisme en zal terugkeren in diverse metabole paden. Dit concept is de essentie van de krebs-cyclus en de ureumcyclus (zie hoofdstukken 4
en 9) maar het is ook van vitaal belang voor de redoxcycli van de energierijke
elektronendragers van NADH/NAD+, FAD/FADH2 (zie volgende paragraaf).
Bij sommige metabole paden, zoals het hergebruik van basen (voor DNA en
RNA) of van membraansfingolipiden (Kitatani et al. 2008) spreekt men van
een ‘salvage pathway’. Recycling van gebruikte elementen geldt ook voor ijzer
dat vrijkomt bij de afbraak van rode bloedcellen (Munoz et al. 2009).
De hele voorraad van 0,2 mol ATP van een volwassene draait dus elke drie
minuten een rondje. Hoeveel moleculen ATP zijn dit per cel en per seconde?
Een voorzichtige schatting van het aantal lichaamscellen per kilogram menselijk weefsel is ongeveer 0,8 × 1012, dus ongeveer 6 × 1013 voor een persoon van
70 kg; de constante van Avogadro (gedefinieerd als het aantal atomen per mol
van de isotoop koolstof 12C) is 6 × 1023. Drie minuten is bij benadering 2 × 102
seconden. De schatting is dus zonder rekenmachine:
(6 × 1023 × 2 × 10-1)/(6 × 1013 × 2 × 102) = 107
2 Wat is metabolisme?
Het antwoord op de vraag is dus: ongeveer tien miljoen moleculen! Hoeveel
seconden geleden heb je de vraag gelezen? In feite dient de voortdurende
instroom van nieuwe ATP-moleculen om te vechten tegen de tweede wet van
de thermodynamica, die stelt dat in ons heelal de entropie (wanorde) elke
seconde stijgt. Het leven ‘strijdt’ hier voortdurend tegen door interne orde te
scheppen en heeft hiervoor ATP nodig. Deze poging is geen schending van de
tweede wet, want het scheppen van orde binnen de grenzen van het levende
systeem gaat gepaard met het scheppen van extra wanorde buiten het
systeem. Iets concreter voorgesteld, zal het katabolisme door de verbranding
van brandstoffen wanorde scheppen; de energie die hieruit voortkomt, wordt
benut (via ATP) om de orde van de cel tijdelijk te handhaven of te vergroten,
dit zolang deze cel leeft.
De verandering van vrije energie van een chemische reactie A + B C + D kan
worden berekend met de volgende formule:
[C][D]
∆ G = ∆ G°' + 2,3RT log [A][B]
De formule voorspelt of een bepaalde reactie al dan niet spontaan verloopt.
Indien we de reactie van links naar rechts bekijken en ∆G, de vrije energieverandering van de reactie, een negatief getal is, verloopt de reactie spontaan
(exergonisch). ∆G is enerzijds afhankelijk van een intrinsieke eigenschap
van deze specifieke reactie (∆G°’) en anderzijds van de concentraties van
de substraten en de reactieproducten (tweede term in de formule). In een
reageerbuis loopt de reactie netto in een of andere richting tot er evenwicht is
bereikt. Op dat moment geldt:
[Ceq][Deq]
∆ G°' = - 2,3RT log [A ][B ] = - 2.3RTlogKeq
eq
eq
In een levende cel wordt dit evenwicht echter nooit bereikt, want er bestaat
een continue flux van metabolieten door de metabole paden. Over het algemeen wordt de grootte van de flux door een bepaalde metabole keten niet
bepaald door de wet hierboven (concentraties van substraten en producten),
maar wel door de activiteit van het fluxbepalende enzym in de metabole
weg. Het belang van ATP is dat de hydrolyse van ATP tot ADP en Pi (∆G = -30
KJ per mol) gekoppeld wordt aan een endergonische reactie (positieve ∆G
–waarde) zodat de combinatie van beide reacties exergonisch is en spontaan
kan optreden.
59