Citroenzuurcyclus: Energie

Citroenzuurcyclus: Energie

Citroenzuurcyclus

Wat gebeurt er nog met Acetyl-CoA? Deze bevat nog energie. In de citroenzuurcyclus wordt Acetyl-CoA omgezet. Acetyl-CoA wat 2 koolstof atomen heeft, fuseert oxaloacetaat (C4) wat uit 4 koolstofatomen bestaat, waarbij dus een C6 (citraat) ontstaat. C6 verliest in in de 1ste 2 stappen 2 van zijn koolstofatomen in de vorm van CO2. En dat zijn precies die koolstofatomen die de cyclus binnen zijn gekomen als AcetylCoA, energie die hierbij vrijkomt wordt opgeslagen als NADH. Via een aantal stappen wordt er energie verkregen uit C4, dit wordt voornamelijk opgeslagen (NADH en FADH2). Maar in enkel 1 stap wordt er direct energie verkregen uit GTP.

NADH, FADH2

Vervolgens is de vraag hoe de energie uit NADH benut kan worden, dus hoe kan deze omgezet worden in ATP. Dit gebeurt door elektronen transportketen. Het NADH bevat een elektronenpotentiaal, dit potentiaal kan worden op een bepaalde manier gekanaliseerd worden en dit  potentiaalverlies is gekoppeld aan de productie van ATP. Dit gebeurt in het membraan van mitochondrieën.

In binnenste (matrix)van mitochondrieën wordt dus NADH gemaakt uit de glycolyse, citroenzuurcyclus en β-oxidatie van vetzuren.

Het doel van de elektronen transportketen is de energie van NADH om te zetten tot  ATP. NADH bevat dus potentiele energie. NADH doneert  die elektronen aan een bepaald eiwitcomplex, ‘complex 1’ dat in die membraan van die mitochondrieën zit.  Als elektronen door eiwit te komen, dan levert dat energie op om protonen vanuit het binnenste van het membraan naar buiten te pompen. Zo ontstaat er een positieve lading buiten en negatieve binnen. Daarnaast is het zo dat er een chemische gradiënt ontstaat genereert, meer protonen buiten zorgt dus voor een lagere pH. We hebben dus een elektrische potentiaal en een chemische potentiaal. Deze stroom van elektronen gebeurt vervolgens verder door verschillende complexen.  Telkens wordt van die stroom van elektronen gebruikt gemaakt om de protonen naar buiten te pompen.  Op  verschillende plekken draag je dan dus bij aan het creëren die protongradiënt.  Uiteindelijk krijg je een flinke protongradiënt over het membraan en dat potentiaal kan worden opgeheven als die protonen van buiten naar binnen stromen en als dat gebeurt dan wordt die energie gekoppeld aan het maken van ATP. En zo wordt uiteindelijk via r1r0ATPase protongradiënt omgezet in vorming van ATP.

Als we uitgaan van verbranding van 1 molecuul glucose hebben we gezien dat op 2 plekken directe energie wordt verkregen bij glycolyse (2ATP) en citroenzuurcyclus (2GTP). Daarna is er indirecte ATP verkregen via oxidatieve fosforylatie in de vorm van tijdelijke opgeslagen energie als NADH en FADH2. Afhankelijk van waar die NADH gemaakt wordt, (bijv binnenste van mitochondrieën, dat geldt voor pyruvaat en TCA, of is dat in het cytoplasma, dat geldt voor glycolyse), verschilt het in de hoeveelheid energie die verkregen wordt.  Uiteindelijk kom je op 36 ATP per molecuul glucose. C6H1206!

Per mol glucose (C6H1206) heb je 6 mol O2 nodig voor een volledige verbranding tot CO2 en H2O. Als je dat in de openlucht doet, komt er 2816 kJ vrij aan bruto energie. Als we dat in ons lichaam die 36 mol ATP verbranden, dan komen we uit op 1188 kJ netto energie en 1628 kJ wat wij aan warmte verliezen. Dus 42% van de energie  die wij verbranden in ons lichaam kan worden benut om ATP van te vormen (58%  houdt ons lichaam dus warm).

Per liter zuurstof heb je dus 21 KJ verbrand als glucose als brandstof wordt gebruikt. Je verbruik aan zuurstof kun je dus relateren aan je verbruik aan energie.

ATP

Er zijn verschillende activiteiten van je lichaam waarbij je ATP voor zou kunnen gebruiken. Dit zijn bijvoorbeeld fysieke activiteit, onderhoud en groei.

Fysieke activiteit kan zeer hevig zijn, maar ook een normale spiercontractie om je ooglid op te trekken.

Het onderhoud in het lichaam werkt bij alle processen met ATP, hier kun je denken aan hartkloppingen of in werking houden van je organen. Dus het basale metabolisme wordt gedreven door ATP.  Het basale metabolisme kan worden gemeten in comfortabele toestand normale temperatuur, volledig in rust en wakker. 50-80% van je energieverbruik wordt ingenomen door het basale metabolisme. Het grootste gedeelte van je energieverbruik is constant en niet gerelateerd aan fysieke activiteit.

Voor groei is ook ATP nodig. Groei is een belangrijk proces waar veel energie in gaat. Maar dan moet er onderscheid gemaakt worden in voeding wat wordt opgeslagen, en energie in vorm van ATP wat nodig is om energieopslag mogelijk te maken. Energie wat je niet meer terug vindt.  Ter vergelijking, wanneer er een huis wordt gebouwd, zijn er 2 vormen van energie, bouwmateriaal (voeding) en energie wat door de bouwvakkers erin is gestopt, dat 2e dat is energie wat je daarna niet meer terug kan vinden.

Share this post