Deze samenvatting is gebaseerd op het studiejaar 2013-2014.

Mark’s Essentials of Medical Biochemistry Chapter 1

Inleiding
De belangrijkste brandstoffen die we uit ons eten halen zijn koolhydraten, eiwitten en vetten. Katabolisme is het proces waarbij deze brandstoffen geoxideerd worden tot CO₂ en H₂O in onze cellen, waardoor energie vrijkomt. De energie die hierbij vrijkomt zorgt voor hitte en voor ATP (adenosine trifosfaat). De hitte wordt gebruikt om de lichaamstemperatuur in stand te houden, maar de ATP die vrijkomt is het belangrijkste voor het lichaam. ATP is namelijk betrokken bij veel processen in ons lichaam, zoals bio synthetische reacties (anabolisme), spier samentrekkingen en actief transport tussen membranen. Het maken en afbreken van ATP wordt de ATP-ADP cyclus genoemd.
Koolhydraten, eiwitten en vetten
De belangrijkste koolhydraten in het voedsel zijn zetmeel, sucrose, lactose, fructose en glucose. Zetmeel is een polysacharide, sucrose en lactose zijn disachariden en fructose en glucose zijn monosachariden. De poly- en disachariden worden verteerd tot monosachariden, omdat monosachariden opgenomen kunnen worden in het bloed. Oxidatie van koolhydraten tot CO₂ en H₂O levert per gram ongeveer 4 kcal energie op.
Eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren. Eiwitten worden afgebroken tot aminozuren en deze worden opgenomen in het bloed. Bij de oxidatie van eiwitten tot CO₂, H₂O en ook NH₄+ in het lichaam komt ongeveer 4 kcal aan energie vrij per gram.
Vetten zijn lipiden die bestaan uit triglyceriden. Als vetten worden afgebroken komt er per gram vet 9 kcal aan energie vrij. Als alcohol wordt afgebroken komt er 7 kcal energie vrij per gram alcohol.
Opslag
Mensen kunnen brandstoffen opslaan in hun lichaam. Het duidelijkste voorbeeld is vet, dat wordt opgeslagen in vetweefsel. Een veel kleinere opslag in ons lichaam, maar heel belangrijk is het opslaan van koolhydraten in de vorm van glycogeen in de lever en in de spieren. Glycogeen in de lever wordt gebruikt om het gehalte glucose in je bloed gelijk te houden tussen de maaltijden in. Glycogeen in de spieren bevat de energie die nodig is voor de spieren om samen te trekken tijdens het sporten.
Er zijn twee redenen waarom het opslaan van vet erg efficiënt is:
1. Als vet afgebroken wordt komt er meer energie vrij (namelijk 9kcal/g) dan bij koolhydraten (4 kcal/g).
2. Vetweefsel bevat niet veel water (15%) waar spierweefsel bijvoorbeeld 80% water bevat.
Hiernaast hebben alle cellen wel een kleine ‘noodvoorraad’ aan glucose in de vorm van glycogeen. Eiwitten hebben veel functies in het lichaam en daarom is er niet één opslag plaats zoals voor vetten en glycogeen. Sommige eiwitten hebben een rol als enzymen of componenten van weefsels of cellen.
Fed state
De periode waarin digestie en absorptie plaats vindt heet de fed state. Na een maaltijd, wordt de pancreas gestimuleerd om het hormoon insuline af te geven. Tegelijkertijd wordt het hormoon glucagon geïnhibeerd. Ook worden endocriene hormonen af gegeven, die op hun specifieke doelwit orgaan verschillende metabole veranderingen te weeg kunnen brengen. Insuline geeft bijvoorbeeld aan dat glucose aanwezig is en dat deze gebruikt kan worden door de cellen. Als glucagon wordt uit gescheiden, geeft dat juist door dat glucose gemaakt moet worden vanuit eigen brandstof opslag.
Na een maaltijd wordt het eten verteerd en dus afgebroken in kleinere componenten door enzymen in de mond, maag en dunne darm. Deze enzymen katalyseren de reacties: dit betekent dat de reactie sneller verloopt. De producten van deze vertering worden uiteindelijk opgenomen in het bloed.
Glucose
Glucose verlaat de darmen via de poortader van de lever, dus de lever is het eerste orgaan waar glucose doorheen gaat. De lever neemt dus ook een deel van dit glucose op. Een gedeelte van dit glucose wordt opgenomen door de lever cellen zelf en gelijk omgezet zodat de cellen de energie gelijk kunnen gebruiken. Wat er hierna nog overblijft aan glucose, wordt omgezet in glycogeen of wordt gebruikt voor bio synthetische reacties. Als glucose wordt omgezet in CO₂, wordt het eerst geoxideerd tot pyrodruivenzuur (in het Engels: pyruvate), tijdens een proces dat glycolyse heet. Pyrodruivenzuur wordt dan geoxideerd tot acetyl CoA. Deze acetyl groep gaat de citroenzuurcyclus in en daar wordt het volledig geoxideerd tot CO₂. De energie die bij deze reactie vrijkomt is de energie die gebruikt wordt om ATP te maken.
De glucose dat niet door de lever wordt opgenomen in eerste instantie gaat naar perifere weefsels toe. Hersenen zijn afhankelijk van glucose omdat zij daar hun energie uithalen. Bovendien is glucose ook erg belangrijk voor de neurotransmitters in de hersenen. Hier wordt glucose ook omgezet door glycolyse, vervolgens de citroenzuurcyclus en de energie die daarbij vrijkomt wordt gebruikt om ATP te maken. Onder normale omstandigheden hebben de hersenen ongeveer 150 gram glucose per dag nodig.
Rode bloedcellen gebruiken glucose als hun enige vorm van brandstof, omdat rode bloedcellen geen mitochondria hebben. Glucose wordt omgezet tot ATP dor anaerobe glycolyse in het cytosol van de erytrocyten. Hierbij wordt het pyrodruivenzuur dat vrijkomt bij anaerobe glycolyse omgezet in lactaat. Dit proces is erg belangrijk, want als de rode bloedcellen geen glucose krijgen, kunnen ze niet overleven. Rode bloedcellen brengen O₂ naar alle weefsels en O₂ is nodig voor de oxidatie van glucose om ATP te genereren in andere cellen.

Lipoproteïnen en aminozuren
Er zijn twee typen lipoproteïnen: chylomicronen en VLDL (very low density lipoproteins). Hun belangrijkste functie is het bloedtransport te voorzien van triacylglycerol, omdat deze niet kan oplossen in water. Chylomicronen worden gevormd in de epitheelcellen van de darmen, VLDL worden geproduceerd in de lever.
Aminozuren gaan ook door de poortader naar de lever. De lever gebruikt deze aminozuren om nieuwe eiwitten te maken, hormonen, neurotransmitters en basen voor DNA. De overige aminozuren gaan in het bloed door het hele lichaam naar weefsels die ze nodig hebben. Eiwitten hebben constant een turnover: ze worden voortdurend opgebouwd en afgebroken.
Fasting state
De glucose concentratie in je bloed is het hoogste na ongeveer 1 uur na het eten en wordt daarna lager omdat het geoxideerd wordt tot CO₂ en H₂O. Ongeveer 2 uur na het eten is de glucose concentratie weer normaal, de ‘ fasting range’, zo’n 80-100 mg/dL. Omdat de glucose concentratie omlaag gaat in je bloed, wordt insuline minder uitgescheiden door de pancreas. De lever reageert hierop door glycogenolyse te starten: de opgeslagen glycogeen wordt omgezet tot glucose en dit wordt afgegeven aan het bloed.
In de begin fase van vasten, dus niks eten, worden de opgeslagen brandstoffen gebruikt voor energie. Vetzuren worden afgegeven door het vetweefsel en worden door middel van lipolyse omgezet in glycerol, dit dient als de belangrijkste bron van brandstoffen in het lichaam als iemand niet eet. De lever oxideert de vetzuren en deze vetzuren worden uiteindelijk ketolichamen. In het begin van het vasten gaat dus de concentratie vetzuren en ketolichamen omhoog in je bloed. Als de glucose concentratie in je bloed nog verder daalt, gaat de lever over op gluconeogenese. Hierbij worden lactaat, glycerol en aminozuren omgezet in glucose.
Als er na 3 tot 5 dagen nog niks gegeten is, gebruiken de spieren niet meer de ketolichamen maar alleen de vetzuren als brandstof. Maar de lever blijft nog steeds vetzuren omzetten in ketolichamen. De hersenen nemen deze ketolichamen dan op en kunnen dit gebruiken voor hun energie. De enige manier hoe het lichaam nu aan glucose kan komen, is gluconeogenese.
Er zijn een aantal factoren die bepalen hoelang iemand kan overleven zonder voedsel:
1. De hoeveelheid vetweefsel die iemand heeft, omdat dit tijdens het vasten de belangrijkste brandstof is.
2. De concentratie eiwitten in het lichaam
3. Het aantal mineralen en vitaminen in het lichaam

Energie
De daily energy expenditure (DEE) is de energie die we nodig hebben voor ons basale metabolisme, onze lichamelijke activiteit en de energie die nodig is om het eten te verteren.
De resting metabolic rate (RMR) is de energie die nodig is om in leven te blijven: het functioneren van de longen, nieren en de hersenen, het hart etc. Een andere term hiervoor is het basal metabolic rate (BMR) of resting energy expenditure (REF).
Een aantal factoren die het BMR beïnvloeden zijn: geslacht, lichaamstemperatuur, temperatuur van de omgeving, zwangerschap en leeftijd.
Body Mass Index (BMI) is een manier om te berekenen of een persoon een gezond gewicht heeft.
“Caloric balance” is een term die wordt gebruikt om te beschrijven dat we evenveel kilocalorieën binnen krijgen als dat we verbruiken als energie.

Vitaminen en mineralen

Er zijn een aantal dingen die we moeten toevoegen aan ons dieet om gezond te blijven. Dit zijn vitaminen, mineralen, essentiële vetzuren en essentiële aminozuren. Essentieel betekent hier dat het lichaam deze vetzuren en aminozuren niet zelf kan aanmaken: daarom zijn ze dus essentieel om toe te voegen aan ons dieet.
De Recommended Dietary Allowance (RDA) en Adequate Intake (AI) zijn beide een aanbevolen hoeveelheid aan mineralen en vitaminen dat men in moet nemen. De RDA voor eiwitten is ongeveer 60 gram per dag voor een man en 50 gram per dag voor een vrouw.
De essentiële aminozuren die niet door het lichaam gemaakt kunnen worden zijn: lysine, isoleucine, leucine, threonine, valine, tryptophan, phenylalanine, methionine en histidine.
Stikstof balans (nitrogen balance) is het verschil tussen het stikstof dat ingenomen wordt in het lichaam per dag en het stikstof dat weer wordt uitgescheiden. Als je een positieve stikstofbalans hebt, neem je meer stikstof in dan dat je uitscheidt. Dit komt voor bij groei, zoals bij kinderen of bij zwangere vrouwen.
Vitaminen worden onderverdeeld in 2 groepen: water-oplosbare vitaminen en vet-oplosbare vitaminen (vitamine A, D, E en K). De meeste vitamines worden gebruikt voor het maken van co-enzymen.
Mineralen worden onderverdeeld in 3 groepen: de elektrolyten (natrium, kalium en chloor), sporenelementen (trace minerals) en ultratrace minerals.
Xenobiotica zijn stoffen in de voeding die geen bijdrage leveren als mineralen of vitaminen en helemaal geen functie hebben in het lichaam.

Mark’s Essentials of Medical Biochemistry- Chapter 2: Water, Acids, Bases and Buffers.

Water
Ongeveer 50 tot 60% van ons lichaam bestaat uit water. Ongeveer 60% van dit water in ons lichaam is intracellulair en de andere 40% is extracellulair. Dit extracellulaire water is bijvoorbeeld het plasma (datgene wat overblijft van het bloed als men de bloedcellen eruit filtert) en interstitiële vloeistof (vloeistof dat tussen weefsels ligt). Een ander type wat ook nog genoemd wordt is trans cellulair water. Dit is een aparte naam voor bepaalde vloeistoffen zoals bijvoorbeeld urine en zweet.

In water kunnen waterstofbruggen gevormd worden en H₂O is een dipool molecuul. Organische moleculen en anorganische zouten kunnen een waterstofbrug vormen met water en hierdoor makkelijk oplossen in water. Een waterstofbrug is wel sterk, maar niet zo sterk als een andere covalente binding. Maar als gevolg van deze niet zo sterke bindingen, is het juist makkelijker voor water om bijvoorbeeld door cel membranen heen te gaan.
Zowel als in de extracellulaire vloeistof als de intracellulaire vloeistof zitten elektrolyten. Dit zijn bijvoorbeeld bicarbonaat en ionen zoals Na+ en Cl-. Semi-doorlaatbare cel membranen zorgen ervoor dat water wel door de cel kan en andere stoffen niet. Water zal altijd van een hogere concentratie naar een lagere concentratie diffunderen. De osmotische druk is het verschil in druk die ontstaat bij het diffunderen van water van een hogere concentratie naar een lagere concentratie.
Zuren en basen
Zuren zijn verbindingen die een H+ kunnen afstaan en basen kunnen dit proton juist ontvangen. Een voorbeeld van een zuur is HCl (zoutzuur) en een voorbeeld van een base is OH-.
De pH is de concentratie van water ionen, berekend met een logaritme.
pH = - log [H+]
De pH van puur water is 7. Voor een zure oplossing geldt pH 7.

Hoe eerder een zuur zijn proton zal afstaan, hoe sterker het zuur daadwerkelijk is.

Buffers bestaan uit een zwak zuur en zijn geconjugeerde base. Dit zorgt ervoor dat een oplossing niet te veel verandert in pH als er waterstofmoleculen bij komen. Dit gebeurt ook in het bloed, omdat het pH in het bloed altijd constant wordt gehouden tussen de 7.36 en 7.44 en intracellulair tussen 6.9 en 7.4. De grootste buffers in het lichaam zijn:
 

1. Bicarbonaat-carbonzuur buffer systeem (extracellulair)

2. Hemoglobine buffer systeem (rode bloedcellen)

3. Fosfaat buffer systeem (alle typen cellen)

4. Eiwit buffer systeem (in cellen en plasma)

De grootste oorzaak van metabool zuur in ons lichaam is CO₂. CO₂ lost op in water en vormt carbonzuur: H₂CO₃. Deze reactie kan worden gekatalyseerd door carbon anhydrase. Carbonzuur is zwak en valt uiteen in H+ en HCO₃- (bicarbonaat).

CO₂ + H2O   H₂CO₃   H⁺ + HCO₃-
De hypothalamus is het regelcentrum voor de ademhaling. Als het bloed te zuur wordt en dus teveel CO₂, dan gaat een persoon sneller ademen om meer CO₂ uit te ademen.

Het proces van uitademen gaat dus als volgt. CO₂ wordt in de rode bloedcel omgezet tot H₂CO₃. Dit gebeurt in de rode bloedcel, omdat deze veel carbonanhydrase bevat. H₂CO₃ valt uiteen in H+ en HCO₃-. H+ wordt gelijk gebufferd door hemoglobine en vormt HbH. HCO3- wordt uitgewisseld voor Cl-. Dit betekent dus dat HCO3- in het bloed plasma zit en dat de rode bloedcel H+ vervoert. Eenmaal aangekomen bij de longen, geeft de rode bloedcel zijn H+ aan het bloed, waar H+ reageert met HCO₃- waardoor CO₂ en H₂O ontstaan en waardoor CO₂ kan worden uitgeademd. Stapsgewijs:
 

1. CO₂ wordt omgezet in H₂CO₃ in de rode bloedcel

2. H₂CO₃ valt uiteen in H+ en HCO₃-

3. H+ wordt gebufferd door hemoglobine en vormt HbH.

4. HCO₃- wordt afgegeven aan het bloed en wordt uitgewisseld met Cl-
   Bij de longen
    

5. Rode bloedcel geeft H+ af aan het bloed

6. H+ reageert met HCO₃- en vormt H₂CO₃

7. H₂CO₃ splitst in H₂O en CO₂

8. CO₂ wordt uitgeademd
    

Alle zuren in het lichaam die niet tot een gas kunnen worden omgezet worden uitgescheiden via de urine. Ammonium ionen zijn belangrijk voor het bufferen van de pH van de urine, maar niet voor het bloed.

Bij normaal metabolisme komen metabole zuren (lactaat, ketonlichamen), anorganische moleculen (zwavelzuur, zoutzuur) en koolstofdioxide vrij.

Mark’s Essentials of Medical Biochemistry- Chapter 6: Enzymes as catalysts

Over het algemeen regelen enzymen de snelheid en specificiteit van een reactie. Enzymen zijn meestal eiwitten die zich gedragen als katalysatoren, verbindingen die een reactie versnellen. Enzym-gekatalyseerde reacties bestaan uit 3 stappen:
 

1. Verbinden met substraat: E + S --> ES

2. Gebonden substraat wordt veranderd in product: ES --> EP

3. Product wordt uitgescheiden: EP --> E + P

Elk enzym katalyseert een specifieke reactie. Het vermogen van enzymen om het precieze substraat te kiezen die zij moeten katalyseren, heet specificiteit.

De active site van een enzym is de regio van een enzym waarmee hij kan binden aan zijn doelwit. Deze bindt dus aan bijvoorbeeld een ander eiwit en daar heet het recognition site. De active site bindt dus aan een recognition site. Dit vormt een enzym-substraat complex. Als er een aantal beginnende reacties hebben plaatsgevonden door bijvoorbeeld coenzymen, vormt er een transition state complex. Dit is een gemiddelde tussen begin van het substraat en het uiteindelijke product. De transition state complex knipt bijvoorbeeld de producten, laat ze weer los en begint overnieuw aan het proces. Stapsgewijs:
 

1. Active site bindt aan recognition site

2. Enzym-substraat complex wordt gevormd

3. Beginnende reacties, co enzymen etc.

4. Transition state complex

5. Producten worden geknipt en de nieuwe producten worden losgelaten

6. Enzym begint weer overnieuw aan het proces

De specifiteit van een enzym hangt af van de specifieke drie dimensionale structuur van aminozuren die op hun beurt weer het substraat activeren. Dit heet het “lock and key” principe: elk enzym is specifiek voor een bepaald substraat. Ook is er nog het “induced-fit” principe. Dit houdt in dat als een substraat bindt, het enzym van vorm verandert. Deze veranderingen zijn functioneel voor het herpositioneren van groepen in de active site die de reactie weer versnellen of bijvoorbeeld om te binden aan een cosubstraat.

De activatie energie is het verschil in energie tussen het substraat en het transition state complex. Deze energie is dus nodig om het transition state complex als het ware te bereiken.

Enzymen werken door de activatie energie te verlagen. Als ze de energie die nodig is om de transition state complex te bereiken, verlagen, kan de reactie sneller verlopen.
Enzymen werken door functionele groepen op de active site, die bestaan uit co-enzymen, metalen of aminozuren.

Cofactoren zijn verbindingen (geen eiwitten) die meehelpen bij het katalytische proces. Deze worden in drie groepen verdeeld:

• Co-enzymen

• Metaal ionen (magnesium, ijzer en zink)

• Metaalachtige co-enzymen

Co-enzymen zijn complexe moleculen (geen eiwitten) die meedoen met het katalyseren door functionele groepen aan te bieden aan het eiwit-substraat complex. In de mens worden deze gemaakt uit vitaminen.
Als drugs of gif ervoor zorgen dat vitaminen niet kunnen worden omgezet in co-enzymen, heet dit functional deficiency. Als er niet genoeg vitaminen worden ingenomen, heet dit dietary deficiency. Co-enzymen kunnen onderverdeeld worden in 2 groepen:
 

1. Activation-transfer coenzymes: deze co-enzymen vormen gelijk een binding
met een gedeelte van het substraat en aan de andere kant het enzym: ze zorgen
dat het enzym en het substraat goed bij elkaar blijven.
 

2. Oxidation-reduction coenzymes: deze co-enzymen zijn betrokken bij
oxidatie van bepaalde substraten.

Metaalionen hebben ook een rol bij het katalyseren als electrofielen (elektron-aantrekkende groepen). Ze assisteren in de binding van het substraat of ze helpen bij het stabiliseren van het product.

De meeste enzymen in het lichaam functioneren op hun best bij 37 graden Celsius. Als de temperatuur hoger komt dan 37 graden kan dat ook weer niet goed zijn, omdat de eiwitten en enzymen dan kunnen denatureren.

Inhibitoren zijn verbindingen die enzymen doen afremmen. Covalente inhibitoren binden aan een functionele groep van de active site.

Transition state inhibitors zijn specifieke inhibitoren van enzymen omdat ze sterker binden aan het enzym dan het substraat. Een voorbeeld hiervan is penicilline. Penicilline bindt aan glycopeptidyl transferase, een enzym dat bacteriën nodig hebben voor hun celwand.

Ook zware metalen kunnen sterk binden aan enzymen waardoor het substraat niet meer kan binden. Hierdoor kan een metaal vergiftiging optreden. Voorbeelden van zware metalen zijn kwik, lood en ijzer.

Mark’s Essentials of Medical Biochemistry - Chapter 23

Fructose
Fructose wordt meestal verkregen als een monosaccharide of als een component van sucrose in fruit. Fructose wordt opgenomen door de epitheelcellen of andere cellen door middel van een GLUT 5 transporter.
Fructose wordt omgezet in glyceraldehyde 3-fosfaat en dihydroxyaceton fosfaat, welke allebei tussenproducten zijn van de glycolyse. De eerste stap bij het omzetten van fructose is fosforylering. Fructokinase, wat in de lever, nieren en darmen zit, brengt een fosfaat groep aan de fructose. Dit fructose 1-fosfaat wordt door aldolase B gesplitst in dihydroxyaceton fosfaat en glyceraldehyde. Glyceraldehyde wordt daarna weer gefosforyleerd tot glyceraldehyde 3-fosfaat door triose kinase. Schematisch:
Fructose wordt fructose 1-fosfaat wordt dihydroxyacton fosfaat + glyceraldehyde
fructokinase aldolase B
Glyceraldehyde wordt glyceraldehyde 3-fosfaat
triose kinase
Het omzetten van fructose gebeurt vooral in de lever. Aldolase B heeft ook een rol in de omzetting van glucose. Het heeft een lagere affiniteit voor fructose: dat wil zeggen dat in aanwezigheid van glucose, aldolase B altijd voor glucose zal kiezen. Hierdoor zal de fructose fosforylering langzamer gaan in de aanwezigheid van glucose.

Fructose kan ook worden gemaakt door glucose in de polyol pathway. Hierin worden suikers veranderd in suiker-alcohol door het enzym aldose reductase. Glucose wordt dan sorbitol en sorbitol wordt geoxideerd tot fructose.

Galactose
Galactose wordt ingenomen als lactose. Galactose wordt ook als eerste gefosforyleerd. Dit gebeurt door het enzym, galactokinase. Hieruit komt galactose 1-fosfaat, dat vervolgens wordt omgezet tot uridinedifosfaat galactose. Dit UDP-galactose wordt omgezet in UDP glucose door het enzym UDP-glucose epimerase. Schematisch gezien:
1. Galactose + ATP wordt Galctose 1-fosfaat + ADP
galactokinase
2 Galactose 1-fosfaat + UDP-glucose wordt UDP-galactose + glucose 1-fosfaat
galactose 1-fosfaat uridylyltransferase
3. UDP-galactose wordt UDP glucose
UDP-glucose epimerase

Totaal levert dit op: galactose + ATP wordt Glucose 1-fosfaat + ADP
Het enzym galactokinase zit in veel weefsels, waaronder bijvoorbeeld erythrocyten en fibroblasten. Het glucose 1-fosfaat wordt geïsomeriseerd tot glucose 6-fosfaat, wat weer een tussenproduct is van de glycolyse.

Pentose Phosphate Pathway

De pentose phosphate pathway (PPP) is een alternatieve route binnen de glycolyse. Het zorgt ervoor dat NADPH en ribose 5-fosfaat worden gemaakt. Glucose 6-fosfaat staat aan het begin van de PPP. Uit 1 molecuul glucose 6-fosfaat wordt 2 mol NADPH gemaakt. Daarna wordt ribose 5-fosfaat gemaakt en alle tussenproducten die niet gebruikt zijn worden omgezet in fructose 6-fosfaat en glyceraldehyde 3-fosfaat. Er zijn twee fases binnen de PPP. De oxidatieve fase en de non-oxidatieve fase.
In de oxidatieve fase wordt allereerst glucose 6-fosfaat omgezet tot ribulose 5-fosfaat. Het enzym wat hierbij aanwezig is, heet glucose 6-fosfaat dehydrogenase. Dit zorgt ervoor dat NADP+, NADPH wordt. Er wordt 2 mol NADPH gevormd per mol glucose 6-fosfaat. De ribulose 5-fosfaat wordt geïsomeriseerd tot ribose 5-fosfaat. Dit ribose 5-fosfaat kan óf worden gebruikt om nucleotiden van te maken, óf gebruikt worden om tussenproducten te maken voor de glycolyse.
In de non-oxidatieve fase vinden reversibele reacties plaats. Hier vinden de reacties plaats waarin ribose 5-fosfaat kan worden omgezet tot de tussenproducten van de glycolyse. Specifiek tot de tussenproducten glyceraldehyde 3-fosfaat en fructose 6-fosfaat. Maar deze reacties kunnen dus bijvoorbeeld ook andersom verlopen. Het eindresultaat is 3 mol ribulose 5-fosfaat die 2 mol fructose 6-fosfaat en 1 mol glyceraldehyde 3-fosfaat gevormd.
Om uit de tussenproducten ribose 5-fosfaat te vormen, vinden een aantal reacties plaats. Het uiteindelijke resultaat hiervan is:
2 fructose 6-fosfaat + glyceraldehyde 3-fosfaat wordt 3 ribose 5-fosfaat.

De oxidatieve fase van de PPP is de grootste bron van NADPH in cellen.

Ethanol
Ethanol is een klein molecuul wat zowel vet is als in water oplosbaar. Het wordt daarom geabsorbeerd door de darmen door passieve diffusie. Ethanol wordt afgebroken in de lever door alcohol dehydrogenase. Een enzym dat er voor zorgt dat ethanol wordt geoxideerd tot aceetaldehyde en dat NAD+ verandert in NADH. Dit aceetaldehyde wordt omgezet tot acetaat door het enzym aceetaldehyde dehydrogenase. Dit acetaat kan omgezet worden in co-enzym A door de lever, maar meestal gaat acetaat de bloedbaan in en wordt in de weefsels omgezet tot co-enzym A. Deze reactie wordt gekatalyseerd door acetyl CoA synthetase.
Een andere route waarin ethanol kan worden afgebroken, is MEOS, microsomal ehtnaol oxidizing system. Hier wordt ethanol ook geoxideerd tot aceetaldehyde. Het microsomal enzym dat hierbij aanwezig is heet: cytochrome P450 mixed-function oxidase isozyme (CYP2E1), die NADPH gebruikt als elektron donor en zuurstof als elektron acceptor. Deze route wordt bij een gemiddelde drinker in 10-20% gebruikt om ethanol af te breken.

De gevolgen van te veel ethanol kan zich in 3 vormen uiten: een vette lever, alcohol-geïnduceerde hepatitis en cirrose. De vettige lever ontstaat omdat ethanol het oxideren van vetzuren inhibeert en de triacylglycerol synthese stimuleert, waardoor een vette lever kan ontstaan. Ook kunnen de aceetaldehyde en radicalen die vrijkomen door het afbreken van ethanol kunnen zorgen voor alcohol-geïnduceerde hepatitis.

Een ander acuut effect van ethanol is een verhoogde NADH/NAD+ ratio in de lever. Er kunnen 3 dingen gebeuren:
1. Een verhoogde NADH/NAD+ ratio inhibeert de oxidatie van vetzuren. Deze vetzuren worden weer omgezet in triacylglycerol, waardoor de lever vet wordt.

2. Vetzuren die geoxideerd worden vormen uiteindelijk ketonlichamen. Door een hoge NADH/NAD+ ratio gaat Acetyl CoA ketonlichamen vormen in plaats van de citroenzuurcyclus in. Hierdoor kan er een alcool geinduceerde keto-acidose ontstaan.

3. Door de veranderde ratio is de balans in de lactaat dehydrogenase reactie verstoord. Hierdoor wordt er meer lactaat gevormd, wat zorgt voor een lactaat acidose. Hierdoor kan ook een hypoglycaemie ontstaan bij iemand die heeft gevast en volledig afhankelijk is van gluconeogenese. Ethanol consumptie in combinatie met een maaltijd kan zorgen voor een hyperglycaemie, omdat de NADH/NAD+ ratio de glycolyse inhibeert.

Mark’s Essentials of Medical Biochemistry - Chapter 30: Protein Digestion and Amino Acid Absorption

Eiwitvertering
De eiwitvertering begint in de maag en eindigt in de darmen. De enzymen die de eiwitten verteren worden in eerste instantie geproduceerd als inactieve pro-enzymen (zymogenen). Deze inactieve zymogenen worden uitgescheiden door de cellen en die gaan het lumen in van de tractus digestivus.
Pepsinogeen wordt geproduceerd door de chief cells in de maag. Zoutzuur wordt geproduceerd door de gastric parietal cells. Het zuur in de maag zorgt ervoor dat pepsinogeen kan worden omgezet tot pepsine. De activatie van pepsinogeen is autokatalytisch.
Eiwitten uit het voedsel worden gedenatureerd door het zuur in de maag. Ze worden vervormd zodat ze beter zijn als substraat en dat de enzymen ze beter kunnen verteerd.
De inhoud van de maag wordt geleegd in de dunne darm en komen hier samen met de enzymen uit de pancreas. Een hiervan is bicarbonaat, die als functie heeft het zuur te neutraliseren, maar óók om te zorgen voor een hogere pH zodat de enzymen uit de pancreas optimaal kunnen werken. De enzymen uit de pancreas kunnen in principe elkaar verteren, dus het is belangrijk dat het activeren van de pro-enzymen snel en goed verloopt. De sleutel tot dit proces is trypsinogeen. Trypsinogeen wordt omgezet tot tripsine (door het enzym enteropeptidase), en tripsine splitst al de andere pancreas enzymen. De pancreas maakt ook amylase (zetmeel vertering), lipase en colipase (triacylglycerol vertering).
Trypsine, chymotrypsine en elastase zijn enzymen die allemaal een specifieke functie hebben op de eiwitvertering. Chymotripsinogeen wordt omgezet tot chymotrypsine, pro-elastase tot elastase en procarboxypeptidase tot carboxypeptidase, allemaal gekatalyseerd door trypsine.

De darmcellen produceren exopeptidasen, die aminozuren één voor één afbreken.
De reacties die plaats vinden in de maag en in de dunne darm, met daarbij de enzymen die ze beïnvloeden.

1. Pepsinogeen wordt Pepsine

H+
2. Trypsinogeen wordt tripsine
enteropeptidase

3. Chymotrypsinogeen wordt Chymotripsine
trypsine

4. Pro-elastase wordt elastase
trypsine
5. Procarboxypeptidasen wordt carboxypeptidasen
trypsine

Absorptie van aminozuren
Aminozuren worden opgenomen in het lumen van de darmen door actief transport afhankelijk van natrium. Dit co-transport met Na+ vindt plaats door een lage concentratie natrium in de cel. Er zijn verschillende soorten co-transporters die allemaal een verschillende voorkeur hebben voor bepaalde aminozuren.
Eiwit turnover
In het lichaam is er een constante eiwit turnover. Dit betekent dat er constant eiwitten worden aangemaakt en worden afgebroken. Er zijn een aantal eiwitten waarbij het heel lang duurt voordat ze gesynthetiseerd zijn en hierbij is het proces ook erg ingewikkeld. Dit zijn onder andere hemoglobine en de spijsverteringsenzymen. De spijsverteringsenzymen die worden afgebroken tijdens het proces, worden weer gerecycled.

Lysosomen dragen bij in het proces van autofagie, waarin intracellulaire componenten worden verteerd door de cel zelf. Dit kan vervolgens weer worden gerecycled om bijvoorbeeld nieuwe celorganellen te maken.

Ubiquitine is een klein eiwit dat aan eiwitten gaat zitten die afgebroken moeten worden. De eiwitten worden herkend doordat ze ubiquitine aan zich hebben gebonden en worden herkend door een proteasoom. Hierin zitten proteases, enzymen die eiwitten kunnen afbreken.

De aminozuren die als producten overblijven na de afbraak in bijvoorbeeld lysosomen, kunnen worden gebruikt voor:
1. Nieuwe eiwitten
2. Maken van energie
3. Gluconeogenese