Celademhaling
We hebben al geleerd dat de celademhaling
opgesplitst kan worden in ruwweg drie stappen.
De eerste is de glycolyse, wat letterlijk betekent
het afbreken van glucose.
En dit kan plaatsvinden met of zonder zuurstof.
Als er geen zuurstof is, dan gaan we over naar fermentatie of gisting.
Daar zullen we het later over hebben.
Het gaat dan over naar fermentatie en in het menselijk lichaam
wordt dan melkzuur geproduceerd.
In andere organismen
kan het alcohol of ethanol produceren.
Maar als er zuurstof beschikbaar is - en voor het grootste deel
gaan we veronderstellen dat er zuurstof beschikbaar is -
als er zuurstof beschikbaar is, dan kunnen we doorgaan naar
de Krebs cyclus.
Het wordt soms ook de citroenzuurcyclus genoemd omdat
er citroenzuur in tussenkomt.
Dat zit ook in sinaasappelsap of in citroenen.
En van daar uit gaan we verder naar
de elektronen transportketen.
En we zagen in de eerste overzichtsvideo over celademhaling
dat dit de plek is waar het grootste deel van de ATP
in feite wordt geproduceerd.
Hoewel het grondstoffen gebruikt die ontstaan
in de stappen hier boven.
Nu, wat ik wil doen in deze video is
focussen op de glycolyse.
En dit is soms een moeilijke opdracht
want je kan je gemakkelijk vastrijden.
En ik zal je zo dadelijk de valkuilen tonen
en het eigenlijke mechanisme.
En het kan erg verwarrend zijn.
Maar ik ga het zo veel mogelijk vereenvoudigen
zodat je de belangrijkste boodschappen kan begrijpen.
Dan kunnen we het beter vatten en als we daarna gaan kijken
naar de details van de glycolyse
zal het al een stuk duidelijker zijn.
Dus de glycolyse, of in feite de celademhaling
begint met glucose.
En van glucose kennen we de formule.
Het is C6H12O6.
Ik zou de hele structuur kunnen uittekenen, maar dat
zou teveel tijd kosten.
Ik ga gewoon de nadruk leggen op de koolstofketen.
Het is dus een ring, of het kan een ring zijn.
Maar ik ga enkel 6 koolstofatomen op een rij tekenen.
Nu, er zijn twee belangrijke stappen in de glycolyse
die we moeten kennen.
De eerste noem ik de investeringsfase.
En de investeringsfase verbruikt twee ATPs.
Zoals je weet is de uiteindelijke bedoeling van de celademhaling
om ATPs de genereren, maar helemaal in het begin
moet ik 2 ATPs verbruiken.
Dus ik gebruik twee ATPs en daarmee breek ik de glucose op
in twee ketens van 3 koolstofatomen
die elk een fosfaatgroep aangehecht krijgen.
De fosfaatgroepen komen van deze ATP moleculen.
Zij hebben ook een fosfaatgroep en
dit wordt vaak genoemd - wel, er zijn een heleboel namen voor.
Soms wordt het PGAL genoemd.
Maar dat hoef je niet echt te onthouden.
Of glyceraldehydefosfaat, eventjes een moeilijke test voor mijn spellingscapaciteiten.
glyceraldehydefosfaat
Maar dat is niet belangrijk om te onthouden.
Al wat je nu moet weten is dat we in deze eerste fase
twee ATPs verbruiken.
Daarom heet het de investeringsfase.
Net zoals we een analogie uit de zakenwereld nemen.
En dan kunnen elke van deze twee PGAL moleculen
naar de opbrengstfase gaan.
In de opbrengstfase
worden deze glyceraldehyden omgevormd tot pyruvaat.
Dat is ook een drievoudige koolstofketen, maar anders geschikt.
Het proces waarbij het pyruvaat ontstaat
ik zal dat woord in het blauw schrijven want
dat is wel een belangrijke term.
En ik zal zo dadelijk de structuur tonen.
Pyruvaat.
Soms wordt het pyrodruivenzuur genoemd.
Dat is hetzelfde.
En dat is in essentie het eindproduct van de glycolyse.
Dus je begint met glucose in de investeringsfase.
En je eindigt met dit glyceraldehydefosfaat,
waarbij je eigenlijk je glucose in twee brak
en een fosfaatgroep op elk stuk hebt geplaatst.
En dan gaan deze onafhankelijk van elkaar
doorheen de opbrengstfase.
Dus je eindigt met twee moleculen pyruvaat
voor elke molecule glucose waarmee je begonnen bent.
Nu ga je zeggen, hé Sal, er was een opbrengstfase,
waar is onze opbrengst.
Wel, onze opbrenst die we krijgen - ik ga dit uitschrijven
als een opbrengstfase
Dit is onze opbrengstfase.
En ik wil me excuseren voor de witte achtergrond.
Dit komt omdat ik het mechanisme dat ik wil tonen
gekopieerd heb van Wikipedia en
zij hadden een witte achtergrond dus heb ik ook een witte achtergrond gekozen
voor deze video.
Maar persoonlijk vind ik de zwarte achtergrond veel beter.
Maar dit is dus de opbrengstfase hier.
En als we dus van glyceraldehydefosfaat
naar pyrovaat of pyrodruivenzuur gaan, produceren we twee zaken.
En eigenlijk kunnen we zeggen dat we drie zaken produceren.
Bij de omvorming van deze twee glyceraldehydefosfaten naar
pyruvaten produceren we twee ATP moleculen
pyruvaten produceren we twee ATP moleculen.
Dus ik ga hier twee ATPs produceren.
En dan produceren ze elk een NADH.
Nicotinamide adenine dinucleotide
En ik zal het in een donkerdere kleur zetten.
NADH.
En ze produceren natuurlijk niet de gehele molecule
vanuit het niets.
Wat er in feite gebeurt is dat er gestart wordt met
NAD+ als grondstof
dat dan gereduceerd wordt
door een waterstofatoom toe te voegen.
Herinner je dat we een paar videos geleden geleerd hebben
dat je reductie kan zien als een winst aan waterstofatomen.
Dus de NAD wordt gereduceerd tot NADH
En in een latere fase worden deze NADHs gebruikt
in de electron transportketen om uiteindelijk ATPs te produceren.
De belangrijkste les hier voor de glycolyse
als ik de reactie uitschrijf
is dat we starten met glucose.
En dat we NAD+ nodig hebben
En dat we NAD+ nodig hebben.
Om precies te zijn, voor elke mol glucose
heb je twee NAD+ nodig.
Je hebt ook twee ATPs nodig.
Ik schrijf alle ingredienten op die we nodig hebben
om te kunnen beginnen.
En dan heb je ook nog nodig,
dit hier moeten ADPs zijn voor we ze kunnen omzetten in ATPs
Dus schrijf ik : plus 4 ADPs.
En daarna, nadat de glycolyse is afgelopen,
en dat schrijf ik hier
sorry, dat moest ADPs zijn
Ik ga even dat stuk hier opnieuw schrijven op deze plaats.
4 ADPs
En dan heb je twee fosfaatgroepen nodig.
Want we hebben uiteindelijk 4 fosfaatgroepen nodig.
Plus 4
Soms wordt het zo geschreven.
Maar ik zal het nu zo schrijven.
4 fosfaatgroepen.
En als je dan de glycolyse uitvoert,
krijg je twee pyruvaten, twee NADHs.
De NAD werd gereduceerd.
Het kreeg er een waterstof bij.
Reductie is winst
Oxidatie is verlies, reductie is winst
Reductie is krijg een electron
Maar in een biologische context
spreken we meer van het verkrijgen van een waterstofatoom.
Omdat waterstof erg weinig electronegatief is, dus
je kan zijn electronen nemen.
Je hebt zijn electronen verkregen.
Dus twee NADHs en dan plus deze twee ATPs worden verbruikt
in de investeringsfase.
Dat is waarom ik ze een beetje apart schreef.
Dus deze twee worden verbruikt.
Dan houd je twee ADPs over.
En dan deze hier
worden omgezet in ATPs.
Dus plus 4 ATPs.
Ik denk dat we er geen 4 nodig hadden.
We moeten enkel netto 2 fosfaatgroepen hebben.
Want twee gaan er hier af.
En we moeten er in totaal nog twee bij hebben
om er hier 4 bij te krijgen.
Het belangrijkste is, je begint met een glucose,
je eindigt met twee pyruvaten.
Je verbruikt twee ATPs.
Je krijgt 4 ATPs.
Dus je hebt netto twee ATPs gevormd.
Laat me dat in het groot schrijven.
Wat je netto uit glycolyse krijgt is twee ATPs.
Je krijgt twee NADHs die later gebruikt worden
in de electrontransportketen om drie ATPs te produceren.
Je krijgt twee NADHs en je krijgt twee pyruvaten,
die omgevormd gaan worden in acetyl-co-enzyme A dat gaat dienen
als grondstof voor de Krebs cyclus.
Maar dit is dus het resultaat van de glycolyse.
Nu dat we dat overzicht hebben,
laat ons kijken naar het mechanisme.
Want dit is een beetje meer verwarrend
als je het hier ziet.
Maar we herkennen wel dezelfde thema's waar ik net over sprak.
We starten met glucose hier.
Het is een keten van 6 lang.
Het is in een cirkel, in een ring.
1, 2, 3, 4, 5, 6 koolstofatomen.
Ik kan het zo schrijven,
om het erg simpel te maken.
Het gaat doorheen een aantal stappen.
Ik gebruik een ATP hier.
Ik ga dat in een kleurtje zetten.
Ik zal oranje gebruiken telkens ik een ATP nodig heb.
Ik verbruik een ATP hier
Ik verbruik een ATP daar.
En zoals ik al zei,
hebben ze er een lichtjes verschillende naam voor.
Maar dit is dus de
fosfoglyceraldehyde hier.
Men noemt het ook wel glyceraldehyde-3-fosfaat.
Dat is juist dezelfde molecule.
Zoals je kan zien, en net zoals ik het voorheen ruw schetste
heb je hier 1, 2, 3 koolstofatomen.
En ook een fosfaatgroep er op.
De fosfaatgroep is in feite aangehecht aan de zuurstof.
Maar voor de eenvoud teken ik
de fosfaatgroep gewoon op deze manier.
En ik toonde dat hier al.
Dit was de
fosfoglyceraldehyde hier.
Dit hier is de eigenlijke structuur.
Maar soms denk ik dat als je naar de structuur kijkt
dat je gemakkelijk het overzicht verliest.
En er zijn er hier twee van.
Men zegt dat je als het ware heen en weer kan gaan hiermee,
tussen deze twee isomeren.
Maar het belangrijke punt is dat je twee van deze stoffen hebt
die nu 3 waardige koolstofverbindingen zijn.
Glucose is daarmee gesplitst.
En nu zijn we klaar om aan de opbrengstfase te beginnen.
Denk eraan dat je twee van deze verbindingen hier hebt.
Dat is de reden waarom men bij het uitwerken van het mechanisme
hier 'maal twee' schreef.
Omdat de glucose opgesplitst is
in twee van deze moleculen.
Elk van deze moleculen zal nu
dit hier gaan doen.
En voor elke van de glyceraldehyde-3-fosfaten,
of PGALs, of fosfoglyceraldehydes,
kunnen we naar het mechanisme kijken en zeggen, ok,
hier is een ADP die gaat omgezet worden in een ATP daar.
Dat is dus plus een ATP.
En dan zien we dat opnieuw gebeuren hier
op onze weg naar pyruvaat.
Op onze weg naar pyruvaat, hebben we nog eens
plus een ATP
Dus voor elk van de PGALs die geproduceerd werden
produceren we twee ATPs
in de opbrengsfase.
Nu hier waren er twee van.
Dus in totaal voor een glucose, gaan we 4 ATPs produceren
in de opbrengstfase.
Dus in de opbrengstfase, 4ATPs.
In de investeringsfase, gebruikten we 1, 2 ATPs.
Dus het netto totaal aan ATPs rechtstreeks uit de glycolyse
is twee ATPs.
Vier, bruto productie.
Maar we moesten er twee inbrengen in de investeringsfase.
En dan de NADs en de NADHs, die we hier zien.
Voor elke fosfoglyceraldehyde,
of glyceraldehyde-3-fosfaat of PGAL of hoe je ze ook wil noemen,
in deze fase zie je dat we
NAD+ reduceren naar NADH.
Dit gebeurt dus voor elk van deze verbindingen.
En er zijn er natuurlijk twee van.
Glucose werd gesplitst in twee van deze jongens.
Dus gaan er ook twee NADHs geproduceerd worden.
En die gaan later gebruikt worden in de electron transportketen
om uiteindelijk elk drie ATPs te produceren.
En op het einde, als alles rond is
blijven we zitten met de pyruvaten.
En dat is mooi, ze hebben het tenslotte overleefd.
We kunnen eens kijken hoe een pyruvaat er uit ziet.
En zoals aangekondigd kunnen we kijken naar de zuurstofbindingen en dergelijke.
Maar het is een drievoudige koolstofstructuur.
Het heeft een keten van 3 koolstofatomen.
Het eindresultaat is dus dat de glucose
in twee gesplitst werd.
Het werd geoxideerd.
Een aantal van zijn waterstofmoleculen werden er afgehaald.
Zoals je kan zien zijn er maar 3 waterstofatomen hier.
We zijn begonnen met 12 waterstofatomen in glucose.
En nu zijn zijn koolstofatomen sterker gebonden
aan zuurstof
Het is dus essentieel dat zijn electronen gestolen zijn door de zuurstof
of gehamsterd werden door de zuurstofatomen.
Dus koolstof werd geoxideerd in dit proces.
Er is nog meer oxidatie dat gedaan moet worden.
En in het proces waren we instaat om netto twee ATPs te genereren
en twee NADHs die later gebruikt kunnen worden om ATPs te produceren.
In ieder geval hoop ik dat je dat geholpen heeft.
en dat je het nuttig vond.