---
title: "Biosynthesen en de geïntegreerde cel"
book: "Universitaire biologie — jaar 1"
subject: biology
language: nl
chapter: 16
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/16-biosynthesen-en-de-geintegreerde-cel
---

# Hoofdstuk 16 — Biosynthesen en de geïntegreerde cel

Om acht uur ’s ochtends zet een lever de suiker van het ontbijt om in [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) en [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride); om drie uur de volgende nacht maakt diezelfde lever suiker uit de [aminozuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-aminoacid) van spier en giet die in het bloed voor een brein dat negen uur niets heeft gegeten. Aan de [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) is niets veranderd; wat er is veranderd, is welke ervan aanstaan. De vorige hoofdstukken haalden de moleculen van de [cel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/5-de-cel-eenheid-van-het-leven#def-b1-cell-unit-of-life-cell) uit elkaar; dit hoofdstuk zet ze in elkaar — de synthese van suikers, [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide), [vetten](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) en [aminozuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-aminoacid) — en vraagt daarna hoe een [cel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/5-de-cel-eenheid-van-het-leven#def-b1-cell-unit-of-life-cell), en een [organisme](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/1-het-organisme-een-systeem-in-wisselwerking-met-zijn-omgeving#def-b1-organism-environment-organism), op elk moment beslissen welke routes lopen. Het antwoord is een kleine reeks gedeelde munteenheden, enkele [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) op de kruispunten, en hormonen die elke [cel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/5-de-cel-eenheid-van-het-leven#def-b1-cell-unit-of-life-cell) de toestand van het geheel vertellen.

## 16.1 Wat een synthese nodig heeft

**Propositie 16.1 (De drie eisen van het anabolisme).**

Elke biosynthese heeft *koolstofskeletten* nodig, ontleend aan een handvol tussenproducten van de [glycolyse](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-glycolysis) en de [krebscyclus](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-krebs); *reducerende kracht*, geleverd als [NADPH](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp); en *energie*, geleverd als [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp). Het katabolisme en het anabolisme komen daarom op dezelfde kruispunten samen — glucose-6-fosfaat, triosefosfaat, pyruvaat, [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh), $\alpha$-ketoglutaraat, oxaalacetaat — maar lopen bij de onomkeerbare stappen over afzonderlijke [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme), zodat elke richting apart kan worden geschakeld, en zij gebruiken voor hun elektronen afzonderlijke [co-enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme): NADH, geoxideerd gehouden, om in het katabolisme elektronen weg te nemen; [NADPH](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp), gereduceerd gehouden, om ze bij de synthese af te geven.

**Definitie 16.2 (De pentosefosfaatroute).**

De *pentosefosfaatroute* van het [cytosol](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/6-functionele-organisatie-van-de-eukaryote-cel#def-b1-eukaryotic-cell-organelle) oxideert glucose-6-fosfaat tot ribulose-5-fosfaat en $\mathrm{CO_2}$, waarbij twee $\mathrm{NADP^+}$ tot NADPH worden gereduceerd; haar niet-oxidatieve tak zet vervolgens suikerfosfaten met vijf, vier, zes en zeven koolstoffen in elkaar om, zodat de [cel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/5-de-cel-eenheid-van-het-leven#def-b1-cell-unit-of-life-cell) ribose-5-fosfaat voor [nucleotiden](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/11-nucleotiden-en-nucleinezuren#def-b1-nucleic-acids-nucleotide) kan maken wanneer zij pentosen nodig heeft, NADPH wanneer zij reducerende kracht nodig heeft (vetsynthese, verdediging tegen oxidanten), of beide, en de rest aan de [glycolyse](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-glycolysis) kan teruggeven. Zij is de belangrijkste bron van NADPH in dierlijke [cellen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/5-de-cel-eenheid-van-het-leven#def-b1-cell-unit-of-life-cell); bij planten leveren de [lichtreacties](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/14-fotosynthese-en-autotrofie#prop-b1-photosynthesis-lightreactions) van de chloroplast overdag NADPH.

![De kruispunten van de stofwisseling. Zes knooppunten van de centrale routes (blauw) ontvangen brandstoffen en voorraden (oranje) en leveren aan elke biosynthese (groen). De gluconeogenese (rood) loopt het midden van de kaart omhoog.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-biosyntheses-integration/fig-ae4c51cfd5b7.svg)

*De kruispunten van de stofwisseling. Zes knooppunten van de centrale routes (blauw) ontvangen brandstoffen en voorraden (oranje) en leveren aan elke biosynthese (groen). De [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis) (rood) loopt het midden van de kaart omhoog.*

## 16.2 Glucose maken: gluconeogenese

**Definitie 16.3 (Gluconeogenese).**

De *gluconeogenese* maakt glucose uit voorlopers die geen [koolhydraat](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-monosaccharide) zijn — lactaat, pyruvaat, glycerol en de koolstofskeletten van de meeste [aminozuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-aminoacid) — in de lever (en een beetje in de nier). Zij laat de [glycolyse](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-glycolysis) achterwaarts lopen langs haar zeven omkeerbare stappen en omzeilt de drie onomkeerbare met andere [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme): pyruvaat wordt gecarboxyleerd tot oxaalacetaat (in het [mitochondrion](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/6-functionele-organisatie-van-de-eukaryote-cel#def-b1-eukaryotic-cell-mitochondrion), één [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp)) en gedecarboxyleerd tot fosfo-enolpyruvaat (één GTP); fructose-1,6-bisfosfaat wordt gehydrolyseerd tot fructose-6-fosfaat; glucose-6-fosfaat wordt gehydrolyseerd tot vrije glucose, die de [cel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/5-de-cel-eenheid-van-het-leven#def-b1-cell-unit-of-life-cell) verlaat. Per glucose: 6 ATP-equivalenten en 2 NADH, tegen de 2 [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) die de [glycolyse](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-glycolysis) oplevert — de prijs van een bergafwaartse weg bergop lopen.

![De glycolyse en de gluconeogenese delen zeven omkeerbare reacties en verschillen bij drie onomkeerbare, die elk door een apart enzym worden omzeild. Aparte enzymen betekenen aparte regeling: de lever kan de ene richting aanzetten en de andere uitzetten.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-biosyntheses-integration/fig-23c1b1250f90.svg)

*De [glycolyse](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-glycolysis) en de [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis) delen zeven omkeerbare reacties en verschillen bij drie onomkeerbare, die elk door een apart [enzym](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) worden omzeild. Aparte [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) betekenen aparte regeling: de lever kan de ene richting aanzetten en de andere uitzetten.*

**Propositie 16.4 (Wat wel en wat niet glucose kan worden).**

Lactaat, glycerol en de [aminozuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-aminoacid) die pyruvaat of tussenproducten van de [krebscyclus](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-krebs) opleveren (alle behalve leucine en lysine) kunnen in glucose worden omgezet. [Vetzuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-fattyacid) kunnen dat bij dieren niet: hun $\beta$-oxidatie geeft [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh), waarvan de twee koolstoffen de cyclus binnenkomen en als twee $\mathrm{CO_2}$ vertrekken voordat er oxaalacetaat wordt gewonnen, zodat er geen netto weg van [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh) naar suiker bestaat. Planten, schimmels en bacteriën bezitten de *glyoxylaatcyclus*, een kortere weg die de twee decarboxyleringen overslaat en een kiemend oliehoudend zaad zijn [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) in de suiker laat omzetten die zijn kiemplant nodig heeft. Een hongerend zoogdier moet zijn glucose daarentegen uit [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide) maken.

**Voorbeeld 16.5 (De coricyclus).**

Een sprintende spier vergist [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) tot lactaat, dat het bloed in gaat; de lever neemt het lactaat op, oxideert het tot pyruvaat, maakt er glucose van tegen 6 [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) per glucose, en geeft de glucose aan het bloed terug zodat de spier haar opnieuw kan gebruiken. De spier heeft zonder zuurstof 2 [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) per glucose gewonnen en een rekening van 6 aan de lever doorgeschoven, die haar op haar gemak met zuurstof betaalt: de “zuurstofschuld” van een sprint wordt grotendeels in de lever afbetaald.

## 16.3 Opslaan: glycogeen en vet

**Definitie 16.6 (Glycogeensynthese).**

Glucose wordt als [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) opgeslagen door glucose-6-fosfaat te activeren tot *UDP-glucose* (één UTP), dat het *glycogeensynthase* aan de niet-reducerende uiteinden van de bestaande boom toevoegt; een *vertakkingsenzym* knipt korte ketens los en hecht ze opnieuw aan om de $\alpha(1{\to}6)$-vertakkingen te maken ([Hoofdstuk 10](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#ch-b1-carbohydrates)). Het synthase en het fosforylase worden door dezelfde signalen in tegengestelde richting geregeld: de fosforylering die het fosforylase aanzet, zet het synthase uit, zodat de boom nooit tegelijk wordt gebouwd en afgebroken.

**Definitie 16.7 (Vetzuursynthese).**

[Vetzuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-fattyacid) worden in het [cytosol](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/6-functionele-organisatie-van-de-eukaryote-cel#def-b1-eukaryotic-cell-organelle) gemaakt uit [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh) dat uit het [mitochondrion](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/6-functionele-organisatie-van-de-eukaryote-cel#def-b1-eukaryotic-cell-mitochondrion) is uitgevoerd. Het *acetyl-CoA-carboxylase*, de geregelde stap, carboxyleert het (één [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp)) tot malonyl-CoA; het *vetzuursynthase* voegt daarna telkens twee koolstoffen uit malonyl-CoA aan een groeiende keten toe en reduceert elke toevoeging met twee [NADPH](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp), tot palmitaat (C16) wordt vrijgegeven: 8 [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh), 7 [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) en 14 [NADPH](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp) per palmitaat. Verlenging en ontverzadiging in het [endoplasmatisch reticulum](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/6-functionele-organisatie-van-de-eukaryote-cel#def-b1-eukaryotic-cell-endomembrane) maken de overige zuren; verestering met glycerol-3-fosfaat (uit triosefosfaat) maakt [triglyceriden](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride). De route is niet de omgekeerde $\beta$-oxidatie: andere [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme), een ander compartiment, malonyl-CoA in plaats van [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh), [NADPH](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp) in plaats van $\mathrm{FADH_2}$ en NADH — en malonyl-CoA blokkeert het transport van [vetzuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-fattyacid) het [mitochondrion](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/6-functionele-organisatie-van-de-eukaryote-cel#def-b1-eukaryotic-cell-mitochondrion) in, zodat een [cel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/5-de-cel-eenheid-van-het-leven#def-b1-cell-unit-of-life-cell) niet tegelijk [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) maakt en verbrandt.

**Voorbeeld 16.8 (Vet uit suiker).**

Een lever die meer glucose krijgt dan zij als [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) kan opslaan maakt [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride): glucose naar pyruvaat naar [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh) (waarbij een derde van de koolstof als $\mathrm{CO_2}$ verloren gaat en er [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) wordt gewonnen), [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh) naar palmitaat ten koste van dat [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) en van [NADPH](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp) uit de [pentosefosfaatroute](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp), palmitaat naar [triglyceride](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) dat naar het vetweefsel wordt verscheept. Zo’n $15\,\%$ van de energie van de suiker gaat bij de omzetting verloren; de rest wordt negen keer compacter opgeslagen dan [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) ([Hoofdstuk 9](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#ch-b1-lipids)). Het omgekeerde — [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) naar suiker — is onmogelijk.

## 16.4 Stikstof: aminozuren en nucleotiden

**Definitie 16.9 (Stikstofassimilatie, transaminering).**

Ammonium komt vrijwel uitsluitend via *glutamaat* in de organische stof terecht: glutamaatdehydrogenase hangt het aan $\alpha$-ketoglutaraat, en glutaminesynthetase hangt een tweede aan de [zijketen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-aminoacid) van glutamaat (één [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp)), waarmee glutamine ontstaat. Vanuit die twee gevers verplaatsen *transaminasen* (aminotransferasen, met een [co-enzym](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) uit vitamine B$_6$) de aminogroep naar elk willekeurig $\alpha$-ketozuur, en bouwen zo [aminozuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-aminoacid) uit de koolstofskeletten van de centrale routes: de glutamaatfamilie uit $\alpha$-ketoglutaraat, de aspartaatfamilie uit oxaalacetaat, alanine en serine uit pyruvaat en 3-fosfoglyceraat. Planten en bacteriën maken alle twintig; dieren zijn de lange routes naar negen ervan kwijtgeraakt, de *essentiële* [aminozuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-aminoacid), en halen die uit hun voedsel. Dezelfde transaminasen halen, achterwaarts gedraaid, de stikstof uit overtollige [aminozuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-aminoacid) voor de uitscheiding als ammoniak (vissen), ureum (zoogdieren) of urinezuur (vogels, insecten).

**Voorbeeld 16.10 (Nucleotiden).**

Een purinering wordt op ribose-5-fosfaat opgebouwd uit glycine, aspartaat, twee glutaminen, twee eenheden van één koolstof en $\mathrm{CO_2}$, tegen zes [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp); een [pyrimidine](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/11-nucleotiden-en-nucleinezuren#def-b1-nucleic-acids-nucleotide) uit aspartaat en carbamoylfosfaat. Deoxynucleotiden worden uit ribonucleotiden gemaakt door de suiker te reduceren, met [NADPH](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp). Een [cel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/5-de-cel-eenheid-van-het-leven#def-b1-cell-unit-of-life-cell) die op het punt staat te delen maakt in een uur zo’n $10^{10}$ [nucleotiden](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/11-nucleotiden-en-nucleinezuren#def-b1-nucleic-acids-nucleotide); de geneesmiddelen die deze synthesen blokkeren — methotrexaat, 5-fluoro-uracil — treffen delende [cellen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/5-de-cel-eenheid-van-het-leven#def-b1-cell-unit-of-life-cell) het eerst, en daarom worden zij tegen kanker gebruikt.

## 16.5 Het geïntegreerde zoogdier

**Propositie 16.11 (Gevoed en nuchter).**

De [organen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/2-functionele-organisatie-van-een-zoogdier#def-b1-mammal-organization-organ) verdelen het werk. Na een maaltijd zegt *insuline* uit de alvleesklier de lever glucose als [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) op te slaan en het overschot in [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) om te zetten, de spieren glucose op te nemen en [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) op te slaan, en het vetweefsel [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) op te nemen; de bloedglucose, tot $8\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ gestegen, keert in twee uur terug naar $5\,$. Tussen de maaltijden zegt *glucagon* de lever haar [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) af te breken en, naarmate dat opraakt, glucose te maken uit lactaat, glycerol en [aminozuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-aminoacid), en het vetweefsel [vetzuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-fattyacid) vrij te geven, die de spieren en de lever in plaats van glucose verbranden; de hersenen, die geen [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) kunnen verbranden, houden hun $120\,\mathrm{g}$ glucose per dag. Bij een vasten van dagen zet de lever [vetzuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-fattyacid) om in *ketonlichamen*, kleine zuren die de hersenen kunnen gebruiken, en daalt de vraag naar glucose — en naar het [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide) dat haar levert — met twee derde. De hormonale mechanismen horen bij het deel van jaar 2; de metabole logica hoort bij dit hoofdstuk.

![De bloedglucose over een dag. Elke maaltijd doet haar twee uur lang stijgen terwijl insuline de opslag aandrijft; tussen de maaltijden en de nacht door houdt glucagon haar rond 5\, mmol/ L met het glycogeen van de lever en de gluconeogenese. De streefwaarde houdt stand op een factor twee na.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-biosyntheses-integration/fig-e76e0a2cf817.svg)

*De bloedglucose over een dag. Elke maaltijd doet haar twee uur lang stijgen terwijl insuline de opslag aandrijft; tussen de maaltijden en de nacht door houdt glucagon haar rond $5\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ met het [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) van de lever en de [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis). De [streefwaarde](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/1-het-organisme-een-systeem-in-wisselwerking-met-zijn-omgeving#def-b1-organism-environment-homeostasis) houdt stand op een factor twee na.*

![Een leverlobje: platen hepatocyten die vanuit een centrale ader uitstralen en worden omspoeld door bloed uit de darm. Deze cellen slaan glycogeen op, maken glucose, bouwen vet en ketonlichamen, en werken stikstof weg — het metabole verdeelstation van het lichaam.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-biosyntheses-integration/img-b92899ecb8d0.jpg)

*Een leverlobje: platen hepatocyten die vanuit een centrale ader uitstralen en worden omspoeld door bloed uit de darm. Deze [cellen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/5-de-cel-eenheid-van-het-leven#def-b1-cell-unit-of-life-cell) slaan [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) op, maken glucose, bouwen [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) en ketonlichamen, en werken stikstof weg — het metabole verdeelstation van het lichaam.*

**Methode 16.12 (Een metabole toestand lezen).**

1. Vraag welke brandstof overvloedig is: veel glucose betekent opslag ( [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) , daarna [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) ); weinig glucose betekent mobilisatie.
2. Volg de signalen: insuline activeert de synthasen en schakelt het fosforylase en het lipase uit; glucagon doet het omgekeerde — meestal via fosforylering van diezelfde [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) ( [Hoofdstuk 13](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#ch-b1-enzymes) ).
3. Controleer de kruispunten: [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) en citraat blokkeren PFK en openen de [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis) ; AMP doet het tegenovergestelde; malonyl-CoA blokkeert de vetverbranding terwijl er [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) wordt gemaakt; [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh) activeert het carboxylase dat de [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis) begint.
4. Wijs de [organen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/2-functionele-organisatie-van-een-zoogdier#def-b1-mammal-organization-organ) toe: lever (slaat glucose op, maakt haar en voert haar uit; maakt ketonen en ureum), spier (slaat [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) voor zichzelf op, voert lactaat en alanine uit), vetweefsel (slaat [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) op en geeft het vrij), hersenen (verbranden glucose, daarna ketonen).

## 16.6 De geïntegreerde plant

**Propositie 16.13 (Bron en put).**

Overdag voeren de [chloroplasten](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/6-functionele-organisatie-van-de-eukaryote-cel#def-b1-eukaryotic-cell-plastid) van een [blad](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/3-functionele-organisatie-van-een-bloemplant#def-b1-flowering-plant-organization-organs) triosefosfaat uit naar het [cytosol](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/6-functionele-organisatie-van-de-eukaryote-cel#def-b1-eukaryotic-cell-organelle), waar er *sucrose* van wordt gemaakt voor uitvoer in het floëem ([Hoofdstuk 24](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/24-gasuitwisseling-en-saptransport-bij-planten#ch-b1-plant-transport)) naar de [wortels](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/3-functionele-organisatie-van-een-bloemplant#def-b1-flowering-plant-organization-organs), de vruchten en de groeiende toppen; wat het floëem niet kan meenemen blijft in de chloroplast achter als *[zetmeel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide)*, een tijdelijke voorraad, die ’s nachts wordt gemobiliseerd om de sucrose te laten doorstromen. Waar de lever van een zoogdier met hormonen tussen [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) en uitvoer beslist, beslist een [blad](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/3-functionele-organisatie-van-een-bloemplant#def-b1-flowering-plant-organization-organs) tussen [zetmeel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) en sucrose aan de hand van het fosfaatgehalte in het [cytosol](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/6-functionele-organisatie-van-de-eukaryote-cel#def-b1-eukaryotic-cell-organelle), dat de uitvoerder van de chloroplastenvelop aanstuurt. Een plant regelt per [orgaan](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/2-functionele-organisatie-van-een-zoogdier#def-b1-mammal-organization-organ) met de concentraties van haar eigen metabolieten; het zoogdier legt daar een zenuwlijke en hormonale aansturing van het geheel bovenop.

![Een bont blad vóór en na de jodiumproef: er is alleen zetmeel (blauwzwart) gemaakt waar chlorofyl zat. De witte gebieden, die sucrose uit de groene invoerden, maakten zelf geen zetmeel.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-biosyntheses-integration/img-c1aa6eb0498e.jpg)

*Een bont [blad](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/3-functionele-organisatie-van-een-bloemplant#def-b1-flowering-plant-organization-organs) vóór en na de jodiumproef: er is alleen [zetmeel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) (blauwzwart) gemaakt waar [chlorofyl](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/14-fotosynthese-en-autotrofie#def-b1-photosynthesis-pigments) zat. De witte gebieden, die sucrose uit de groene invoerden, maakten zelf geen [zetmeel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide).*

**Voorbeeld 16.14 (Het zetmeel van een nacht).**

Een [blad](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/3-functionele-organisatie-van-een-bloemplant#def-b1-flowering-plant-organization-organs) legt ongeveer de helft van wat het overdag vastlegt als [zetmeel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) opzij en breekt dat de nacht door met een vrijwel constante snelheid af, zodat de voorraad net vóór zonsopgang op is: verkort men de nacht kunstmatig, dan blijft er [zetmeel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) over; verlengt men hem, dan verhongert de plant in de laatste uren. De snelheid wordt binnen het eerste uur duisternis afgestemd op de omvang van de voorraad en de verwachte lengte van de nacht — een berekening die met [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) en een klok wordt gemaakt, in een [cel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/5-de-cel-eenheid-van-het-leven#def-b1-cell-unit-of-life-cell) zonder brein.

## 16.7 Opgaven

**Oefening 16.1 ★.**

Noem de drie dingen die een biosynthese nodig heeft en de route die het grootste deel van het [NADPH](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp) van een dierlijke [cel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/5-de-cel-eenheid-van-het-leven#def-b1-cell-unit-of-life-cell) levert.

**Oplossing van Oefening 16.1.**

Koolstofskeletten (uit de centrale routes), reducerende kracht ([NADPH](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp)), energie ([ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp)). De [pentosefosfaatroute](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp).

**Oefening 16.2 ★.**

Noem de drie onomkeerbare stappen van de [glycolyse](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-glycolysis) en het [enzym](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) dat elk ervan bij de [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis) omzeilt.

**Oplossing van Oefening 16.2.**

Hexokinase, omzeild door glucose-6-fosfatase; fosfofructokinase, door fructose-1,6-bisfosfatase; pyruvaatkinase, door pyruvaatcarboxylase plus PEP-carboxykinase.

**Oefening 16.3 ★.**

Lees uit de figuur van de bloedglucose de piek na het ontbijt af, de tijd tot de terugkeer naar $5\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$, en de laagste waarde in de nacht.

**Oplossing van Oefening 16.3.**

De piek ligt ongeveer op $7.5\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ een uur na de maaltijd; terug op $5\,$ na ongeveer drie uur; het laagst rond $4.5\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ vóór het ontbijt.

**Oefening 16.4 ★.**

Waarom kan een kiemende zonnebloemzaadje suiker uit zijn [olie](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) maken en een hongerend mens niet?

**Oplossing van Oefening 16.4.**

Het zaad heeft de glyoxylaatcyclus, die twee [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh) omzet in één [zuur](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-ph) met vier koolstoffen zonder koolstof als $\mathrm{CO_2}$ te verliezen, en uit dat [zuur](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-ph) maakt het suiker. Dieren missen de twee [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) van die kortere weg: hun [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh) komt de [krebscyclus](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-krebs) binnen en de twee koolstoffen ervan vertrekken als $\mathrm{CO_2}$ voordat er netto oxaalacetaat verschijnt.

**Oefening 16.5 ★★.**

Bereken de ATP-kosten van het maken van één glucose uit twee lactaat, en de netto kosten van één ronde van de coricyclus (de spier wint 2, de lever geeft 6 uit). Wie betaalt, en waarmee?

**Oplossing van Oefening 16.5.**

Zes ATP-equivalenten (twee carboxyleringen, twee GTP, twee [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) bij de fosfoglyceraatstap) per glucose. Netto per cyclus: $2 - 6 = -4$ [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp). De lever betaalt, met zuurstof, na de sprint — de spier heeft [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) geleend dat zij niet op tijd aeroob kon maken.

**Oefening 16.6 ★★.**

Eén palmitaat vraagt 8 [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh), 7 [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) en 14 [NADPH](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp). Hoeveel glucosemoleculen moeten er door de [glycolyse](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-glycolysis) en het pyruvaatdehydrogenase om het [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh) te leveren, en hoeveel door de [pentosefosfaatroute](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp) (2 [NADPH](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp) per stuk) om het [NADPH](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp) te leveren?

**Oplossing van Oefening 16.6.**

Elke glucose geeft 2 [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh): 4 glucose. Elke glucose door de oxidatieve tak geeft 2 [NADPH](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp): 7 glucose. Elf glucosen voor één palmitaat — vier ervan leveren koolstof en zeven leveren elektronen.

**Oefening 16.7 ★★.**

Leg uit waarom de [vetzuursynthese](#def-b1-biosyntheses-integration-fasynthesis) en de $\beta$-oxidatie andere [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme), andere compartimenten en andere [co-enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) gebruiken, en hoe malonyl-CoA verhindert dat zij samen lopen.

**Oplossing van Oefening 16.7.**

Aparte [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) laten elke richting apart aan- of uitschakelen; aparte compartimenten ([cytosol](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/6-functionele-organisatie-van-de-eukaryote-cel#def-b1-eukaryotic-cell-organelle) voor de synthese, matrix voor de oxidatie) scheiden de twee voorraden tussenproducten; [NADPH](#def-b1-biosyntheses-integration-ppp) wordt gereduceerd gehouden voor de synthese terwijl [NAD](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-carriers) geoxideerd wordt gehouden voor de afbraak, zodat elke richting op haar eigen plaats thermodynamisch begunstigd is. Malonyl-CoA, het eerste vastleggende tussenproduct van de synthese, remt de carnitinependel die [vetzuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-fattyacid) het [mitochondrion](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/6-functionele-organisatie-van-de-eukaryote-cel#def-b1-eukaryotic-cell-mitochondrion) in draagt: terwijl er [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) wordt gemaakt, wordt er geen verbrand.

**Oefening 16.8 ★★.**

Schrijf de [transaminering](#def-b1-biosyntheses-integration-nitrogen) van alanine met $\alpha$-ketoglutaraat op en noem de producten. Welke richting loopt er na een eiwitmaaltijd, en welke tijdens vasten?

**Oplossing van Oefening 16.8.**

Alanine $+ \alpha$-ketoglutaraat $\rightleftharpoons$ pyruvaat $+$ [glutamaat](#def-b1-biosyntheses-integration-nitrogen). Na een eiwitmaaltijd geeft overtollig alanine zijn stikstof aan [glutamaat](#def-b1-biosyntheses-integration-nitrogen) (naar rechts), voor de afvoer als ureum, en zijn koolstof aan brandstof of glucose. Tijdens vasten wordt spiereiwit afgebroken en worden de aminogroepen ervan op pyruvaat verzameld als alanine (in de spier naar links), naar de lever verscheept, en daar weer in pyruvaat en glucose omgezet.

**Oefening 16.9 ★★.**

Een patiënt mist glucose-6-fosfatase. Voorspel met redenen de gevolgen voor de bloedglucose tussen de maaltijden, voor de grootte van de lever, en voor het lactaat in het bloed.

**Oplossing van Oefening 16.9.**

De lever kan geen vrije glucose afgeven: de bloedglucose daalt tussen de maaltijden gevaarlijk (hypoglykemie). Glucose-6-fosfaat hoopt zich op en wordt naar [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) omgeleid, dat de lever niet naar het bloed kan mobiliseren: de lever wordt groot van het [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide). Het overtollige glucose-6-fosfaat loopt ook de [glycolyse](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-glycolysis) af tot lactaat, dat in het bloed stijgt.

**Oefening 16.10 ★★★.**

De hersenen hebben $120\,\mathrm{g}$ glucose per dag nodig en $1\,\mathrm{g}$ [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide) levert $0.55\,\mathrm{g}$ glucose. Bereken hoeveel [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide) een vastende persoon per dag zou verliezen om de hersenen alleen met [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis) te voeden, en hoeveel spier dat voorstelt ($20\,\%$ [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide)). Leg uit wat ketonlichamen veranderen, als zij de glucosebehoefte van de hersenen tot $40\,\mathrm{g}$ terugbrengen.

**Oplossing van Oefening 16.10.**

$120/0.55 = 218\,\mathrm{g}$ [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide) per dag, ongeveer $1.1\,\mathrm{kg}$ spier. Met ketonlichamen $40/0.55 = 73\,\mathrm{g}$ [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide), $360\,\mathrm{g}$ spier: het verlies daalt met twee derde, en het overleven op de vetvoorraad wordt van weken tot maanden gerekt.

**Oefening 16.11 ★★★.**

Insuline activeert het glycogeensynthase en schakelt het glycogeenfosforylase uit; glucagon doet het omgekeerde. Leg uit waarom beide niet tegelijk actief kunnen zijn, wat er zou gebeuren als dat wel zo was (bereken het [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) dat per cyclus wordt verspild: één UTP om een glucose toe te voegen, niets om haar te verwijderen), en waar deze “zinloze cyclus” voor wordt gebruikt bij hommels die hun vliegspieren opwarmen.

**Oplossing van Oefening 16.11.**

Dezelfde fosforyleringscascade activeert het ene en schakelt het andere uit, zodat het signaal dat de ene kraan opent de andere sluit. Waren beide actief, dan zou elke glucose die wordt toegevoegd (één UTP, gelijk aan één [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp)) en verwijderd (gratis) per ronde één [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) kosten en niets dan warmte opleveren. De hommel laat op een koude ochtend juist zo’n cyclus (op fructose-6-fosfaat) in haar vliegspieren lopen vóór het opstijgen, en verbrandt [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) als kachel tot de spier warm genoeg is om te vliegen.

**Oefening 16.12 ★★★.**

“Een [cel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/5-de-cel-eenheid-van-het-leven#def-b1-cell-unit-of-life-cell) heeft geen plan; zij heeft kranen.” Bespreek dat in een alinea: de allosterische en hormonale regeling van de kruispuntenzymen, de rol van afzonderlijke [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) voor tegengestelde richtingen, en wat daaruit ontstaat dat op een plan lijkt.

**Oplossing van Oefening 16.12.**

Elk kruispuntenzym reageert alleen op de moleculen om zich heen — [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp), AMP, citraat, [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh), een fosfaat dat een kinase erop heeft gezet — en gaat daarnaar open of dicht; aparte [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) voor de twee richtingen betekenen dat het openen van de ene richting de andere kan sluiten. Geen enkel [enzym](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) weet van het ontbijt of van de hersenen; toch is de som van deze plaatselijke reacties dat de lever na een maaltijd opslaat, ’s nachts afgeeft en bij vasten [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide) spaart: een samenhangende strategie, zonder strateeg. Het “plan” is de bedrading van de kranen, door selectie gekozen, en de hormonen die vele kranen tegelijk zetten zijn wat het [organisme](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/1-het-organisme-een-systeem-in-wisselwerking-met-zijn-omgeving#def-b1-organism-environment-organism) als één geheel laat handelen.

## 16.8 Vraagstuk: vierentwintig uur van een mens

**Probleem 16.1.**

Weekendvraagstuk — een dag zonder ontbijt: de voorraden gewogen, de hersenen gevoed, het eiwit geteld en het vet gemobiliseerd, eindigend op het aantal uren vasten dat het glycogeen van de lever kan dekken

Een volwassene van $70\,\mathrm{kg}$ verbruikt per dag $8.4\,\mathrm{MJ}$ (gemiddeld $100\,\mathrm{W}$) en bezit: leverglycogeen $100\,\mathrm{g}$, spierglycogeen $400\,\mathrm{g}$, [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) $12\,\mathrm{kg}$, [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide) $10\,\mathrm{kg}$ (waarvan $6\,\mathrm{kg}$ in spier). De hersenen gebruiken $120\,\mathrm{g}$ glucose per dag ($5\,\mathrm{g}/\mathrm{h}$); de overige glucose-afhankelijke [weefsels](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/4-bouwplannen-en-weefsels-van-dieren#def-b1-body-plans-tissues-tissue) (rode [cellen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/5-de-cel-eenheid-van-het-leven#def-b1-cell-unit-of-life-cell), niermerg) $40\,\mathrm{g}$. Energie: [koolhydraat](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-monosaccharide) $17\,\mathrm{kJ}/\mathrm{g}$, [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) $38\,\mathrm{kJ}/\mathrm{g}$, [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide) $17\,\mathrm{kJ}/\mathrm{g}$; $1\,\mathrm{g}$ [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide) levert via [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis) $0.55\,\mathrm{g}$ glucose; $1\,\mathrm{g}$ [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) levert $0.1\,\mathrm{g}$ glucose (uit zijn glycerol).

**Deel I — De voorraden.**

1. Bereken de energie in elk van de vier voorraden, in megajoule, en het aantal dagen verbruik dat elk voorstelt.
2. Welke voorraad kan rechtstreeks glucose aan het bloed leveren? Waarom het spierglycogeen niet?
3. Bereken de totale glucose die het lichaam per dag voor zijn glucose-afhankelijke [weefsels](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/4-bouwplannen-en-weefsels-van-dieren#def-b1-body-plans-tissues-tissue) nodig heeft.
4. Bereken de glucose in het bloed zelf ( $5\,\mathrm{mmol}/\mathrm{L}$ , $5\,\mathrm{L}$ , $180\,\mathrm{g}/\mathrm{mol}$ ) en het aantal minuten dat die de hersenen alleen zou voeden.
5. Welk deel van het dagelijkse verbruik is de glucose van de hersenen?
6. Na een maaltijd is het [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) van de lever vol en stijgt de bloedglucose nog. Noem de volgende bestemming van de glucose en het hormoon dat haar daarheen stuurt.

**Deel II — De nacht.** De laatste maaltijd eindigt om 20:00 uur; vanaf dan levert de lever als enige de glucose van het bloed.

7. Wat is bij $160\,\mathrm{g}$ glucose per dag de behoefte per uur van de glucose-afhankelijke [weefsels](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/4-bouwplannen-en-weefsels-van-dieren#def-b1-body-plans-tissues-tissue) ?
8. Hoe lang houdt $100\,\mathrm{g}$ leverglycogeen het bij die snelheid vol, als niets anders glucose levert?
9. In werkelijkheid levert de [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis) vanaf de eerste uren ongeveer een derde van de glucose. Bereken de duur van het [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) opnieuw.
10. Op welk tijdstip in de ochtend raakt het leverglycogeen volgens elk van beide schattingen op?
11. De spieren verbranden ondertussen [vetzuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-fattyacid) . Bereken het [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) dat ’s nachts ( $12\,\mathrm{h}$ ) wordt geoxideerd als zij $60\,\%$ van het rustverbruik voor hun rekening nemen en alleen [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) verbranden.

**Deel III — De volgende dag, zonder eten.**

12. Met het [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) op moet de $160\,\mathrm{g}$ glucose uit de [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis) komen. Bereken het [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide) dat daarvoor per dag nodig is, en de massa spier die dat voorstelt.
13. Bereken het [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) dat de lever uitgeeft om $160\,\mathrm{g}$ glucose uit pyruvaat te maken (6 [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) per glucose) en de energie daarvan bij $50\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$ .
14. Bereken de bijdrage van de glycerol van het [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) : hoeveel [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) wordt er per dag geoxideerd als het al het niet-glucoseverbruik dekt, en hoeveel glucose levert de glycerol daarvan?
15. Bereken het benodigde [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide) opnieuw, met de bijdrage van de glycerol eraf.
16. Hoeveel dagen duurt het bij die snelheid tot de helft van de spier weg is?
17. Vanaf de derde dag maakt de lever ketonlichamen en halen de hersenen twee derde van hun energie daaruit; de glucosebehoefte daalt tot $40\,\mathrm{g}$ voor de hersenen plus $40\,\mathrm{g}$ voor de rest. Bereken het eiwitverlies per dag en het aantal dagen tot de helft van de spier weg is opnieuw.
18. Bereken hoeveel dagen de vetvoorraad het volhoudt bij $8.4\,\mathrm{MJ}$ per dag (bij langdurig vasten daalt dat tot $6.5\,\mathrm{MJ}$ : bereken dat ook).
19. Leg uit waarom een vastende persoon aan eiwitverlies sterft voordat het [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) op is, en wat ketonlichamen uitstellen.

**Deel IV — De kranen.**

20. Noem het [enzym](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) van de lever dat om 03:00 uur actief moet zijn en om 09:00 uur inactief, en het [enzym](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) dat het omgekeerde moet doen, voor het [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) .
21. Noem het signaal (hormoon) dat ze elk in hun stand zet, en de chemische wijziging waarlangs het werkt.
22. Een levercel heeft om 03:00 uur veel [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh) uit de vetoxidatie. Noem het [enzym](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) van de [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis) dat dit activeert en het [enzym](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) van de [glycolyse](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-glycolysis) dat [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) tegelijk remt.
23. Leg uit waarom de [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis) en de [glycolyse](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-glycolysis) , tegelijk in dezelfde [cel](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/5-de-cel-eenheid-van-het-leven#def-b1-cell-unit-of-life-cell) lopend, alleen [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) in warmte zouden omzetten, en hoe de afzonderlijke [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) bij de drie omleidingen dat verhinderen.
24. Een diabeticus zonder insuline heeft een hoge bloedglucose en toch blijft de lever glucose en ketonlichamen maken. Verklaar die tegenstrijdigheid uit de kranen.
25. Geef het resultaat: het aantal uren vasten dat het leverglycogeen dekt (met en zonder [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis) ), het dagelijkse eiwitverlies vóór en na de overgang naar ketonlichamen, en het aantal dagen dat de vetvoorraad het volhoudt.

**Oplossing van Probleem 16.1.**

**1.** Leverglycogeen $100\times 17 = 1.7\,\mathrm{MJ}$, 0,2 dag; spierglycogeen $6.8\,\mathrm{MJ}$, 0,8 dag; [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) $12\,000\times 38 =
456\,\mathrm{MJ}$, 54 dagen; [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide) $170\,\mathrm{MJ}$, 20 dagen (nooit volledig bruikbaar). **2.** Het leverglycogeen: de lever heeft glucose-6-fosfatase. De spier mist dat, zodat haar [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) alleen glucose-6-fosfaat voor haar eigen [glycolyse](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-glycolysis) levert. **3.** $120 + 40 = 160\,\mathrm{g}$ per dag. **4.** $0.005\times 5\times 180 = 4.5\,\mathrm{g}$: bij $5\,\mathrm{g}/\mathrm{h}$ ongeveer $54\,\mathrm{min}$. **5.** $120\times 17 = 2.0\,\mathrm{MJ}$, een kwart van de $8.4\,\mathrm{MJ}$. **6.** Omzetting in [vetzuren](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-fattyacid) en [triglyceride](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) in de lever, uitgevoerd naar het vetweefsel; insuline. **7.** $160/24 = 6.7\,\mathrm{g}/\mathrm{h}$. **8.** $100/6.7 = 15\,\mathrm{h}$. **9.** Het [glycogeen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/10-koolhydraten#def-b1-carbohydrates-polysaccharide) levert twee derde, $4.4\,\mathrm{g}/\mathrm{h}$: $100/4.4 =
22\,\mathrm{h}$. **10.** Volgens de eerste schatting om 11:00 uur de volgende ochtend, volgens de tweede om 18:00 uur — in beide gevallen de nacht door, met een marge die ervan afhangt hoe vroeg de [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis) het overneemt. **11.** Rustverbruik over $12\,\mathrm{h}$: $4.2\,\mathrm{MJ}$; $60\,\%$ is $2.5\,\mathrm{MJ}$; $2500/38 = 66\,\mathrm{g}$ [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride). **12.** $160/0.55 = 290\,\mathrm{g}$ [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide), oftewel $1.45\,\mathrm{kg}$ spier per dag. **13.** $160/180 = 0.89\,\mathrm{mol}$ glucose; bij 6 [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) per stuk is dat $5.3\,\mathrm{mol}$ [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp), en bij $50\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$ ongeveer $265\,\mathrm{kJ}$ — zo’n $3\,\%$ van de $8.4\,\mathrm{MJ}$ van die dag: de glucose maken is goedkoop, en het zijn de koolstofskeletten, niet de energie, waaraan het lichaam gebrek heeft. **14.** Niet-glucoseverbruik $8.4 - 160\times 0.017 =
5.7\,\mathrm{MJ}$: $5700/38 = 150\,\mathrm{g}$ [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride), waarvan de glycerol $15\,\mathrm{g}$ glucose geeft. **15.** $(160 - 15)/0.55 = 264\,\mathrm{g}$ [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide), $1.3\,\mathrm{kg}$ spier per dag. **16.** $3\,\mathrm{kg}$ spiereiwit bij $264\,\mathrm{g}$ per dag: ongeveer $11\,\mathrm{d}$. **17.** $(80 - 15)/0.55 = 118\,\mathrm{g}$ [eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide), $0.6\,\mathrm{kg}$ spier per dag; de helft van de spier in $25\,\mathrm{d}$ — en in de praktijk daalt het verlies nog verder, tot $20\text{ to }30\,\mathrm{g}$ per dag, naarmate het lichaam zuiniger wordt. **18.** $456/8.4 = 54$ dagen; bij $6.5\,\mathrm{MJ}$ 70 dagen. **19.** [Eiwit](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/12-aminozuren-en-eiwitten#def-b1-proteins-peptide) is geen voorraad maar de machinerie: een derde ervan verliezen (ademhalingsspieren, hart, afweereiwitten) is dodelijk, en bij $100\,\mathrm{g}$ per dag of meer gebeurt dat binnen weken, terwijl het [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) twee maanden zou meegaan. Ketonlichamen laten de hersenen op [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) lopen, brengen de glucosevraag en daarmee het eiwitverlies tot een derde terug, en rekken het overleven naar de grens die het [vet](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/9-lipiden#def-b1-lipids-triglyceride) stelt. **20.** Het glycogeenfosforylase is om 03:00 uur actief, het glycogeensynthase om 09:00 uur. **21.** Glucagon (03:00 uur) en insuline (09:00 uur); fosforylering van beide [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) door een kinasecascade, ongedaan gemaakt door een fosfatase. **22.** [Acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh) activeert het pyruvaatcarboxylase; [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) (en citraat) remt het fosfofructokinase. **23.** Glucose naar pyruvaat levert 2 [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp); pyruvaat terug naar glucose kost er 6: elke heen-en-terugronde verbrandt 4 [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp) zonder product. Met verschillende [enzymen](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/13-enzymen-en-biochemische-katalyse#def-b1-enzymes-enzyme) bij de drie omleidingen activeren dezelfde signalen ([ATP](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/8-water-en-kleine-biomoleculen#def-b1-water-small-molecules-atp), [acetyl-CoA](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/15-celademhaling-en-gisting#def-b1-respiration-fermentation-pdh), fosforylering) de ene set en remmen zij de andere, zodat er maar één richting open staat. **24.** Zonder insuline staan de kranen als bij vasten, hoe hoog de glucose ook is: het fosforylase, de [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis) en de vetafbraak staan aan, de synthese uit, en de lever, die “denkt” dat het lichaam honger lijdt, giet glucose en ketonen in bloed dat al vol glucose zit die de insuline-afhankelijke [weefsels](https://one-course.com/books/biology/3/nl/chapter/4-bouwplannen-en-weefsels-van-dieren#def-b1-body-plans-tissues-tissue) niet kunnen opnemen. **25.** Ongeveer $15\,\mathrm{h}$ zonder [gluconeogenese](#def-b1-biosyntheses-integration-gluconeogenesis), $22\,\mathrm{h}$ met — een nacht en een ochtend; het eiwitverlies is aanvankelijk ongeveer $260\,\mathrm{g}$ per dag en $120\,\mathrm{g}$ (en dalend) zodra ketonlichamen de hersenen voeden; de vetvoorraad houdt het zo’n $55\text{ to }70\,\mathrm{d}$ vol.