Inspanningsfysiologie; anaerobe afbraak glucose (glycolyse)

De anearobe afbraak van glucose wordt de glycolyse genoemd. Bij deze glycolyse komt energie vrij. Deze energie die vrijkomt bij de afbraak van koolhydraten wordt gebruikt om adenosinetrifosfaat (ATP) uit adenosinedifosfaat (ADP) en fosfaat (P) te vormen. Bij de glycolyse wordt er eerst twee ATP geïnvesteerd om uiteindelijk vier ATP te krijgen. Netto levert de glycolyse dus twee ATP op. Wanneer echter glycogeen het startpunt is, levert de afsplitsing van een MOL glucose en vervolgens de glycolyse drie ATP op. Naast ATP wordt er ook de energierijke stof NADH uit NAD gevormd. Bij de afbraak van een MOL glucose wordt er twee MOL NADH gevormd. Wanneer er onvoldoende zuurstof aanwezig is, geeft het NADH zijn waterstofionen af aan pyruvaat. Hierbij ontstaat lactaat. Hexokinase, fosfofructokinase en pyruvaatkinase zijn belangrijke sleutelenzymen die de snelheid van de glycolyse bepalen.

Energieleverantie (ATP-opbrengst) in de glycolyse
In de glycolyse wordt een MOL glucose zonder zuurstof afgebroken tot twee MOL pyruvaat of twee MOL lactaat. Hoewel in de glycolyse maar vijf procent van de totale energiewaarde (adenosinetrifosfaat; ATP) van glucose vrijkomt, komt deze energie (ATP) wel veel sneller vrij. In de glycolyse wordt 60% sneller energie geproduceerd, dan in de aerobe afbraak van glucose.
Om ATP te produceren in de glycolyse moet eerst twee MOL ATP geïnvesteerd worden. Uiteindelijk levert de glycolyse vier MOL ATP per MOL glucose. De netto-opbrengst van glycolyse is dus twee MOL ATP.
Naast ATP wordt in de glycolyse ook twee MOL NADH gevormd. Wanneer er voldoende zuurstof aanwezig is, levert NADH in de oxidatieve fosforylering in het mitochondrie tweeënhalve MOL ATP. Wanneer er echter onvoldoende zuurstof aanwezig is, zal NADH waterstofionen doneren aan pyruvaat en zal melkzuur worden gevormd. Melkzuur wordt omgezet in lactaat en waterstofionen.

Snelheid van de glycolyse wordt bepaald door hexokinase, fosfofructokinase en pyruvaatkinase
De snelheid van de glycolyse wordt bepaald door een aantal sleutelenzymen in de glycolyse. Wanneer de werking van het enzym wordt geremd, zal ook de snelheid van de glycolyse worden geremd. Deze sleutelenzymen zijn hexokinase, fosfofructokinase en pyruvaatkinase. Over het algemeen stimuleert de stof die moet worden omgezet door het betreffende enzym de werking van het enzym. Ook zuurstof remt de glycolyse, maar dan als totaal proces. De door het enzym gevormde stof, een lage pH en veel ATP, of weinig adenosinedifosfaat (ADP) remmen doorgaans het enzym. Ook zuurstof remt de glycolyse, maar dan als totaal proces. Bij voldoende aanwezigheid van zuurstof wordt namelijk vet verbrand en zullen koolhydraten gespaard blijven. Hieronder wordt verder toegelicht wat de werking is van het desbetreffende enzym en hoe het enzym wordt gestimuleerd en geremd.

Hexokinase
Hexokinase en in de lever ook wel glucokinase genoemd, zet glucose om in glucose-6-fosfaat. Wanneer glucose is omgezet in glucose-6-fosfaat kan het doorgaans niet meer de cel uit. De levercel vormt hier een uitzondering op. De levercel bevat enzymen die glucose-6-fosfaat weer omzetten in glucose zodat glucose de levercel weer kan verlaten. Insuline stimuleert de werking van hexokinase. Ook de aanwezigheid van veel glucose (een logisch gevolg van insuline) stimuleert de werking van hexokinase. De aanwezigheid van veel glucose-6-fosfaat en/of waterstofionen (lage pH) remt de werking van hexokinase.

Fosfofructokinase (PFK)
PFK zet fructose-6-fosfaat om in fructose-1.6-difosfaat. Insuline stimuleert de werking van PFK. Glucagon remt de werking van PFK. Veel ADP stimuleert eveneens de werking van PFK. Veel ATP en citraat remmen de werking van PFK. Ook een lage pH remt de werking van PFK.

Pyruvaatkinase
Pyruvaatkinase zet fosfoenolpyruvaat om in pyruvaat. De aanwezigheid van veel fructose-1.6-difosfaat en fosfoenolpyruvaat stimuleert pyruvaatkinase. Veel ATP, citraat en alanine remmen de werking van pyruvaatkinase.

Lees ook:

Schrijf ook voor de grootste online bibliotheek en verdien een extra inkomen

Maak je eigen geldmachine in 8 stappen en wordt financieel onafhankelijk

Doping in de sportschool (bodybuilding); een overzicht

Inspanningsfysiologie; brandstof voor bewegen

Inspanningsfysiologie; energie voor sport en bewegen

Bronnen:

William D. McArdle, Victor L. Katch, & Frank I. Katch (2014) Exercise Physiology, Nutrition, Energy, and Human Performance, LWW Philadelphia