Inspanningsfysiologie; pyruvaatdehydrogenase en citroenzuurcyclus

De afbraak van glucose start met de glycolyse. In de glycolyse komt snel veel energie (adenosinetrifosfaat; ATP) vrij, maar lang niet alle ATP wordt gevormd uit het glucose. Het eindpunt van glycolyse is de vorming van twee MOL pyruvaat uit een MOL glucose. Pyruvaatdeghydrogenase (PDH) zet pyruvaat om in acetylCoA. Het gevormde acetylCoA wordt vervolgens in de citroenzuurcyclus (Krebscyclus) verder afgebroken. Bij deze afbraak ontstaan vervolgens energierijke verbindingen die weer voor de vorming van ATP zorgen. Deze energierijke verbindingen zijn NADH en FADH. De vorming en afbraak van acetylCoA is weliswaar traag, maar levert wel veel ATP. PDH en de citroenzuurcyclus werken alleen bij de aanwezigheid van voldoende zuurstof in de mitochondriën.

Pyruvaatdehydrogenase (PDH) zet pyruvaat om in acetylCoA
Op het einde van de glycolyse wordt er twee MOL pyruvaat gevormd uit een MOL glucose. PDH in het mitochondrie zet pyruvaat om in acetylCoA. Bij deze omzetting van pyruvaat in acetylCoA wordt een MOL van de energierijke verbinding NADH gevormd. Bij een MOL glucose wordt dus twee MOL NADH gevormd. Bij de afbraak van glucose in de glycolyse wordt overigens twee MOL ATP gevormd en twee MOL NADH.

Citroenzuurcyclus
De citroenzuurcyclus bestaat uit elf enzymatische reacties. Het startpunt van de citroenzuurcyclus is de reactie van oxaalazijnzuur met acetylCoA tot citroenzuurcyclus. Het eindpunt van de citroenzuurcyclus is de vorming van malaat. Malaat wordt echter weer snel omgezet in oxaalazijnzuur.
Per MOL acetylCoA wordt er drie MOL NADH, een MOL FADH en een MOL GTP (vergelijkbaar met ATP) gevormd. Bij de afbraak van een MOL glucose ontstaan uiteindelijk twee MOL acetylCoA en dus wordt er zes MOL NADH, twee MOL FADH en twee MOL GTP gevormd.

Totale ATP-opbrengst bij de afbraak van een MOL glucose
Glucose wordt achtereenvolgens in de glycolyse en de citroenzuurcyclus afgebroken. Deze afbraak levert direct ATP, maar ook de energierijke verbindingen FADH en NADH. FADH en NADH leveren in het mitochondrie met gebruikmaking van zuurstof in de oxidatieve fosforylering energie om ATP te vormen. Uit een MOL NADH kan tweeënhalve MOL ATP gevormd worden. Uit een MOL FADH kan anderhalve MOL ATP gevormd worden.
Bij de totale afbraak van glucose ontstaan:

  • Twee MOL ATP en twee MOL NADH in de glycolyse
  • Twee MOL NADH door PDH
  • Zes MOL NADH, twee MOL FADH en twee MOL GTP in de citroenzuurcyclus

In totaal ontstaat er dus:

  • Tien MOL NADH en dit staat gelijk een 25 MOL ATP
  • Twee MOL FADH en dit staat gelijk aan 3 MOL ATP
  • Vier MOL ATP

In totaal wordt dus 32 MOL ATP gevormd uit de volledige afbraak van glucose. Dit is zestien keer zoveel ATP als bij de anaerobe afbraak van glucose (glycolyse).

Zuurstof is cruciaal voor de werking van de citroenzuurcyclus
Om het gevormd NADH en FADH energie te laten leveren voor de vorming van ATP is voldoende zuurstof nodig. Zonder voldoende zuurstof kan namelijk de oxidatieve fosforylering niet plaatsvinden. Wanneer er ruimschoots zuurstof aanwezig is, zal bij voorkeur vet verbrand worden, glucose blijft dan bespaard. Wanneer zuurstof beperkt aanwezig is, zal eerst glucose zoveel mogelijk met zuurstof (aeroob) worden afgebroken, aangezien de ATP-opbrengst zestien keer zo groot is als glucose aeroob wordt afgebroken. Wanneer er onvoldoende zuurstof aanwezig is, zal de citroenzuurcyclus minder snel verlopen, dan de glycolyse. Het gevolg is de vorming en ophoping van melkzuur wat uiteen valt in lactaat en waterstofionen en uiteindelijk voor verzuring zorgt. Deze verzuring remt vervolgens de sleutelenzymen van de glycolyse. Uiteindelijk zal de glycolyse ook geremd worden.

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; anaerobe afbraak glucose (glycolyse)

Inspanningsfysiologie; brandstof voor bewegen

Bronnen:

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