Alle energie die het lichaam nodig heeft, wordt geleverd door het molecuul adenosinetrifosfaat (ATP). Bij de splitsing van ATP in adenosinedifiosfaat (ADP) en fosfaat (P) komt energie vrij die de cellen gebruiken. De cellen kunnen met en zonder zuurstof ATP produceren. De energiesystemen die zonder zuurstof energie leveren zijn het anaerobe alactische energiesysteem (fosfaatvoorraad) en anaerobe lactische energiesysteem (glycolyse). De oxidatieve fosforylering is het aerobe energiesysteem. De anaerobe energiesystemen vinden plaats in het cytoplasma. De oxidatieve fosforylering vindt plaats in de mitochondriën. Dagelijks is ongeveer 50 tot 80 kilo ATP nodig. Om alle benodigde energie op te slaan in de vorm van ATP is onpraktisch. Om deze reden worden met name koolhydraten en vetten afgebroken. Bij deze afbraak komt energie vrij die wordt gebruikt om ATP te vormen.
Wat is adenosinetrifosfaat (ATP)?
Het menselijk lichaam heeft constant energie nodig. In rust heeft het lichaam relatief weinig energie nodig. Tijdens inspanning heeft het lichaam veel energie nodig. De macronutriënten koolhydraten, vetten en eiwitten leveren het grootste deel van deze energie. De energie die deze macronutriënten leveren moet uiteindelijk wel omgezet worden in ATP. ATP is de universele pasmunt voor energie in het lichaam. Alle energie die het lichaam nodig heeft wordt uiteindelijk geleverd door de splitsing van ATP in adenosinedifosfaat (ADP) en fosfaat (P). De cellen van het lichaam zijn dus in staat om koolhydraten, vetten en eiwitten af te breken en de energie die hierbij vrijkomt vast te leggen in ATP. Ook zijn de cellen van het lichaam in staat om ATP af te breken en de energie die hierbij vrijkomt te gebruiken voor energievragende celprocessen.
Vorming van ATP
Opbouw van ATP
ATP wordt gevormd uit een molecuul adenosine waaraan drie fosfaatatomen worden gekoppeld. Adenosine bestaat weer uit adenine en het koolhydraat ribose. Vooral de bindingen tussen de eerste en tweede fosfaatgroepen en tweede en derde fosfaatgroepen zijn energierijk. Meestal wordt bij energievragende processen alleen de binding tussen de tweede en derde fosfaatgroepen verbroken. Deze splitsing van ATP in ADP en P is een hydrolysereactie die wordt gekatalyseerd door het enzym ATPase. Voor deze hydrolysereactie is water nodig en komt er 7,3 kCal per MOL ATP vrij.
Anaerobe en aerobe vorming van ATP; energiesystemen en ATP
In de cellen van het lichaam zijn er verschillende plaatsen waar ATP gevormd kan worden. Deze vorming van ATP kan zonder het gebruik van zuurstof plaatsvinden. De vorming van ATP kan echter ook met het gebruik van zuurstof plaatsvinden. De vorming van ATP zonder het gebruik van zuurstof vindt plaats in het cytoplasma (cytosol) van de cel. De energiesystemen die zonder zuurstof ATP leveren, zijn:
- Creatinefosfaat (anaeroob alactisch energiesysteem)
- Glycolyse (anaeroob lactisch energiesysteem); afbraak van glucose zonder zuurstof
De vorming van ATP met gebruik van zuurstof vindt plaats in de mitochondriën. Het energiesysteem wat met gebruik van zuurstof ATP levert, is uiteindelijk de oxidatieve fosforylering en vindt dus plaats in de mitochondriën. Andere energieleverende processen die aan de oxidatieve fosforylering vooraf gaan en ook in de mitochondriën plaatsvinden zijn:
- Beta-oxidatie; de afbraak van vetzuren in acetylCoA
- Citroenzuurcyclus; afbraak van acetylCoA tot oxaalazijnzuur
Waarom niet alle energie in de vorm van ATP opslaan?
Het lichaam vormt met name ATP uit de opgeslagen vetten en koolhydraten in het lichaam. De kleine hoeveelheid ATP (80 tot 100 gram) die in het lichaam is opgeslagen, levert energie om twee tot vier seconden maximaal in te spannen. De dagelijkse ATP-behoefte voor iemand die niet intensief beweegt is ongeveer 50 tot 80 kilo. Bij het lopen van een marathon is ongeveer 100 kilo ATP nodig. Het zou zeer onpraktisch zijn om alle benodigde energie op te slaan in de ATP. Om deze reden worden koolhydraten en vetten afgebroken, waarbij de vrijgekomen energie wordt gebruikt om ATP te vormen.
Bronnen:
William D. McArdle, Victor L. Katch, & Frank I. Katch (2014) Exercise Physiology, Nutrition, Energy, and Human Performance, LWW Philadelphia