Informatie

Als rode bloedcellen geen mitochondriën hebben, hoe kunnen ze dan glucose metaboliseren?


Ik heb gelezen dat rode bloedcellen (RBC's) glucose metaboliseren. Ze hebben echter geen mitochondriën omdat er zo veel hemoglobine is dat er geen ruimte is voor mitochondriën zonder de cel uit te breiden.

Dus hoe is het voor hen mogelijk om glucose te metaboliseren als het voornamelijk O . is2, CO2, H2O, vetzuren (in celmembraan) en hemoglobine?


Bij mensen (en alle zoogdieren) missen rode bloedcellen mitochondriën en hebben ze daarom geen functionele TCA-cyclus. Ze metaboliseren glucose voornamelijk via glycolyse, waarbij lactaat wordt gevormd dat vrijkomt uit de cellen; dit levert 2 ATP op voor elk glucosemolecuul, veel minder dan volledige oxidatie (ca 30 ATP), maar genoeg om de energiebehoefte van de rode bloedcellen te ondersteunen.

Er is sommige oxidatie van glucose tot CO2 in rode bloedcellen wel. Dit gebeurt voornamelijk in de pentosefosfaatroute of "shunt", waarbij 1 koolstof van glucose vrijkomt als CO2, en de gewonnen energie wordt gebruikt om NADP te reduceren tot NADPH, dat als antioxidant fungeert. De resulterende 5-koolstofsuikers (pentoses) worden vervolgens herschikt tot een 3-koolstofsuiker (glyceraldehydefosfaat) die weer de glycolyse ingaat. Vandaar de term "shunt": 5/6 van de glucose-koolstof die binnenkomt, komt eigenlijk weer terug in de glycolyse.

Door de flux door de PPP te variëren, kunnen cellen het gebruik van glucose voor ATP (energie) of NADPH (antioxidant) in evenwicht brengen. Studies schatten dat in menselijke rode bloedcellen 10-30% van de hexokinaseflux wordt omgeleid via de PPP, en de rest door bovenste glycolyse (zie dit en dit artikel). Dit komt overeen met 2-5% van de glucose-koolstof die vrijkomt als CO2, en de rest wordt gemetaboliseerd tot lactaat.

Merk op dat het bovenstaande van toepassing is op rode bloedcellen van zoogdieren. Rode bloedcellen van andere gewervelde dieren, waaronder vogels en vissen, behouden zowel hun kern als mitochondriën, en hun metabolisme is anders.


Hoewel hemoglobine ongeveer 90% van het eiwit in een RBC uitmaakt, zijn er ook veel andere eiwitten aanwezig, waaronder enzymen in de anaërobe pentosefosfaatroute, die verantwoordelijk is voor het metaboliseren van ongeveer 90% van de glucose die de cel binnenkomt (de aerobe route). zorgt voor de overige 10%). Er zijn ook eiwitten die verantwoordelijk zijn voor het in stand houden van de oxidatietoestand van de hemoglobinegebonden ijzeratomen. Het ijzer in geoxideerd hemoglobine, of methemoglobine, bevindt zich in de $Fe^{3+}$ (ferri) toestand, die geen zuurstof kan binden. Het NADH-afhankelijke enzym methemoglobinereductase zet het ijzer om in de $Fe^{2+}$ ijzerhoudende toestand, die $O_2$ bindt. NADH is toevallig een van de belangrijkste producten van de pentosefosfaatroute, samen met ATP en 2,3-BPG, die de afgifte van $O_2$ uit hemoglobine helpen reguleren. NADPH wordt ook geproduceerd door de anaërobe route en is een cofactor bij de reductie van geoxideerd glutathion, en fungeert als een van de belangrijkste reductiemiddelen in de cel om te beschermen tegen oxidatieve stress. Andere enzymen zoals superoxide dismutase, glutathionperoxidase en catalase helpen ook oxidatie te voorkomen of om te keren. Alle zuurstof die heen en weer beweegt resulteert in de vorming van reactieve zuurstofsoorten zoals superoxide en hydroperoxylradicalen ($cdot{O_2^-}$ en $HO_2unicode{x22c5}$) en peroxiden zoals waterstofperoxide ($H_2O_2 $), waardoor de aanwezigheid van deze defensieve eiwitten noodzakelijk is.