De machinerie van je mitochondriën: Van voeding naar energie

door | 9 jan 2019

Mitochondriën zijn minuscuul kleine organellen en voorzien bijna elke cel van ons lichaam van energie. 

Vaak worden die mitochondriën onze energiecentrales genoemd, al hebben ze ook andere functies die heel belangrijk zijn.

Mitochondriën maken eigenlijk helemaal geen energie. Ze converteren het van de ene vorm naar de andere vorm. De energie uit onze voeding, of onze reserves, wordt omgezet naar ATP. En daar draaien we dan op.

In dit artikel krijg je een introductie in hoe ze dat doen en wat hierbij essentieel is. Bij een tekort aan dit element, dat níet in je voeding zit en dat we níet zelf kunnen maken, produceer je minder energie. 

Niets doet het zonder energie

Energie is van levensbelang. Zonder energie kan niets werken.

Vergelijk je organen zoals je hart, hersenen, lever, alvleesklier, nieren, etc. eens met al die handige apparaten die je thuis hebt. Je vaatwasser verschilt qua functie enorm van je printer, tv of föhn. Ook de onderdelen zijn zo verschillend als wat. Maar niets van dit alles werkt zonder energie. 

Sterker nog… wanneer een apparaat niet werkt is het eerste dat je doet: controleren of de stekker er in zit. Je gaat er niet gelijk van uit dat een onderdeel kapot is. Dat hij het “gewoon niet meer doet”. 

Alle onderdelen in je lichaam moeten voor hun werking ook worden voorzien van energie.

Wanneer een orgaan te weinig energie heeft kan het zijn functie ook niet naar behoren uitvoeren. Niet dat er dan per sé iets stuk is. Het kan ook een tekort aan energie zijn. 

Dit blogartikel gaat verder niet in op de energieverdeling in je lijf. Dat is echt een ander onderwerp. We gaan nu alleen kijken naar hoe we energie maken.

 

Halen we energie uit onze voeding door het te verbranden?

We weten allemaal dat we moeten eten om aan energie te komen. 

We kunnen stellen dat voedsel noodzakelijk is voor energie.

Maar is het ook genoeg?

Betekent meer voeding, ook automatisch meer energie? 

Je hebt waarschijnlijk wel ervaren dat het zo niet werkt. Dat komt omdat het geen 1-op-1 relatie is. Er zitten allerlei tussenstappen in en er is nog een andere belangrijke factor nodig om voeding te kunnen gebruiken voor het genereren van energie.

Alles dat je eet moet eerst worden verteerd. Dat wil zeggen dat koolhydraten, eiwitten en vetten door enzymen wordt opgeknipt tot de kleinste onderdeeltjes. Die zijn dan zo klein dat ze via je darmwand kunnen worden opgenomen en uiteindelijk via de lever in je bloedbaan terecht komen.

Vanuit het bloed kan zo’n deeltje worden opgenomen door een cel om als brandstof te dienen.

Typische brandstoffen zijn:

  • Glucose
  • Vetzuren

We kunnen ook aminozuren (eiwitten) verbranden, maar eigenlijk moeten we die tot de bouwstoffen rekenen. In geval van nood zullen ze wel verbrand worden tot energie. Want het hebben van energie is nu eenmaal belangrijker dan het hebben van spieren, sterke pezen of een mooie huid. 

Nu is ‘verbranden’ een raar woord in deze context. Er wordt helemaal geen vuurtje gestookt in je lijf. De terminologie leidt maar al te gemakkelijk tot adviezen als dat je je vuurtje hoog moet houden en dat je regelmatig wat op het vuur moet gooien om je metabolisme aan de gang te houden.

Wat er wél gebeurt is dat er allerlei biochemische reacties plaatsvinden in jouw lichaamscellen, waarbij de energie uit de brandstoffen wordt gebruikt om ATP te maken.

Dus laten we eerst eens even kijken naar wat ATP is.

ATP is ons energiemolecuul dat ons de energie levert om alles te doen

ATP staat voor Adenosine TriPhosphate. Adenine met ribose wordt adenosine en dan nog 3 fosfaatgroepen eraan. Et voila! We hebben energie. 

Hieronder zie je hoe je energie eruit ziet op molecuulniveau; schematisch weergegeven. Dit is nou die stof waar je zo graag méér van wilt.

Je kunt ATP produceren via verschillende routes. En als je metabool flexibel bent kun je ze allemaal bewandelen. Dan kun je energie halen uit glucose én uit vetten. Wel zo handig als je veel energie wilt.

Elke dag, ook als je niets zou doen en op bed ligt, heb je enorm veel ATP nodig. Een mens van 65 kilo moet ongeveer 65 kilo ATP per dag maken. Idioot veel toch dus hoe kan dat dan?

De truc is dat ATP de hele dag door wordt gerecycled.

Continu wordt ATP omgezet in ADP door afsplitsen van een fosfaatgroep. Hier komt de energie bij vrij die we kunnen gebruiken voor allerlei lichaamsprocessen.

ADP kan AMP worden door nog een fosfaatgroep af te splitsen (er komt dan weer wat energie vrij) of het wordt weer terug ATP.

Het zit werkelijk supermooi in elkaar!

Het energiemolecuul ATP wordt gemaakt in je mitochondriën

Elke lichaamscel, rode bloedcellen uitgezonderd, bevat mitochondriën. Dat zijn minuscuul kleine organellen waar ATP wordt gemaakt. Ze kunnen rond zijn, maar ook langgerekt – voor zover je 7 µm lang kunt noemen – en alles daartussenin. 

Het aantal mitochondriën per cel kan enorm variëren. Van nul tot in de honderdduizenden.

Waar veel energie wordt verbruikt is zie je meer mitochondriën. De skeletspieren, het hart en de hersenen zijn grootverbruikers. Een eicel bevat er ook heel veel. 

Het aantal mitochondriën per cel is geen statisch gegeven. Ze kunnen delen, fuseren én verdwijnen.

Ga je bijvoorbeeld je spieren trainen, dan worden meer mitochondriën gemaakt in reactie op de grotere energievraag.

Het omgekeerde is helaas ook waar. Gebruik je je spieren te weinig, dan is de energievraag lager en zal het aantal mitochondriën afnemen. Het past zich gewoon aan.

Niets zo dynamisch als het leven.

Mitochondriën zijn als energiecentrales

Je mitochondriën zijn (bio)chemische fabriekjes waar enorm veel reacties plaatsvinden. En net als bij een echte fabriek zijn er grondstoffen nodig, huist er de nodige machinerie en zijn er restproducten die moeten worden afgevoerd. Het gebeurt allemaal heel georganiseerd met een heleboel feedback-loops die zorgen voor de communicatie.

Mitochondriën worden vaak je energiecentrales genoemd, maar ze hebben ook nog andere functies dan het maken van ATP. We focussen nu op die belangrijke taak van het maken van energie.

Dat gaat ongeveer zo:

  1. Je eet voeding en je ademt zuurstof in. Via het bloed bereiken deze stoffen elke cel in je lichaam en worden opgenomen.
  2. In de energiecentrales wordt er op los geknutseld met allerlei enzymen en cofactoren, waarbij allerlei halffabrikaten ontstaan die weer verder worden verwerkt.
  3. Het eindproduct dat wordt opgeleverd is energie en koolstofdioxide. Die laatste adem je weer uit.

Gelukkig hoef je het niet precies te weten om energie te maken, want ons lichaam zit best ingewikkeld in elkaar. Toch gaan we hieronder nog één stapje dieper. Met een reden, die je straks zult ontdekken.

Hoe mitochondriën ATP maken

We gaan hier in iets meer detail kijken naar hoe we energie maken van koolhydraten. Te beginnen vanaf het moment dat deze als glucose in je bloed terecht zijn gekomen.

In de cel maar nog buiten de mitochondriën

Wanneer een glucosemolecuul de cel binnen gaat wordt deze via een serie biochemische stappen die we glycolyse noemen omgezet tot 2 moleculen pyruvaat. De netto-opbrengst is 2 ATP.

Nu gaan we de mitochondriën in

Wanneer er rijkelijk zuurstof aanwezig is kan pyruvaat de mitochondriën in. Daar wordt het eerst omgezet in acetyl CoA en gaat vervolgens de citroenzuurcyclus (CZC) in. 

Misschien heb je er nog nooit van gehoord die citroenzuurcyclus, maar dat is waarvoor we ademhalen. Want hier is die zuurstof (O2) nodig die we inademen en hier wordt het koolzuurgas (CO2) geproduceerd dat via het bloed terug naar de longen gaat en we dan uitademen.

Vandaar dat het ook wel de celademhaling wordt genoemd, als is dat een beetje een verwarrende naam. Bij ademhalen denken we eerder aan de longen, maar waar het dus allemaal om gaat is die gassen (CO2 en O2) van en naar de mitochondriën te krijgen.

In de citroenzuurcyclus, ook wel Krebs cyclus genoemd naar de ontdekker ervan, reageert acetyl CoA samen met oxaalacetaat tot citroenzuur. Daarna volgt er een cascade aan reacties die uiteindelijk weer oxaalacetaat oplevert; vandaar dat het een cyclus is. 

De producten die de citroenzuurcyclus oplevert gaan door naar een viertal enzymcomplexen in de wand van het mitochondrion waar een soort doorgeefspelletje met elektronen plaatsvindt dat we oxidatieve fosforylatie noemen.

Hierbij wordt een protonengradiënt opgebouwd, die de energie levert om de ATP synthase pomp te laten draaien die dan steeds een P koppelt aan ADP tot ATP.

En zo gebruik je de energie uit glucose om ATP te maken.

Even uitzoomen voor een totaalplaatje

Hier zie je een totaaloverzicht van de voorgaande tekeningen. Het is een gesimplificeerde weergave. Ik heb een heleboel tussenstapjes en stofjes er niet in getekend, zodat we nu overzicht kunnen houden. 

Een hele reis met veel stapjes die allemaal goed moeten samenwerken, buiten en binnen je mitochondriën, om optimaal energie te leveren.

Om te beginnen moet glucose gemakkelijk de cel in kunnen. Bij insulineresistentie is dat niet vanzelfsprekend.

Om pyruvaat de energiefabrieken in te krijgen is zuurstof nodig. Dan kan via de citroenzuurcyclus en de daaropvolgende oxidatieve fosforylering 36 ATP worden gemaakt.

Om de machinerie in de mitochondriën te laten draaien zijn allerlei cofactoren nodig waaronder B-vitaminen, magnesium en co-enzym Q10

Bij een tekort aan zuurstof is het rendement stukken lager

De glycolyse vindt plaats in het cytoplasma van de cel en kan gewoon draaien onder anaerobe condities, oftewel bij te weinig zuurstof. En het proces loopt ook nog eens lekker snel.

Superhandig wanneer je gestresst bent en enorme haast hebt, zoals wanneer je pijlsnel energie nodig hebt om weg te vluchten (van een enge tijger of een situatie die je bewust of onbewust net zo eng vindt). Het levert de energie voor een Fright-Flight-Fight reactie. Om te sprinten dus.

Maar geen voordeel zonder nadeel.

Twee zelfs!

Wanneer onvoldoende zuurstof in de cel aanwezig is kan pyruvaat de mitochondriën niet in. En die zijn juist zo goed in het maken van energie. Je blijft dus zitten met die snelle inefficiënte glycolyse en je moet het doen met de opbrengst daarvan. Prima voor even.

Het tweede nadeel is dat pyruvaat dan wordt gefermenteerd tot melkzuur en je krijgt spierpijn. Niet dat je daarover klaagt als je met succes de tijger bent ontvlucht. Maar het wordt een heel ander verhaal als je al pijnlijke spieren hebt na het ophangen van de was.

Hoeveel ATP levert een glucosemolecuul op?

  • Bij een lokaal zuurstoftekort kunnen er maar 2 ATP worden gemaakt via de glycolyse in het cytoplasma van de cel.
  • Is er ruimschoots zuurstof aanwezig dan kunnen de mitochondriën in actie komen. Tel er dan nog 36 ATP bij op en je komt op een totaal van 38 ATP gemaakt uit één glucosemolecuul.

Veel of weinig zuurstof maakt dus een groot verschil in je energie.

Dit betekent overigens niet dat je nu heel hard en diep moet gaan ademen als je moe bent. De beste ademhaling is een rustige regelmatige ademhaling door je neus.

Er bestaan situaties waarin er wél zuurstof is, maar glucose tóch in het cytoplasma wordt gefermenteerd in plaats van dat het efficiënter wordt geoxideerd in de mitochondriën. Ik ga in dit artikel niet verder in op dit zogenoemde Warburg-effect.

We kunnen toch ook vet verbranden voor energie?

Tot nu toe ging het alleen over de omzetting van glucose via allerlei stappen tot ATP. Hoe zit het dan met het verbranden van vetten? Hoe halen we daar energie uit?

Vet verbranden is om meerdere redenen interessant:

  1. We hebben vaak wat meer reserves opgeslagen dan we eigenlijk willen, oftewel… we willen af van dat zwembandje, de love handles of bierbuik.
  2. Wanneer je moeiteloos kunt schakelen tussen het verbranden van glucose en het verbranden van vet levert dat veel rust op. Je bent niet afhankelijk van tussendoortjes en overbrugt moeiteloos de tijd tussen de echte maaltijden. Je bent dan metabool flexibel, hebt continu voldoende energie tot je beschikking en je voelt je mentaal stabieler. Erg fijn dus.
  3. Vet levert veel energie op. Meer dan glucose.

Maar het verbranden van vet is wat moeilijker dan dat van glucose. Zie glucose maar als je portemonnee en vet als je spaarrekening. Je grijpt gemakkelijker naar je portemonnee dan dat je een opname doet van je spaarrekening.

Vetverbranding kost gewoon meer moeite. Al was het maar omdat we het niet meer gewend zijn. Er is een extra tussenstap nodig die we de bèta-oxidatie noemen. Dingen extra doen vind niemand leuk; onze cellen ook niet. Wie kiest nou niet liever de weg van de minste weerstand? Tenzij je weet dat de beloning groot is als je meer moeite doet.

Om vetten te gebruiken voor energie is sowieso altijd zuurstof nodig. Er is geen alternatieve route zoals bij glucose.  

Om vetten te gebruiken voor energieproductie zijn een aantal factoren nodig: noodzaak, zuurstof en cofactoren zoals bijvoorbeeld carnitine om de vetzuren het mitochondrion in te krijgen.

En wat je dan juist niet wilt is teveel insuline, teveel koolhydraten of teveel stress. 

Heb jij het gevoel dat je energie tekort komt? 

Het produceren van voldoende energie voor ons basaal metabolisme lukt altijd wel. Je leeft. Je ademt. Je hart klopt. Je doet wat je moet doen, maar het houdt niet over.

Letterlijk!

Je hebt niet genoeg energie om na het werk nog wat te ondernemen. Je gebruikt de weekenden om bij te komen en voor je het weet is het alweer maandag.

Heeft je huisarts je wel gerustgesteld dat je geen ernstige ziekte hebt die behandeld moet worden, maar je ook niet kunnen helpen aan meer energie? Dat is geruststellend en frustrerend tegelijk. 

Vermoeidheid aanpakken kost tijd. Er is geen magic pill, geen snelle oplossing of supertip die voor iedereen werkt. Daarom heb ik met al mijn kennis het Persoonlijk Energie Programma gecreëerd. 

Een tekort aan energie kan meerdere oorzaken hebben. De productie van ATP is slechts een onderdeel, maar wel een essentieel onderdeel. 

Ben je vermoeid en wil je onder mijn begeleiding werken aan meer energie? Om na te gaan hoe we bij jou kunnen zorgen voor méér energie gaan we stroomopwaarts op onderzoek uit. We gaan samen aan de slag met de verbeterpunten die specifiek voor jou relevant zijn.

Heb je interesse of vragen over het Persoonlijk Energie Programma? Neem contact op en boek een afspraak. Je bent van harte welkom.

Bronnen
  1. Hans Krebs ontving in 1953 de Nobelprijs voor zijn ontdekking van de citroenzuurcyclus.
  2. Peter Mitchell beschreef in 1961 zijn chemi-osmose theorie over de generatie van ATP in de elektronentransportketen (ETC). In 1978 ontving hij hiervoor de Nobelprijs.

Persoonlijk Energie Programma

Pak de oorzaak van je vermoeidheid aan en krijg meer energie.
Share This