Stofwisseling

SAMENVATTING BIOLOGIE THEMA 1 STOFWISSELING Basisstof 1 -Voedingsstoffen, water en zuurstof worden door cellen opgebouwd, afgebroken, veranderd of ze worden opgeslagen. -Overal in je lichaam worden cellen constant weer vernieuwd. -Voor de opbouw van cellen word energie gebruikt, wat vrijgemaakt word in de cellen. De energie ontstaat door het afbreken van grote cellen. -Afvalstoffen worden uit de cel verwijderd -Dit alles worden stofwisselingsprocessen genoemd. *Stofwisseling is het totaal van alle chemische processen in de cellen van een individu. -Elk individu bestaat uit verschillende typen stoffen; Organische en Anorganische. -De moleculen van organische stoffen bevatten altijd koolstof(C), waterstof(H) en zuurstof(O) -Glucose is dus ook organisch (C6H12O6) -Eiwitmoleculen zijn groter dan glucosemoleculen. Eiwitten hebben ook stikstofatomen(N), zwavel(S) en fosfor(P). Dit zijn anorganische stoffen. -Stofwisselingsprocessen zijn in twee groepen te verdelen. Assimilatie en dissimilatie. -Assimilatie is de opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen. Door assimilatie worden organische stoffen gemaakt waaruit en individu bestaat. -Bij assimilatie wordt altijd energie gebruikt. Deze energie wordt opgeslagen in de moleculen van de gevormde organische stoffen. Energie in moleculen heet chemische energie. -Fotosynthese is assimilatie. Lichtenergie wordt omgezet in chemische energie, in glucosemoleculen. -Dissimilatie is de omzetting van organische moleculen tot kleinere moleculen. Hierbij komt de chemische energie weer vrij in andere vormen energie, zoals kinetische energie (bij het maken van bewegingen) en warmte. -Deze vrijgekomen energie kan ook weer worden vastgelegd als chemische energie, als er andere stoffen mee worden geassimileerd. -Zenuwcellen kunnen de chemische energie omzetten in elektrische energie. -Dissimilatie gebeurd stapje voor stapje. De chemische energie uit de stapjes wordt eerst gebruikt voor de vorming van ATP. -ATP bevat drie fosfaatgroepen. In de bindingen van de tweede en derde binding zit energie. Als de derde wordt afgesplitst komt die energie vrij en ontstaat er ADP. De energie wordt gebruikt bij levensprocessen. Basisstof 2 -Door de omstandigheden als bijv. de temperatuur in cellen verlopen veel reacties niet vanzelf. Of heel langzaam. -Als moleculen tegen elkaar aanbotsen worden de chemische reacties geactiveerd. Ook kunnen hierbij verbindingen tussen tot stand komen of worden afgebroken. -Bij een lage temperatuur bewegen moleculen niet zo snel, waardoor een reactie trager is. Een botsing bij deze temperatuur is vaak niet hard genoeg om een reactie te veroorzaken. -Enzymen katalyseren(versnellen) chemische reacties. Enzymen zijn eiwitten. Bij de reacties worden de enzymmoleculen niet verbruikt, ze blijven intact. -De stof waarop een enzym werkt heet het substraat. De naam van het enzym komt meestal van het substraat af, met meestal –ase erachter. -Een stof die bij een reactie ontstaat heet een product. -Een enzym heeft een vorm die substraatspecifiek is, d.w.z. dat het enzym exact om het substraat past. Als ze aan elkaar zitten ontstaat er een enzym-substraatcomplex. -Het enzym is hierna dus niet veranderd en kan naar een ander substraat. -De snelheid van de reactie van een enzym heet de enzymactiviteit. Dit is de bepaalde hoeveelheid bewerkte substraten in een bepaalde tijdseenheid. -De enzymactiviteit is afhankelijk van de temperatuur. -Het verband tussen de temperatuur en de enzymactiviteit wordt weergegeven in een optiumkromme. -Beneden de minimumtemperatuur is er geen enzymactiviteit. Bij stijging van de temperatuur versneld de activiteit, tot aan de optiumtemperatuur. Enzymen zijn erg kwetsbaar, dus vanaf de optiumtemperatuur kunnen de enzymen te hard op elkaar botsen waardoor ze vervormd worden en niet meer kunnen werken op het substraat. Vanaf de maximumtemperatuur zijn alle enzymen vervormd.
Basisstof 3 -Autotrofe organismen nemen anorganische stoffen op uit het milieu. Twee van deze stoffen zijn koolstofdioxide (CO2) en water(H2O). -Uit deze twee stoffen wordt glucose gevormd. Bij dit proces komt zuurstof vrij. het proces heet koolstofassimilatie. *Koolstofassimilatie is de vorming van glucose en zuurstof uit koolstofdioxide en water. Koolstofdioxide+water+energie → glucose+zuurstof
6CO2+6H2O+energie → C6H12O6+6O2 -Koolstofassimilatie komt alleen voor bij autotrofe organismen. -De energievoor de koolstofassimilatie komt meestal uit licht. Fotosynthese. -Fotosynthese komt voor bij planten en cyanobacteriën. Ze hebben bladgroen (chlorofyl). -Ze zijn fotoautotroof. -Bladgroen zit in chloroplasten (bladgroenkorrels). -Chloroplasten hebben enzymen en pigmenten die een rol spelen bij fotosynthese. -De glucose die bij fotosynthese ontstaat wordt in de bladeren omgezet in zetmeel. -Zetmeel kun je met een joodoplossing aantonen (gooj jood over zetmeel en je ziet de kleur blauw). -Bij fotosynthese is zonlicht de energiebron voor de vorming van glucose. -Zonlicht en wit licht is een mengsel van alle kleuren. (aan te tonen d.m.v. een prisma, alle kleuren bij elkaar heet het spectrum). -De lichtstralen verschillen in golflengte, hierdoor ontstaan de verschillende kleuren. -Als zonlicht op groen valt, weerkaatst het groene licht, en zien wij dus groen. De rest van de kleuren worden door het blad geabsorbeerd. -De energie van het geabsorbeerde licht wordt opgeslagen in ATP moleculen, hierna kan de energie gebruikt worden bij de vorming van fotosynthese. *Bij fotosynthese wordt lichtenergie omgezet in chemische energie en vastgelegd in glucosemoleculen. Basisstof 4 -De glucose die bij de koolstofassimilatie is gevormd, dient als grondstof voor de meeste andere organische stoffen die in planten voorkomen. -De vorming van deze andere organische stoffen heet voortgezette assimilatie. -Bij voortgezette assimilatie in autotrofe organismen kunnen uit glucose onder andere koolhydraten, vetten en eiwitten worden gevormd. -Voor de voortgezette assimilatie is energie nodig. Deze komt van de dissimilatie. -Moleculen van koolhydraten kunnen in grootte verschillen. De kleinsten zijn monosachariden(enkelvoudige suikers. Voorbeelden hiervan zijn; glucose(druivensuiker) en fructose(vruchtensuiker). -twee moleculen van een monosacharide kunnen samen een disacharide vormen. -Voorbeelden van disachariden zijn; maltose(moutsuiker), lactose(melksuiker) en sacharose(rietsuiker). Monosachariden kunnen ook grotere bindingen vormen. Zo ontstaan polysachariden(meervoudige suikers). -Zetmeel wordt als reservestof opgeslagen in zetmeelkorrels. Zetmeel is alleen oplosbaar in water. -Enkele polysachariden zijn; glycogeen en cellulose. -Glycogeen kan in dierlijke cellen worden gevormd, en word bij dieren in de leven en de spieren als reservestof opgeslagen. -Cellulose word door plantaardige cellen gevormd. De celwanden van planten bestaan voornamelijk uit celulose. -Vetten worden ook wel lipiden genoemd. -Een vetmolecuul ontstaat als één glycerolmolecuul en drie vetzuurmoleculen zich met elkaar verbinden. -Vetmoleculen hebben dezelfde atomen als glucosemoleculen. -Alle organismen kunnen glucose omzetten in vetten. -Eiwitten worden ook wel proteïnen genoemd. -Een eiwitmolecuul bestaat uit een groot aantal aan elkaar gekoppelde aminozuren. -In een organisme komen twintig verschillende aminozuren voor. -Een aminozuur heeft koolstof-, waterstof-, zuurstof-, en stikstofatomen. Sommigen hebben ook zwavelatomen. -Aminozuren kunnen niet uit glucose alleen gevormd worden. Alleen planten kunnen aminozuren opbouwen uit glucose en stikstofhoudende ionen. Glucose+nitraat+energie → aminozuur -Planten nemen nitraationen op uit de bodem. -Voor de vorming van zwavelhoudende aminozuren worden ook sulfaationen uit de bodem opgenomen. -Dieren kunnen geen amonizuren opbouwen uit glucose. Ze kunnen wel de door hun gegeten(planten) aminozuren omzetten in andere aminozuren. -Alle organismen kunne eiwitmoleculen maken door aminozuren te koppelen. -Bij de vorming neem de eiwitmolecuul een moeilijke vorm aan. De vorm is afhankelijk van welke aminozuren in welke volgorde gekoppeld worden. Basisstof 5 *Bij dissimilatie wordt chemische energie uit organische stoffen vrijgemaakt. -Zonder dissimilatie gaat een cel dood. -Glucose kan met zuurstof (aëroob) of zonder zuurstof(anaëroob) worden gedissimileerd. -Bij aërobe dissimilatie wordt glucose volledig afgebroken. Hierbij worden koolstofdioxide en watermoleculen gevormd. Alle chemische energie komt hierbij weer vrij. hierna word de chemische energie direct weer opgeslagen in ATP moleculen. C6H12O6+6O2→6H2O+energie -De aërobe dissimilatie vindt meestal plaats in mitochondriën. De zuurstof komt uit het milieu van het individu. De koolstofdioxide wordt weer afgegeven aan het milieu. -Bij anaërobe dissimilatie wordt er gedissimileerd zonder zuurstof. De glucose wordt niet volledig afgebroken. -De eindproducten bij anaërobe dissimilatie bevatten nog veel energie. -Gistcellen hebben weinig energie nodig om te blijven leven. De eindproducten zijn alcohol en koolstofdioxide. Dit heet alcoholgisting. C6H12O6+2C2H6O+2CO2+energie -Bij het maken van bier en wijn vindt alcoholgisting plaats. Bij brood gebeurd dit ook. -Door de hoge temperatuur verdwijnt de alcohol uit het brood. Het brood gaat dan rijzen door de ontstane koolstofdioxide. -Melkzuurbacteriën breken in een zuurstofarme omgeving glucose af tot melkzuur. Dit heet melkzuurgisting. -Door melkzuurgisting word met zuur en worden kaas, yoghurt en zuurkool gemaakt. -Bij dieren en mensen kan melkzuur in de spieren ontstaan (als je in een korte tijd een grote inspanning moet leveren). Er wordt dan glucose afgebroken tot melkzuur. Per glucosemolecuul komt er weinig energie vrij, dus moet er veel tegelijk gedissimileerd worden. Er ontstaat een ophoping van melkzuur, en daardoor wordt je moe. C6H12O6→2C3H6O3(melkzuur)+energie -Ook vetten en eiwitten worden gedissimileerd. -Vetten worden bij dissimilatie eerst gesplitst in glycerol en vetzuren. Beiden kunnen verder geassimileerd worden. -Bij aërobe dissimilatie van vetten komt de meeste energie vrij. -Eiwitten worden eerst aminozuren, assimileer je ze verder dan ontstaat er ammoniak(bevat stikstof). -Bij de mens wordt ammoniak ureum. Bij dieren urinezuur. -Ammoniak, ureum en urinezuur zijn schadelijke stoffen. Ze worden met de urine uitgescheiden. -Bijv. de hartslag en de darmperistaltiek gaan altijd door. Dit heet de basale stofwisseling. -De basale stofwisseling is de stofwisseling in rust. -De intensiteit is de snelheid van dit proces. Dit valt te meten aan de hand van de hoeveelheid zuurstof dat het individu in rust verbruikt. -De intensiteit is afhankelijk van het geslacht, de leeftijd, het gewicht en de temperatuur. -Vogels en zoogdieren hebben een constante temperatuur, ze zijn warmbloedig. -Bij andere organismen is de temperatuur gelijk aan de omgeving, ze zijn koudbloedig. Basisstof 6 -Via huidmondjes en luchtholten nemen planten zuurstof op en geven ze koolstofdioxide af. -Een huidmondje is omgeven door 2 sluitcellen. ’s Nachts zijn ze gesloten. -Fotosynthese vindt alleen plaats bij delen van de plant die in het licht staan. Maar dit wordt ook naar de andere delen van de plant geleid, zoals de wortels. -De transport van stoffen tussen cellen heet diffusie, osmose en actief transport. Dit is echter lalleen voor kleine afstanden (bijv. tussen 2 grenzende cellen). -Over een grote afstand vindt het transport plaats door stroming. Dit gaat via vaten. -Via houtvaten worden water en ionen van de wortels naar de bladeren vervoerd. Dit is de anorganische sapstroom(water=anorganisch). -Bastvaten vervoeren water en assimilatieproducten ban de bladeren naar alle delen van de plant. Dit heet de organische sapstroom. -Voor fotosynthese wordt water gebruikt. -Voor de voortgezette assimilatie gebruikt de plantencel nitraationen. -De wortels nemen water en nitraationen op uit de grond. -De houtvaten zorgen ervoor dat het vocht ook op andere plaatsen van de plaats komt. -In de nerven van de bladeren vertakken de houtvaten zich. -Het transport gaat omhoog door de vaten. Tegen de zwaartekracht in dus. Dit is het gevolg van verdamping van water en cappilaire werking. -Water verdampt door huidmondjes, waarna er weer opnieuw water verdampt kan worden. -Cappilaire werking is mogelijk door de dunne houtvaten. -De cohesiekrachten waardoor watermoleculen bij elkaar blijven en de adhesiekrachten waarmee de watermoleculen zich aan de houtvaten vasthouden, zijn samen groter dan de zwaartekracht. -Overdag wordt er meer glucose gemaakt dan er gedissimileert wordt. -Het glucose-overschot wordt gebruikt voor de voortgezette assimilatie. -Zetmeel wordt meestal ‘s nachts omgezet in sacharose en word vervoerd naar andere delen van de plant. -Sacharose kan worden omgezet in glucose. -In elke plantencel worden assimilatieproducten opgeslagen als reservestoffen. Grote hoeveelheden reservestoffen worden opgeslagen in cellen van verdikte delen (deze zijn vaak onder de grond). -Dit is meestal het geval bij 2-jarige planten en overblijvende planten (ouder dan 2). -In de herfst overwinteren vaak alleen de ondergrondse delen van een plant, de bovengrondse sterven af. -In zaden worden ook reservestoffen opgeslagen. -Cellen van aardappelknollen en zaden van granen bevatten zetmeelkorrels(word zetmeel in opgeslagen). -Glucose, fructose en sacharose zitten vooral in vacuolevocht. Glucose en fructose in vruchten. Sacharose in stengels en wortels. -Vetten zijn als druppels opgeslagen in het cytoplasma (in zonnebloem, koolzaad, vlas etc.). -Eiwitten worden opgelost in vacuolevocht of zitten als aleuronkorrels in het cytoplasma. -De intensiteit van fotosynthese is de snelheid van het proces. -De intensiteit is afhankelijk van de hoeveelheid en de kleur van licht, van de hoeveelheden koolstofdioxide en water, van de temperatuur en de hoeveelheid bladgroen. Als één van deze factoren mist, is er geen fotosynthese. -De minst gunstige factor heet de beperkende factor. -Vergelijk de hoeveelheid zuurstof die word opgenomen of afgeven in het licht met de zuurstof die in het donker word opgenomen, en je weet de intensiteit. Basisstof 7 -In de natuur gaat er geen stof verloren, alles wordt benut in een kringloop. -Lucht bestaat voor 0,03% uit CO2. Dit is voldoende voor organismen om uit de lucht te halen en te assimileren. -Autotrofe organismen worden ook producenten genoemd, omdat ze anorganische stoffen organisch maken. -Als heterotrofe organismen(mensen) autotrofe organismen(planten) eten, worden ze consumenten genoemd.
Basisstof 8 -Stikstof komt vooral in eiwitten voor, maar ook in DNA. Ook komt het in gasvormen voor in de lucht, en in de grond komen amminiumionen, nitrietionen en nitraationen voor. -Lucht bestaat voor ongeveer 79% uit stikstof. -Planten nemen de stikstof op uit de grond omdat de concentratie in de lucht te hoog is. -Ui t de stikstofassimilatie worden vooral aminozuren en eiwitten gevormd. -Als een plant word gegeten door een dier, worden plantaardige eiwitten in het dier in dierlijke omgezet.