Hoofdstuk 3 Energie
Basisstof 1 Vrije en gebonden energie
Vrije energie = kinetische energie in de vorm van warmte, beweging, licht, elektriciteit en geluid. Gebonden energie = potentiële energie in de vorm van opgeslagen energie. Om gebonden energie te krijgen moet vrije energie worden toegevoerd. Bij alle omzettingen van de ene energievorm in de andere blijft de totale hoeveelheid energie gelijk. We noemen dat de wet van behoud van energie. Bij elke omzetting komt echter een deel van de energie vrij als warmte. Deze energie gaat voor de gebruiker verloren. De in chemische energie vastgebonden energie wordt chemische energie genoemd. Reacties waarbij vrije energie wordt vastgelegd in chemische energie worden endotherm genoemd. Reacties waarbij energie vrijkomt (reactieproduct minder energie dan verbruik) worden exotherm genoemd.
Organische stoffen zijn grote moleculen met koolstofverbindingen, die ketens kunnen vormen. Naast C ook ONSP en metalen. Bijv. glucose. Molecuulformule - structuurformule - ruimtelijk model. Dubbele binding wanneer 2 atomen door 2 bindingen aan elkaar gebonden zijn.
Stofwisseling (metabolisme) is het geheel van chemische processen in een organisme. Om verbindingen tot stand te brengen is vrije energie nodig. Assimilatie = de opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen. Bijv. fotosynthese.
Dissimilatie = de afbraak van organische moleculen. Bijv. verbranding.
Autotrofe organismen (planten en cyanobacteriën) zijn in staat glucose te vormen uit de anorganische stoffen koolstofdioxide en water. Dit heet koolstofassimilatie. Het (zon)licht is hierbij vrije energie. Heterotrofe organismen zijn niet in staat alleen anorganische stoffen te gebruiken. Organische stoffen worden afgebroken tot kleinere organische stoffen (vertering). Deze dissimileren daarna en worden opgebouwd tot de organische stoffen waaruit ze zijn gebouwd.
Een groot deel van de energie die vrijkomt, wordt gebruikt bij endotherme reacties. Het overbrengen van chemische energie van de ene stof naar de andere stof vindt meestal plaats via moleculen van de stof ATP (adenosinetrifosfaat). ATP is een nucleotide en bestaat uit adenosine en 3 fosfaatgroepen. Wanneer de derde fosfaatgroep (Pi) wordt afgesplitst, ontstaat ADP (adenosinedifosfaat). De energie kan worden gebruikt voor allerlei levensprocessen. Als energie vrijkomt bij dissimilatie, wordt deze energie gebruikt om een fosfaatgroep te binden aan ADP. Er ontstaat weer ATP. Deze reactie heet fosforylering.
De chemische energie van organische stoffen bevindt zich vooral in de elektronen van moleculen. Als deze in een ruime baan om de atoomkern beweegt, bevat deze veel energie. Als deze terugvalt naar de baan dichtbij de atoomkern, komt energie vrij. Als een organisch molecuul wordt afgebroken tot kleine, anorganische moleculen, zouden de elektronen terug kunnen vallen naar de baan dichtbij de atoomkern. De energie zou vrijkomen en verloren gaan. Cellen bezitten mechanismen om dit tegen te gaan. Als bij dissimilatie energierijke elektronen vrijkomen, worden deze overgedragen aan een elektronenacceptor, meestal samen met waterstofionen. Daarom ook wel waterstofacceptor. Bijv. NAD+ en FAD. Als deze stoffen elektronen en waterstofionen hebben gebonden, noemen we ze gereduceerd. Als ze zijn afgestaan geoxideerd. Ze kunnen worden overgedragen aan andere moleculen.
Basisstof 2 Enzymen
Enzymen katalyseren de stofwisselingsreacties zonder daarbij zelf te worden verbruikt. Substraat = stof waarop een enzym inwerkt. De naam enzym = substraat + ase. Evenwichtsreactie; een enzym kan de reactie in beide richtingen versnellen. Chemische reacties berusten op de beweging van moleculen en de botsing van moleculen tegen elkaar. Hierdoor kunnen bindingen tussen atomen worden verbroken en totstandkomen. Bij een lage temperatuur is de beweging van de moleculen lager. Er moet een energiedrempel worden overschreden om een reactie tot stand te laten komen. De energie die moet worden toegevoegd, wordt de activeringsenergie genoemd. Daardoor gaan moleculen sneller bewegen en worden de botsingen krachtiger. De temperatuur van organismen is te laag om voldoende activeringsenergie te leveren. Door inwerking van een enzym op een substraat, wordt de energiedrempel verlaagd, zodat er minder activeringsenergie nodig is.
Enzymen zijn eiwitten. In een bepaald deel van het enzymmolecuul bevindt zich het actieve centrum met een specifieke structuur. Het substraatmolecuul past er precies in. Hierdoor ontstaat een enzym-substraatcomplex, waardoor voor het substraatmolecuul de energiedrempel wordt verlaagd. Bindingen worden verbroken en komen tot stand. Substraat wordt omgezet in het product, die vervolgens loslaat van het enzym. Enzymen zijn dus reactiespecifiek. De enzymmolecuul is niet veranderd, waardoor vele malen dezelfde reactie mogelijk wordt gemaakt. Al in kleine hoeveelheden zijn ze werkzaam. Enzymactiviteit = snelheid waarmee een enzym een reactie versnelt. Als een enzym voor zijn werking een ander organisch molecuul nodig heeft, wordt dit molecuul co-enzym genoemd. Het eigenlijke enzym heet dan het apo-enzym. Een co-enzym wordt niet verbruikt en zijn in kleine hoeveelheden werkzaam. Bijv. vitamines.
Beneden minimumtemperatuur is er geen enzymactiviteit, de beweging van de moleculen is te traag voor vorming complexen. Bij verdere verhoging van de temperatuur neemt het aantal intacte moleculen af. Ze botsen zo krachtig tegen elkaar, dat de ruimtelijke structuur wordt vervormd. - maximumtemperatuur. Proces is irreversibel (onomkeerbaar): ze nemen hun oorspronkelijke vorm niet meer aan. - optimumkromme.
Als een stof wordt opgelost in water, heeft deze een bepaalde zuurgraad. Bij veel H+ ionen is de stof zuur. Bij veel OH- ionen is de stof basisch. De maat is pH. Zuiver water is 7. Verandering pH zorgt voor verandering structuur.
Als een stof een binding aangaat met het enzym, waardoor het veranderd, heet de stof een activator. Zodat het enzym-substraatmolecuul wordt vervormd. Remstoffen (inhibitors) verlagen de enzymactiviteit. Tussen remstofmoleculen en substraatmoleculen bestaat concurrentie in het bezetten van het actieve centrum van enzym = concurrerende remming. De binding is reversibel. Ook remstoffen die een binding aangaan buiten het actieve centrum, waardoor het enzym verandert = niet-concurrerende werking. Soms blijvend onwerkzaam enzym.
Evenwichtsreacties kunnen in beide kanten verlopen. Vaak een keten van reacties. Als een enzym wordt geremd - negatieve terugkoppeling, waardoor een evenwicht ontstaat.
Basisstof 3 Aërobe dissimilatie van glucose
Verbranding: glucose wordt m.b.v. zuurstof afgebroken tot koolstofdioxide en water. Als glucose direct zou worden verbrand, zou energie verloren gaan in de vorm van warmte. En cellen zouden beschadigd kunnen raken. Glucose moet zodanig worden gedissimileerd, dat de vrijgekomen energie kan worden gebruikt voor de synthese van ATP. Drie voorwaarden:
1. Dissimilatie moet geleidelijk plaatsvinden.
2. Elektronen die vrijkomen, mogen niet direct met zuurstof reageren (waardoor ze terugvallen dicht naar atoomkern). Ze moeten worden overgedragen op acceptormoleculen. Ze moeten beetje bij beetje terugvallen. Pas als ze alle energie hebben afgestaan, kunnen ze reageren met zuurstof, waarbij water ontstaat.
3. De energie die elektronen afstaan, moet kunnen worden benut om ATP-moleculen op te bouwen uit ADP en Pi.
Er zijn 3 reactieketens:
1. Glycolyse. Het glucosemolecuul wordt in tweeën gesplitst, waardoor twee moleculen pyrodruivenzuur ontstaan. De Glycolyse vindt plaats in het grondplasma.
Activeringsenergie is nodig uit 2 ATP-moleculen. De glucose wordt gesplitst in 2 ketens koolstofatomen. Beide worden omgezet in pyrodruivenzuur. Die leveren energie voor vorming ATP. Energierijke elektronen worden gebonden aan de elektronenacceptor NAD+. 2 NAD+ binden elk twee elektronen (e-) samen met een waterstofion (H+). Per glucosemolecuul ontstaan 2 energierijke NADH-moleculen.
(2NAD+) + (4e-) + (2H+) - 2NADH.
2. Citroenzuurcyclus ook wel krebscyclus. Pyrodruivenzuur wordt afgebroken tot CO2. Vindt plaats in de mitochondriën, in de matrix.
Van pyrodruivenzuur wordt eerst 1 koolstofatoom afgesplitst, samen met 2 zuurstofatomen. Dit is decarboxylering. Er blijft 1 molecuul met 2 C-atomen over. Dit wordt gebonden aan co-enzym A. Hierdoor ontstaat acetyl co-enzym A, dat de citroenzuurcyclus binnengaat. Acceptoren zijn NAD+ en FAD. En een keer GTP (GDP en Pi). Energie kan worden overgedragen op ATP.
3. Oxidatieve fosforylering. Energierijke elektronen staan hun energie geleidelijk af voor de synthese van ATP. Dit gebeurt ook in de mitochondriën.
NADH- en FADH2 bevatten energierijke elektronen. Ze worden doorgegeven in reacties aan verschillende elektronenacceptors. Elektronentransportketen. Bij elke overdracht vallen de elektronen ietsje terug. Telkens komt energie vrij, dat wordt benut om ionen actief door het binnenste membraan van het mitochondrium te transporteren. Aan weerszijden wordt het concentratieverschil benut voor synthese ATP. Op het laatst reageren de elektronen met zuurstof (samen met H+ ionen). Ze raken energie kwijt in de vorm van warmte en komen terecht in een watermolecuul en zijn teruggevallen.
Basisstof 4 Fotosynthese
Koolstofassimilatie vindt plaats in autotrofe organismen. Organismen, die gebruik maken van licht voor het verkrijgen van energierijke elektronen, worden foto-autotroof genoemd - fotosynthese. Bladgroen = verzamelnaam voor fotosynthetische pigmenten, die zich bevinden in de chloroplasten. De vrijgekomen glucose wordt omgezet in zetmeel.
Priestley - Ingenhousz - Saussure - Sachs - Engelmann.
Fotosynthetische pigmenten absorberen de energie in zonlicht - opgenomen door elektronen in de pigmentmoleculen. De elektronen worden aangeslagen. Overgedragen aan elektronenacceptoren, die energie afstaan voor vorming ATP. = Lichtreacties.
Fotosynthetische pigmenten in de membranden in de chloroplasten. Belangrijkste pigment is chlorofyl. Spectrum van elektromagnetische straling. Hoeveelheid energie in spectrum kun je meten met fotometer. Construeren van absorptiespectrum.
Fotosysteem 1: De andere fotosynthetische pigmenten geven de geabsorbeerde energie door aan chlorofyl, waar de elektronen worden aangeslagen. (Of) De elektronen staat hun energie beetje bij beetje af - benut om ionen actief door de membranen van de chloroplast te transporteren. Concentratieverschil aan weerszijden wordt benut voor de synthese van ATP. Het energiearme elektron keert terug naar het chlorofylmolecuul = cyclische fosforylering.
Fotosysteem 2: Energierijke elektronen worden overgedragen aan een elektronenacceptor. Doordat elektronen een negatieve lading hebben, blijft het pigmentmolecuul positief geladen. De afgestane elektronen in het pigmentmolecuul worden vervangen door nieuwe energiearme elektronen (meestal uit water, dat wordt gesplitst). Even later kunnen de energiearme elektronen weer worden aangeslagen. In chloroplasten fungeert NADP+ als elektronenacceptor. Behalve 2 elektronen neemt het ook een H+-ion op. Ionen worden actief getransporteerd door de membranen - concentratieverschil.
Bij de donkerreacties wordt glucose gevormd uit CO2 en producten uit lichtreacties. Vinden plaats in vloeistof chloroplasten. Vormen een cyclische keten = calvincyclus.
Basisstof 5 Andere assimilatie- en dissimilatieprocessen
Chemosynthese vindt plaats bij chemo-autotrofe bacteriën. Ze benutten de energie die vrijkomt bij de oxidatie van anorganische stoffen. Dit wordt vastgelegd in ATP. Mbv ATP en een waterstofdonor wordt uit CO2 glucose gevormd. Zwavelbacteriën leven in hete zwavelbronnen op bodem oceanen. Nitrietbacteriën oxideren ammoniak of ammoniumionen.
Kleinste koolhydraatmoleculen worden monosachariden genoemd, bv. glucose. Aan elkaar gekoppeld = disachariden of polysachariden. Dit proces heet polymerisatie. Op deze manier wordt zetmeel gevormd, opgeslagen in amyloplasten. Ook cellulose.
Eiwitten ook wel proteïnen = polymeren van aminozuren. Aminozuur bestaat uit: koolstofatoom, aminogroep, zuurgroep, H-atoom en restgroep. Planten kunnen aminozuren opbouwen uit glucose en stikstofhoudende ionen (nitraationen). Soms ook sulfaat. Energie door ATP. Dieren aminozuren uit andere aminozuren.
Vetten ook wel lipiden. Opgebouwd uit glycerolmolecuul (3 C-atomen met 3 OH-groepen) en 3 vetzuurmoleculen (lange keten –CH2-groepen + aan einde zuurgroep). Bij fosfolipiden vetzuur - fosforzuur. Vetten opgeslagen in onderhuidse bindweefsel = reservebrandstof en warmte-isolerend.
Glycolyse levert 2 ATP, geen zuurstof bij nodig. Gisting = Heterotrofe organismen die weinig energie nodig hebben en grote hoev. Voedsel hebben, kunnen genoeg ATP vormen om in leven te blijven. Dit zijn gisten en melkzuurbacteriën. Gisten zetten pyrodruivenzuur om in ethanol = alcoholgisting. Eerst pyrodruivenzuur - afsplitsing 3 koolstofatomen - CO2. Daarna NADH - NAD+.
Melkzuurbacteriën zetten pyrodruivenzuur om in melkzuur. NADH NAD+. = Melkzuurgisting. Bij dieren. In grondplasma spiervezels: Glycolyse. Geen tijd voor transport naar mitochondriën. In korte tijd veel glucose gedissimileerd (omdat er per glucosemolecuul weinig energie wordt vrijgemaakt) - ophoping melkzuur (vermoeid gevoel) - lever - glucose.
Eiwitten worden bij dissimilatie eerst gesplitst in aminozuren. Aminogroep wordt omgezet in ammoniak. Overgebleven koolstofketen kan worden omgezet in pyrodruivenzuur, azijnzuur (als acetyl co-enzym A) of andere stoffen die in citroenzuurcyclus verder worden gedissimileerd. Er vindt recycling van eiwitten plaats (eiwitturnover).
Vetten worden gesplitst in glycerol en vetzuren (lever, wand haarvaten). Glycerol - pyrodruivenzuur - aërobe dissimilatie. Kan ook glucose - glycogeen.
Vetzuren - telkens C2-moleculen afsplitsing - acetyl co-enzym A. In mitochondriën. Er komt veel meer energie vrij, door grote aantal waterstofatomen per gram vet.
Respiratoir quotiënt = Aantal afgegeven CO2-moleculen
Aantal opgenomen zuurstofmoleculen
RQ koolhydraten =1, RQ vetten = 0,7, RQ eiwitten = 0,9, RQgem = 0,85
Basale metabolisme = grondstofwisseling : hoev. Zuurstof in rust. Afhankelijk van gewicht, leeftijd, geslacht, lichaamstemperatuur, tijdstip. Vogels en zoogdieren zijn homoiotherm (constante temperatuur), de rest gelijk aan omgeving (poikilotherm). Bij homoiotherm vaak hogere basale metabolisme.
Basisstof 1 Vrije en gebonden energie
Vrije energie = kinetische energie in de vorm van warmte, beweging, licht, elektriciteit en geluid. Gebonden energie = potentiële energie in de vorm van opgeslagen energie. Om gebonden energie te krijgen moet vrije energie worden toegevoerd. Bij alle omzettingen van de ene energievorm in de andere blijft de totale hoeveelheid energie gelijk. We noemen dat de wet van behoud van energie. Bij elke omzetting komt echter een deel van de energie vrij als warmte. Deze energie gaat voor de gebruiker verloren. De in chemische energie vastgebonden energie wordt chemische energie genoemd. Reacties waarbij vrije energie wordt vastgelegd in chemische energie worden endotherm genoemd. Reacties waarbij energie vrijkomt (reactieproduct minder energie dan verbruik) worden exotherm genoemd.
Organische stoffen zijn grote moleculen met koolstofverbindingen, die ketens kunnen vormen. Naast C ook ONSP en metalen. Bijv. glucose. Molecuulformule - structuurformule - ruimtelijk model. Dubbele binding wanneer 2 atomen door 2 bindingen aan elkaar gebonden zijn.
Dissimilatie = de afbraak van organische moleculen. Bijv. verbranding.
Autotrofe organismen (planten en cyanobacteriën) zijn in staat glucose te vormen uit de anorganische stoffen koolstofdioxide en water. Dit heet koolstofassimilatie. Het (zon)licht is hierbij vrije energie. Heterotrofe organismen zijn niet in staat alleen anorganische stoffen te gebruiken. Organische stoffen worden afgebroken tot kleinere organische stoffen (vertering). Deze dissimileren daarna en worden opgebouwd tot de organische stoffen waaruit ze zijn gebouwd.
Een groot deel van de energie die vrijkomt, wordt gebruikt bij endotherme reacties. Het overbrengen van chemische energie van de ene stof naar de andere stof vindt meestal plaats via moleculen van de stof ATP (adenosinetrifosfaat). ATP is een nucleotide en bestaat uit adenosine en 3 fosfaatgroepen. Wanneer de derde fosfaatgroep (Pi) wordt afgesplitst, ontstaat ADP (adenosinedifosfaat). De energie kan worden gebruikt voor allerlei levensprocessen. Als energie vrijkomt bij dissimilatie, wordt deze energie gebruikt om een fosfaatgroep te binden aan ADP. Er ontstaat weer ATP. Deze reactie heet fosforylering.
De chemische energie van organische stoffen bevindt zich vooral in de elektronen van moleculen. Als deze in een ruime baan om de atoomkern beweegt, bevat deze veel energie. Als deze terugvalt naar de baan dichtbij de atoomkern, komt energie vrij. Als een organisch molecuul wordt afgebroken tot kleine, anorganische moleculen, zouden de elektronen terug kunnen vallen naar de baan dichtbij de atoomkern. De energie zou vrijkomen en verloren gaan. Cellen bezitten mechanismen om dit tegen te gaan. Als bij dissimilatie energierijke elektronen vrijkomen, worden deze overgedragen aan een elektronenacceptor, meestal samen met waterstofionen. Daarom ook wel waterstofacceptor. Bijv. NAD+ en FAD. Als deze stoffen elektronen en waterstofionen hebben gebonden, noemen we ze gereduceerd. Als ze zijn afgestaan geoxideerd. Ze kunnen worden overgedragen aan andere moleculen.
Basisstof 2 Enzymen
Enzymen katalyseren de stofwisselingsreacties zonder daarbij zelf te worden verbruikt. Substraat = stof waarop een enzym inwerkt. De naam enzym = substraat + ase. Evenwichtsreactie; een enzym kan de reactie in beide richtingen versnellen. Chemische reacties berusten op de beweging van moleculen en de botsing van moleculen tegen elkaar. Hierdoor kunnen bindingen tussen atomen worden verbroken en totstandkomen. Bij een lage temperatuur is de beweging van de moleculen lager. Er moet een energiedrempel worden overschreden om een reactie tot stand te laten komen. De energie die moet worden toegevoegd, wordt de activeringsenergie genoemd. Daardoor gaan moleculen sneller bewegen en worden de botsingen krachtiger. De temperatuur van organismen is te laag om voldoende activeringsenergie te leveren. Door inwerking van een enzym op een substraat, wordt de energiedrempel verlaagd, zodat er minder activeringsenergie nodig is.
Enzymen zijn eiwitten. In een bepaald deel van het enzymmolecuul bevindt zich het actieve centrum met een specifieke structuur. Het substraatmolecuul past er precies in. Hierdoor ontstaat een enzym-substraatcomplex, waardoor voor het substraatmolecuul de energiedrempel wordt verlaagd. Bindingen worden verbroken en komen tot stand. Substraat wordt omgezet in het product, die vervolgens loslaat van het enzym. Enzymen zijn dus reactiespecifiek. De enzymmolecuul is niet veranderd, waardoor vele malen dezelfde reactie mogelijk wordt gemaakt. Al in kleine hoeveelheden zijn ze werkzaam. Enzymactiviteit = snelheid waarmee een enzym een reactie versnelt. Als een enzym voor zijn werking een ander organisch molecuul nodig heeft, wordt dit molecuul co-enzym genoemd. Het eigenlijke enzym heet dan het apo-enzym. Een co-enzym wordt niet verbruikt en zijn in kleine hoeveelheden werkzaam. Bijv. vitamines.
Beneden minimumtemperatuur is er geen enzymactiviteit, de beweging van de moleculen is te traag voor vorming complexen. Bij verdere verhoging van de temperatuur neemt het aantal intacte moleculen af. Ze botsen zo krachtig tegen elkaar, dat de ruimtelijke structuur wordt vervormd. - maximumtemperatuur. Proces is irreversibel (onomkeerbaar): ze nemen hun oorspronkelijke vorm niet meer aan. - optimumkromme.
Als een stof een binding aangaat met het enzym, waardoor het veranderd, heet de stof een activator. Zodat het enzym-substraatmolecuul wordt vervormd. Remstoffen (inhibitors) verlagen de enzymactiviteit. Tussen remstofmoleculen en substraatmoleculen bestaat concurrentie in het bezetten van het actieve centrum van enzym = concurrerende remming. De binding is reversibel. Ook remstoffen die een binding aangaan buiten het actieve centrum, waardoor het enzym verandert = niet-concurrerende werking. Soms blijvend onwerkzaam enzym.
Evenwichtsreacties kunnen in beide kanten verlopen. Vaak een keten van reacties. Als een enzym wordt geremd - negatieve terugkoppeling, waardoor een evenwicht ontstaat.
Basisstof 3 Aërobe dissimilatie van glucose
Verbranding: glucose wordt m.b.v. zuurstof afgebroken tot koolstofdioxide en water. Als glucose direct zou worden verbrand, zou energie verloren gaan in de vorm van warmte. En cellen zouden beschadigd kunnen raken. Glucose moet zodanig worden gedissimileerd, dat de vrijgekomen energie kan worden gebruikt voor de synthese van ATP. Drie voorwaarden:
1. Dissimilatie moet geleidelijk plaatsvinden.
2. Elektronen die vrijkomen, mogen niet direct met zuurstof reageren (waardoor ze terugvallen dicht naar atoomkern). Ze moeten worden overgedragen op acceptormoleculen. Ze moeten beetje bij beetje terugvallen. Pas als ze alle energie hebben afgestaan, kunnen ze reageren met zuurstof, waarbij water ontstaat.
3. De energie die elektronen afstaan, moet kunnen worden benut om ATP-moleculen op te bouwen uit ADP en Pi.
Er zijn 3 reactieketens:
1. Glycolyse. Het glucosemolecuul wordt in tweeën gesplitst, waardoor twee moleculen pyrodruivenzuur ontstaan. De Glycolyse vindt plaats in het grondplasma.
Activeringsenergie is nodig uit 2 ATP-moleculen. De glucose wordt gesplitst in 2 ketens koolstofatomen. Beide worden omgezet in pyrodruivenzuur. Die leveren energie voor vorming ATP. Energierijke elektronen worden gebonden aan de elektronenacceptor NAD+. 2 NAD+ binden elk twee elektronen (e-) samen met een waterstofion (H+). Per glucosemolecuul ontstaan 2 energierijke NADH-moleculen.
(2NAD+) + (4e-) + (2H+) - 2NADH.
Van pyrodruivenzuur wordt eerst 1 koolstofatoom afgesplitst, samen met 2 zuurstofatomen. Dit is decarboxylering. Er blijft 1 molecuul met 2 C-atomen over. Dit wordt gebonden aan co-enzym A. Hierdoor ontstaat acetyl co-enzym A, dat de citroenzuurcyclus binnengaat. Acceptoren zijn NAD+ en FAD. En een keer GTP (GDP en Pi). Energie kan worden overgedragen op ATP.
3. Oxidatieve fosforylering. Energierijke elektronen staan hun energie geleidelijk af voor de synthese van ATP. Dit gebeurt ook in de mitochondriën.
NADH- en FADH2 bevatten energierijke elektronen. Ze worden doorgegeven in reacties aan verschillende elektronenacceptors. Elektronentransportketen. Bij elke overdracht vallen de elektronen ietsje terug. Telkens komt energie vrij, dat wordt benut om ionen actief door het binnenste membraan van het mitochondrium te transporteren. Aan weerszijden wordt het concentratieverschil benut voor synthese ATP. Op het laatst reageren de elektronen met zuurstof (samen met H+ ionen). Ze raken energie kwijt in de vorm van warmte en komen terecht in een watermolecuul en zijn teruggevallen.
Basisstof 4 Fotosynthese
Koolstofassimilatie vindt plaats in autotrofe organismen. Organismen, die gebruik maken van licht voor het verkrijgen van energierijke elektronen, worden foto-autotroof genoemd - fotosynthese. Bladgroen = verzamelnaam voor fotosynthetische pigmenten, die zich bevinden in de chloroplasten. De vrijgekomen glucose wordt omgezet in zetmeel.
Priestley - Ingenhousz - Saussure - Sachs - Engelmann.
Fotosynthetische pigmenten absorberen de energie in zonlicht - opgenomen door elektronen in de pigmentmoleculen. De elektronen worden aangeslagen. Overgedragen aan elektronenacceptoren, die energie afstaan voor vorming ATP. = Lichtreacties.
Fotosynthetische pigmenten in de membranden in de chloroplasten. Belangrijkste pigment is chlorofyl. Spectrum van elektromagnetische straling. Hoeveelheid energie in spectrum kun je meten met fotometer. Construeren van absorptiespectrum.
Fotosysteem 1: De andere fotosynthetische pigmenten geven de geabsorbeerde energie door aan chlorofyl, waar de elektronen worden aangeslagen. (Of) De elektronen staat hun energie beetje bij beetje af - benut om ionen actief door de membranen van de chloroplast te transporteren. Concentratieverschil aan weerszijden wordt benut voor de synthese van ATP. Het energiearme elektron keert terug naar het chlorofylmolecuul = cyclische fosforylering.
Bij de donkerreacties wordt glucose gevormd uit CO2 en producten uit lichtreacties. Vinden plaats in vloeistof chloroplasten. Vormen een cyclische keten = calvincyclus.
Basisstof 5 Andere assimilatie- en dissimilatieprocessen
Chemosynthese vindt plaats bij chemo-autotrofe bacteriën. Ze benutten de energie die vrijkomt bij de oxidatie van anorganische stoffen. Dit wordt vastgelegd in ATP. Mbv ATP en een waterstofdonor wordt uit CO2 glucose gevormd. Zwavelbacteriën leven in hete zwavelbronnen op bodem oceanen. Nitrietbacteriën oxideren ammoniak of ammoniumionen.
Kleinste koolhydraatmoleculen worden monosachariden genoemd, bv. glucose. Aan elkaar gekoppeld = disachariden of polysachariden. Dit proces heet polymerisatie. Op deze manier wordt zetmeel gevormd, opgeslagen in amyloplasten. Ook cellulose.
Eiwitten ook wel proteïnen = polymeren van aminozuren. Aminozuur bestaat uit: koolstofatoom, aminogroep, zuurgroep, H-atoom en restgroep. Planten kunnen aminozuren opbouwen uit glucose en stikstofhoudende ionen (nitraationen). Soms ook sulfaat. Energie door ATP. Dieren aminozuren uit andere aminozuren.
Vetten ook wel lipiden. Opgebouwd uit glycerolmolecuul (3 C-atomen met 3 OH-groepen) en 3 vetzuurmoleculen (lange keten –CH2-groepen + aan einde zuurgroep). Bij fosfolipiden vetzuur - fosforzuur. Vetten opgeslagen in onderhuidse bindweefsel = reservebrandstof en warmte-isolerend.
Glycolyse levert 2 ATP, geen zuurstof bij nodig. Gisting = Heterotrofe organismen die weinig energie nodig hebben en grote hoev. Voedsel hebben, kunnen genoeg ATP vormen om in leven te blijven. Dit zijn gisten en melkzuurbacteriën. Gisten zetten pyrodruivenzuur om in ethanol = alcoholgisting. Eerst pyrodruivenzuur - afsplitsing 3 koolstofatomen - CO2. Daarna NADH - NAD+.
Melkzuurbacteriën zetten pyrodruivenzuur om in melkzuur. NADH NAD+. = Melkzuurgisting. Bij dieren. In grondplasma spiervezels: Glycolyse. Geen tijd voor transport naar mitochondriën. In korte tijd veel glucose gedissimileerd (omdat er per glucosemolecuul weinig energie wordt vrijgemaakt) - ophoping melkzuur (vermoeid gevoel) - lever - glucose.
Eiwitten worden bij dissimilatie eerst gesplitst in aminozuren. Aminogroep wordt omgezet in ammoniak. Overgebleven koolstofketen kan worden omgezet in pyrodruivenzuur, azijnzuur (als acetyl co-enzym A) of andere stoffen die in citroenzuurcyclus verder worden gedissimileerd. Er vindt recycling van eiwitten plaats (eiwitturnover).
Vetzuren - telkens C2-moleculen afsplitsing - acetyl co-enzym A. In mitochondriën. Er komt veel meer energie vrij, door grote aantal waterstofatomen per gram vet.
Respiratoir quotiënt = Aantal afgegeven CO2-moleculen
Aantal opgenomen zuurstofmoleculen
RQ koolhydraten =1, RQ vetten = 0,7, RQ eiwitten = 0,9, RQgem = 0,85
Basale metabolisme = grondstofwisseling : hoev. Zuurstof in rust. Afhankelijk van gewicht, leeftijd, geslacht, lichaamstemperatuur, tijdstip. Vogels en zoogdieren zijn homoiotherm (constante temperatuur), de rest gelijk aan omgeving (poikilotherm). Bij homoiotherm vaak hogere basale metabolisme.
REACTIES
:name
:name
:comment
1 seconde geleden