Hoofdstuk 1, Leven en energie

Hoofdstuk 1. Leven en energie. Stofwisseling (metabolisme)= alle chemische omzettingen van het organisme. Stofwisseling kent twee kanten: - opbouw - afbraak
Dissimilatie: afbraakreacties? BV. Het vrijmaken van energie uit voedingsstoffen en celafbraak. Assimilatie: opbouwreacties? BV. Groei en het maken van reservestoffen. Bij assimilatie worden kleine moleculen gekoppeld tot grotere moleculen, bij dissimilatie gebeurd het omgekeerde. Voedingstoffen: chemische verbindingen, ingrediënten. - anorganische voedingsstoffen (niet van een organisme) - organische stoffen (wel van een organisme) Belangrijkste anorganische moleculen: water en mineralen zoals natrium, kalium en ijzer. Belangrijkste organische moleculen: koolhydraten, eiwitten, vetten en vitaminen. • bij afbraak in de maag en darmen komen de kleine organische moleculen vrij • er ontstaan weer nieuwe koolhydraten, eiwitten en vetten door de moleculen op de gewenste manier weer aan elkaar te koppelen. Als er ergens reacties verlopen, gaat dat altijd gepaard met energieomvorming. Potentiële energie: opgesloten of gebonden energie
Kinetische energie: de energie die iets in beweging brengt - Energie komt de levende natuur binnen als stralingsenergie ( licht van de zon) - Vervolgens veranderd de energie volgens een vast patroon? energietransformatie

Drie energietransformaties: • omzetting van stralingsenergie van de zon in chemische energie bij de groene plant (koolstofassimilatie) • celademhaling (dissimilatie, deze vind bijvoorbeeld plaats in de mitochondriën. Daarbij wordt de chemische energie overgebracht naar één algemene energiedrager in de cellen : ATP • de energie van de algemene energiedrager (ATP) wordt gebruikt, deze energie kan voor elke willekeurige omzetting worden benut. Bij chemische reacties veranderen moleculen van samenstelling of structuur. Alle chemische reacties in een organisme zijn omkeerbaar ? ? Er verdwijnt geen materie en er komt ook niets bij, dus linke en rechts van een dubbele pijl staan altijd hetzelfde aantal atomen van elk element. Hoe een cel weet welke richting de reactie op moet gaan hangt van 3 factoren af: - energie-inhoud van de stoffen (reactie gaat de kant op waar de meeste chaos ontstaat) - concentraties van de stoffen - oplosbaarheid van de stoffen
Exotherme/ exergonische reactie: een reactie die de kant opgaat waar de meeste warmte vrijkomt. (BV. Dissimilatiereacties) Endotherme/ endergonische reactie: er moet aan de reactie bruikbare energie worden toegevoegd, het lijkt erop dat dit minder chaos betekent maar toch is de chaos toegenomen. (dit gebeurt bij assimilatiereacties) Bij reacties die energieneutraal zijn spelen twee andere factoren de belangrijkste rol: - concentratie en de oplosbaarheid van de stoffen
Het evenwicht: A + B ? C ? De snelheid waarmee chemische reacties in organismen verlopen wordt mogelijk gemaakt door de aanwezigheid van enzymen? een speciale groep van eiwitten, die in staat is om bepaalde chemische reacties te versnellen (katalyseren), elke stofwisselingsreactie heeft zijn eigen enzym nodig, organismen bezitten daarom ook veel verschillende soorten enzymen. Werking van een enzym: - elk enzym heeft een eigen specifieke vorm - door die vorm brengt het enzym de reagerende stoffen (substraten) in een gunstige positie voor de reactie - het enzym wordt zelf niet verbruikt, als het product van de reactie gemaakt is en los heeft gelaten, is het enzym weer vrij. Bij een reactie die in twee richtingen verlopen (dat zijn de meeste) zijn twee verschillende enzymen nodig. Metabolische route: vaste opeenvolging van omzettingen
Omdat enzymen eiwitten zijn, zijn zij erg gevoelig voor veranderingen in het celmileu. De werking van de meeste enzymen in ons lichaam worden bij temperaturen van boven de 40 graden ernstig verstoord. Waarom laten bomen in de winter hun bladeren vallen? Omdat de wateropname in de wortels ’s winters vrijwel nihil is. Wateropname is een proces dat energie vereist, maar de wortels zijn te koud. Dissimilatie kan verlopen met of zonder zuurstof. - Aërobe dissimilatie? dissimilatie waarbij zuurstof wordt gebruikt (zoals de verbrandingsprocessen in de cellen van ons lichaam) - Anaërobe dissimilatie? dissimilatieprocessen zonder de aanwezigheid van zuurstof (bijvoorbeeld het gisten van wijn) Aërobe dissimilatie komt in het algemeen voor bij organismen die voor hun voortbestaan afhankelijk zijn van zuurstof uit de lucht.(dit zijn dieren, planten, schimmels en de meeste soorten bacteriën) Anaërobe dissimilatie komt voor bij organismen die leven onder zuurstofloze omstandigheden. (sommige bacteriesoorten) Bij aërobe dissimilatie wordt veel meer energie uit een molecuul glucose gehaald dan bij een anaërobe dissimilatie. Bij een anaërobe dissimilatie wordt het glucosemolecuul slechts gedeeltelijk afgebroken. De netto reactievergelijking: De dissimilatie die ervoor zorgt dat ATP voortdurend wordt ‘opgeladen’, kan worden verdeeld in drie deelprocessen: - glycolyse - citroenzuurcyclus - ademhalingsketen
Glycolyse: het losmaken van glucose. Glucose bevat 6 C-atomen? het eindproduct van glycolyse is 2 moleculen met elk 3 C-atomen. Hoe het verder met de 2 C3 moleculen gaat, hangt ervan af of de dissimilatie aëroob is of anaëroob. • als er zuurstof aanwezig is worden de C3 moleculen omgevormd tot melkzuur • als er geen zuurstof aanwezig is vormen de gistcellen alcohol in plaats van melkzuur. • Van beiden is teveel niet goed! Citroenzuurcyclus: als de C3 moleculen de mitochondriën binnen gaan omdat daar de bijbehorende enzymen aanwezig zijn. Daar komen ze terecht in de citroenzuurcyclus? het C3 molecuul wordt aan een ander molecuul gekoppeld en langs een heel rijtje enzymen gevoerd. Daarbij wordt het C3 molecuul volledig afgebroken. Alle reacties bij dissimilatie zijn evenwichtsreacties behalve die van de citroenzuurcyclus, die stap kan niet teruglopen ( glucose kan wel in vet worden omgezet maar niet andersom) Drie vormen van assimilatie: - koolstofassimilatie - stikstofassimilatie - voortgezette assimilatie
Koolstofassimilatie. Bepaalde organismen kunnen stralingsenergie (van de zon) gebruiken om organische moleculen op te bouwen. Ze zetten de stralingsenergie om in chemische energie? fotosynthese. Organismen die tot fotosynthese in staat zijn, worden autotroof genoemd: zelfvoedend. (voorbeelden zijn groene planten, algen en sommige bacteriën) Als je geen stralingsenergie kunt omzetten in chemische energie ben je heterotroof (mensen, dieren, sommige bacteriën) Fotosynthese bestaat uit twee deelreacties: - lichtreactie - donkerreactie
Lichtreactie: Hoe kan dat een plant, ondanks dat hij niet zwart is, zo’n beetje alle stralingsenergie absorbeert? Hij bezit een speciale stof, bladgroenkorrels. Zoveel mogelijk licht van de goede golflengte kan worden geabsorbeerd, mede dankzij de stof chlorofyl. Donkerreactie: een serie reacties waarbij de chemische energie zo wordt vastgelegd, dat er opslag mogelijk is. - het belangrijkste is het binden van koolstofdioxide (vind ook in de bladgroenkorrels plaats). Fotosynthese in schema: Stikstofassimilatie: Voor het produceren van aminozuren is het noodzakelijk dat de plant stikstofmineralen opneemt. Voortgezette assimilatie: het eindproduct van koolstofassimilatie is glucose. Glucose die niet direct nodig is voor dissimilatie of verder assimilatie wordt omgezet in zetmeel. Vetten: hoe langer de ketens en des te meer verzadigd, des te harder worden de vetten?? Hoe korter de ketens en hoe meer onverzadigd, des te vloeibaarder zijn de vetten (ook wel oliën) Doordat de mens heterotroof is, is hij voor zijn voeding aangewezen op de weefsels van andere organismen. Latent leven: als bij gistcellen de alcoholconcentratie boven de 14 % is, stoppen de celfuncties, de gistcel blijft intact, maar wordt tijdelijk inactief. Belangrijkste ‘wensen’ van bacteriën zijn: - veel voeding en zuurstof - het juiste vochtgehalte - de juiste temperatuur
Bioconversie: bacteriën vormen grondstoffen om tot een voor een mens bruikbaar product.