1. Vrije en gebonden energie.
Vrije energie (kinetische energie) komt voor als warmte en beweging. Gebonden energie (potentiële energie) is opgeslagen energie. Wet van behoud van energie: de hoeveelheid energie blijft altijd gelijk. Er komt echter soms wel een deel vrij als warmte. Vrije energie kan gebonden worden in chemische verbindingen, vooral in organische stoffen (grote moleculen) à chemische energie. Stoffen die bij een reactie ontstaan bevatten meer chemische energie dan de stoffen die verbruikt worden.
Endotherme reactie: vrije energie (warmte) wordt vastgelegd in chemische verbindingen. Exotherme reactie: energie komt vrij (warmte, licht, geluid). Organische stoffen: C, H, O met N, S, P en Fe, Mg. Glucose C6H12O6.
Stofwisseling (metabolisme): alle chemische processen in cellen van individu.
Assimilatie: opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen, vrije energie is nodig (fotosynthese). Dissimilatie: afbraak van grote organische moleculen naar kleinere, energie komt vrij. Dissimilatie met zuurstof is verbranding. Planten en cyanobacteriën zijn autotroof, ze kunnen de organische stof glucose vormen uit koolstofdioxide en water. Dit heet koolstofassimilatie. Heterotrofe organismen verteren de organische stoffen die ze met hun voeding binnenkrijgen. De nucleotide ATP(adenosinetrifosfaat) brengt chemische energie van de ene stof naar de andere. Fosforylering is de reactie van ADP + Pi à ATP. ATP kan ook energie afstaan: Pi + ADP.
Chemische energie zit in elektronen. Als de baan die ze doorlopen verder weg is van de kern, hebben ze meer energie. Als een elektron terugvalt naar een baan dichterbij de kern komt er energie vrij. Bij dissimilatie komen energierijke elektronen vrij, deze worden opgenomen door elektronenacceptoren of waterstofacceptoren, bijv. NAD+ en FAD.
Gereduceerd: als e- en H+ zijn gebonden. Geoxideerd: e- en H+ zijn weer afgestaan.
Enzymen.
Enzymen katalyseren de stofwisselingsreacties. De stof waarop een enzym inwerkt heet het substraat. Enzym is vaak substraat +ase: urease-ureum.
Bij een evenwichtsreactie kan een enzym de reactie naar beide kanten versnellen. De energie die moet worden toegevoegd om een reactie te laten plaatsvinden is de activeringsenergie. Door een enzym is er minder activeringsenergie nodig. Enzymen zijn eiwitten, in een bepaald deel bevindt zich het actieve centrum met een bepaalde structuur. Het substraat wordt hieraan gebonden en zo ontstaat het enzym-substraatcomplex. In het substraatmolecuul worden hierdoor enkel bindingen verbroken en nieuwe komen tot stand. Enzymen zijn reactiespecifiek, ze kunnen maar inweken op één stof. De snelheid waarmee een enzym een reactie versneld wordt enzymactiviteit genoemd (reactieproduct per tijdseenheid). Sommige enzymen, apo-enzymen, hebben een ander organisch molecuul, co-enzym, nodig om goed te werken.
Beneden de minimumtemperatuur kunnen enzymen niet werken. Hetzelfde geldt bij de maximumtemperatuur, alleen verliezen de enzymen daarboven hun ruimtelijke structuur. Het is irreversibel, ze krijgen nooit hun structuur terug. Voor het verband tussen de temperatuur en de enzymactiviteit is een optimumkromme gemaakt.
Elke enzym werkt weer bij een andere pH-waarde, verkeerde pH-waarde is ruimtelijk structuur verliezen.
Stoffen kunnen de enzymactiviteit verhogen, de activatoren.
Remstoffen (inhibitors) remmen juist de enzymactiviteit. Er zijn twee soorten:
- concurrerende remming, het remstof lijkt dan sterk op het substraat. Deze remming is reversibel.
- niet-concurrerende remming, deze remstoffen gaan bindingen aan buiten het actieve centrum, vaak houdt de remming op als de remstof het molecuul verlaat, maar soms ook niet.
Negatieve terugkoppeling: een bepaald substraat wordt omgezet door een enzym in een eindproduct. Dit eindproduct remt dan het enzym, zo ontstaat er een evenwicht.
Aërobe dissimilatie van glucose.
Bij de aërobe dissimilatie wordt glucose met behulp van zuurstof afgebroken tot koolstofdioxide en water. De energie die hierbij vrijkomt kan gebruikt worden, drie volwaarden:
- de dissimilatie moet geleidelijk plaatsvinden.
- de energierijke elektronen moeten worden overgedragen op acceptormoleculen. Pas als ze bijna geen energie meer hebben kunnen ze met zuurstof reageren.
- de energie die vrijkomt moet met ADP en Pi ATP maken.
De dissimilatie van glucose vind in drie reactieketens plaats:
1 Glycolyse. Activeringsenergie nodig uit twee ATP-moleculen. De glucose met 6C wordt gesplitst in twee ketens met 3C (pyrodruivenzuur). Hierbij komen 4 energierijke elektronen vrij, deze worden gebonden aan 2 NAD+-moleculen.
2NAD+ + 4e- + 2H+ à 2NADH.
C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi à 2pyrodruivenzuur + 2NADH + 2ATP.
2 Citroenzuurcyclus (krebscyclus). Van het pyrodruivenzuur wordt een C afgesplitst samen met 2O, dit is decarboxylering. Het overgebleven molecuul wordt gebonden aan een co-enzym A, hierdoor ontstaat acetyl-co-enzym A.
2pyrodruivenzuur + 2NAD+ + 2co-enzym A à 2acetyl-co-enzym A +2CO2 + 2NADH.
Dit acetyl-co-enzym gaat naar de citroenzuurcyclus in het matrix in de mitochondriën. Hier wordt één keer chemische energie vastgelegd in een GTP (guanosinetrifosfaat). Zie afb. 26 op blz. 86.
2acetyl-co-enzym + 6NAD+ + 2FAD + 6H2O + 2ADP + 2Pi à 4CO2 + 2co-enzym A + 6NADH + 2FADH2 + 2ATP.
3 Oxidatieve fosforylering. De elektronen die zijn opgeslagen in de NADH en FADH2 worden doorgegeven aan andere acceptoren. Deze reactieketen wordt ook wel elektronentransportketen genoemd. Bij elke stap komen ze dichterbij de atoomkern en komt er energie vrij die benut wordt om ionen actief door het binnenste membraan van een mitochondrium te transporteren.
10NADH + 2FADH2 + 6O2 + 34ADP + 34Pi à 10NAD+ + 2FAD +12H2O + 34ATP.
Nettoreactie: C6H12O6 + 6O2 + 6H2O à 6CO2 + 12H2O + energie.
Fotosynthese.
Autotrofe organismen kunnen uit CO2 en H2O glucose maken, dit heet koolstofassimilatie. De meeste krijgen energierijke elektronen door licht,
De samenvatting gaat verder na deze boodschap.
Verder lezen
REACTIES
:name
:name
:comment
1 seconde geleden