Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

50
Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6 Alleen dit (=Samenvatting Gijben) leren is onvoldoende!

description

Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6. Alleen dit (=Samenvatting Gijben) leren is onvoldoende!. Chemische verbindingen kunnen gebonden energie (= chemische energie) bevatten. Dit is het geval bij organische stoffen. Vrije energie komt o.a. voor als warmte, licht en beweging. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Page 1: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Alleen dit (=Samenvatting Gijben) leren is onvoldoende!

Page 2: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Chemische verbindingen kunnen gebonden energie (= chemische energie) bevatten. Dit is het geval bij organische stoffen.

Vrije energie komt o.a. voor als warmte, licht en beweging.

Vrije energie kan gebonden worden en het omgekeerde kan ook.

Organische stoffen: alle moleculen met koolstof behalve CO2 en CO.

b.v. koolhydraten, eiwitten, vetten, vitamines, antistoffen, antigenen, hormonen, DNA, enzymen.

Anorganische stoffen: alle moleculen zonder koolstof en CO2, CO.

b.v. H2O, 0z' N2' NaCI, kalk, fosfaat.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 2

Page 3: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Koolhydraten en vetten bevatten de elementen CHO.

Eiwitten bevatten de elementen CHONS.

Stofwisseling (metabolisme): alle chemische reacties in een organisme.

Er wordt energie vastgelegd en vrijgemaakt in de vorm van:

1. chemische energie b.v. in organische stoffen

2. lichtenergie bij de fotosynthese

3. bewegingsenergie b.v. samentrekken spieren

4. warmte

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 3

Page 4: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

De stofwisseling kan verdeeld worden in:

1. assimilatie: opbouw van opgenomen stoffen tot (organische) stoffen waaruit het organisme bestaat.

Het kost energie; deze energie wordt vastgelegd in de gevormde organische stoffen.

2. dissimilatie: afbraak van organische stoffen waarbij energie vrijkomt.

Door assimilatie neemt het gewicht van een organisme toe en bij dissimilatie neemt het af.

Alle organismen hebben een stofwisseling dus hebben ze ook een dissimilatie en assimilatie.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 4

Page 5: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

De energie van de dissimilatie kan gebruikt worden voor:

1. assimilatie (groei), opbouw van nieuwe cellen

2. mechanische arbeid (spieren)

3. Warmte – lichaamstemperatuur(vooral bij vogels en zoogdieren); betere reactiesnelheid

4. Actief transport door membranen

Koolstofassimilatie is en vorm van assimilatie die alleen bij autotrofe organismen voorkomt. Er wordt glucose (organisch) gevormd uit water (anorganisch) en koolstofdioxide (anorganisch)

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 5

Page 6: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

1. Autotroof : in staat om anorganische stoffen om te zetten in organische stoffen (m.b.v.) licht of chemische energie) bijv. planten met bladgroen, sommige bacteriën.

2. Heterotroof: moet organische stoffen (energie) opnemen (dieren, schimmels, meeste bacteriën).

Autotrofe organismen nemen géén anorganische stoffen op; heterotrofe organismen nemen wèl anorganische stoffen op.

ATP een organische fosforverbinding die energierijk is.

ATP kan zijn energie afstaan en wordt dan ADP en Pi (inorganic)

Energie vastleggen : ADP +Pi geeft ATP

Energie vrijmaken: ATP wordt ADP en Pi

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 6

Page 7: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Bij de vorming van ATP neemt de hoeveelheid organische fosfaat toe en de hoeveelheid anorganische fosfaat af.

Dissimilatie levert o.a. ATP op.

ATP is de enige bruikbare vorm van energie voor een cel.

ATP is de energiebron voor:• synthese (o.a. assimilatie, groei)• beweging (spieren)• actief transport

NAD+ en FAD zijn elektronenacceptoren die energierijke elektronen en 2H+ kunnen binden.

Er ontstaat dan NADH+ + H+ en FADH2

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 7

Page 8: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 8

Page 9: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Beide stoffen kunnen hun energierijke elektronen en waterstofionen weer afstaan. De energie die dan vrijkomt, kan gebruikt worden voor de vorming van ATP.

De ATP bij de dissimilatie kan op twee manieren gevormd worden:

1. rechtstreeks uit ADP en Pi

2. indirect via (NADH + H+) en via FADH2.

De hoeveelheid ATP die via (NADH +H+) en FADH2 ontstaat, is in de meeste gevallen veel groter dan de hoeveelheid die rechtstreeks gevormd wordt.

De hele stofwisseling wordt geregeld door enzymen.

Geen enzym geen stofwisselingsreactie.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 9

Page 10: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

. Enzymen versnellen chemische reacties zonder daarbij zelf verbruikt te worden.

· Een substraat is de stof(fen) waarop een enzym inwerkt.

· Naam van een enzym: substraat met toevoeging van de uitgang -ase. (b.v. maltase is een enzym dat maltose afbreekt)

· Een enzym bestaat meestal uit:– een eiwit met een ruimtelijke structuur – een co-enzym; een vitamine of een metaalion

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 10

Page 11: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

· Een enzym werkt door zich te binden aan het substraat zodat er een enzym-substraatcomplex ontstaat. De vorm van het eiwitdeel bepaalt of het enzym op het substraat past.

Eigenschappen van enzymen:

1. ze hebben een eiwitdeel en daardoor is de enzymactiviteit afhankelijk van:– temperatuur: eiwitten denatureren (blijvende vervorming) bij een

hoge temperatuur – pH (zuurgraad): bij een afwijkende pH denatureren eiwitten

2. ze zijn specifiek: reactiespecifiek en substraatspecifiek

3. ze zijn in kleine hoeveelheid werkzaam (worden niet verbruikt)

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 11

Page 12: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Bij een te hoge temperatuur vervormt het eiwit in het enzym blijvend, zodat het enzym niet meer past op het substraat.

Vervorming van eiwitten treedt ook op als de pH verandert.

Het verband tussen de enzymwerking en de temperatuur wordt weergeven door een optimumkromme met een minimum, optimum en maximum. De enzymwerking is niet het best bij de maximale temperatuur maar bij de optimale temperatuur.

1. lage temperatuur: de enzymen hebben te weinig snelheid: ze werken tijdelijk niet, ze zijn niet vervormd

2. hoge temperatuur: eiwit wordt blijvend vervormd; het enzym past niet meer op het substraat en werkt dus niet meer; de moleculen (substraat en enzym) hebben wel een grotere snelheid

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 12

Page 13: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 13

Enzymen werken bij een bepaalde temperatuur, bij deze temperatuur worden al enzymen beschadigd door denaturatie

Page 14: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Bij b.v. verhoging van lichaamstemperatuur (koorts) moeten dus meer enzymen aangemaakt worden.

· Enzymen bevinden zich vaak niet los in de cel maar ze zijn gebonden aan membranen of 'opgesloten' in organellen (b.v. lysosomen, mitochondriën, ribosomen, chloroplasten).

· Membranen bevatten enzymen (permeasen) die voor het actief transport zorgen.

· Omdat de werking van enzymen bepaald wordt door temperatuur en pH, wordt de stofwisseling (dus ook de dissimilatie = verbranding) beïnvloed door deze factoren.

Als de pH daalt, wordt het zuurder.

Als de pH afwijkt van het optimum gaan, er eiwitten vervormen.

Hierdoor kunnen minder enzymen werken. Het maakt niet uit of de pH te hoog of te laag wordt.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 14

Page 15: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Bepaalde geneesmiddelen, gifstoffen en hormonen beïnvloeden de werking van enzymen:

1. activering: activatoren (hormonen en geneesmiddelen) veranderen de ruimtelijke structuur zodanig dat een enzym-substraatcomplex gemakkelijk gevormd kan worden

2. concurrerende remming: remstoffen (inhibitors) concurreren met het substraat in het vormen van een enzym-substraatcomplex (b.v. geneesmiddelen)

3. niet concurrerende remming: remstoffen (inhibitors) veranderen de structuur van het eiwit in een enzym zodanig dat geen enzym-substraatcomplex gevormd kan worden (b.v. zware metalen); deze verandering is

onomkeerbaar.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 15

Page 16: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

De glucose wordt met behulp van zuurstof in een groot aantal stappen afgebroken. Bij deze stappen komt energie vrij die kan worden vastgelegd in ATP. Een deel komt vrij in de vorm van warmte.

Slechts een klein deel van de energie die in glucose is opgeslagen komt rechtstreeks vrij als ATP. De meeste energie komt vrij doordat stapsgewijs waterstof wordt onttrokken aan de glucose.

Dit gebeurt door NAD+.

NAD+ bindt elektronen en W. Hierbij ontstaat (NADH + H+) dat naar de mitochondriën gaat, waar (NADH + H+) veel ATP kan leveren.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 16

Page 17: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

De afbraak van glucose begint door enzymen in het grondplasma (= het cytoplasma rondom de organellen).

De verdere afbraak gebeurt in de mitochondriën. Voor een goede werking van de mitochondriën is zuurstof nodig.

De aërobe dissimilatie van glucose kan men in de volgende stappen verdelen:

1. Glycolyse: in het grondplasma

2. De vorming van acetyl co-enzym A in de mitochondriën

3. Citroenzuurcyclus: in de mitochondriën

4. Oxidatieve fosforylering: in de mitochondriën

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 17

Page 18: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

1 Glycolyse In het grondplasma wordt glucose (C6) afgebroken tot 2 pyrodruivenzuur (C3). Hierbij worden 2 ATP en 2 (NADH +H+) gevormd. (NADH + H+) gaat naar de mitochondriën waar het ATP kan leveren.

2 Afbraak van pyrodruivenzuur tot acetyl co-enzym A

· Bij de glycolyse ontstonden 2 moleculen pyrodruivenzuur (C3).

· De moleculen pyrodruivenzuur gaan naar de mitochondriën waar ze verder afgebroken worden tot een C2-molecuul (vergelijkbaar met azijnzuur) dat zich bindt aan co-enzym A. Er ontstaat dan acetyl coenzym A (C2).

· Hierbij is 2 H2O nodig en worden 2 CO2 en 2 (NADH +H+) gevormd.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 18

Page 19: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

3 Citroenzuurcyclus:

· De 2 moleculen acetyl co-enzym A (C2) worden aan twee C4-moleculen gebonden zodat er 2 citroenzuur (C6) ontstaat.

· De 2 moleculen citroenzuur worden in verschillende stappen afgebroken tot de 2 C4-moleculen die met 2 acetyl co-enzym A weer 2 citroenzuur vormen (een cyclus).

· Bij de afbraak van citroenzuur (C6) tot (C4) moeten 2 H20 worden toegevoegd en komen er 2 CO2 vrij.

Bovendien ontstaan er 2 ATP, 3 x 2 (NADH + H+) en 2 FADH2.

In het totaal zijn 6 moleculen CO2 gevormd (uit een C6-molecuul) en hiervoor zijn 6 moleculen H2O nodig.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 19

Page 20: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

4 Oxidatieve fosforylering

· In de mitochondriën worden de elektronen en waterstof van de (NADH + H+) en FADH2 overgedragen aan een elektronentransportketen.

· Bij elke overdracht komt energie vrij. Met deze energie kan

ATP gevormd worden.

· De waterstof van (NADH + H+) en FADH2 wordt uiteindelijk op O2 overgedragen zodat er H20 ontstaat.

· 2 (NADH + H+) + O2 levert 2 H2O + 6 ATP op.

· 2 FADH2 + O2 levert 2 H2O + 4 ATP op.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 20

Page 21: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

In het totaal ontstaan er bij de aërobe dissimilatie van 1 molecuul glucose:

· bij de glycolyse:

2 (NADH +H+) geeft in mito: 6ATP

2 ATP

· bij de vorming van acetyl co-enzym A:

2 (NADH +H+) geeft in mito 6ATP

. in de citroenzuurcyclus:

3 x 2 (NADH +H+) geeft 18 ATP

2 FADH2 geeft 4 ATP

2 GTP geeft 2ATP

In totaal is er ontstaan: 38 ATP.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 21

Page 22: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

. er ontstaan per molecuul glucose 12 H2O

. er zijn 6 H2O nodig voor de vorming van acetyI co-enzym A en in de citroenzuurcyclus.

Bij de brutoreactievergelijking moet je beide aantallen noteren.

Er ontstaan 6 CO2 uit C6H12O6

Er zijn 6 O2 nodig: 5 x voor 2 (NADH + H+) en 1 x voor 2 FADH2.

Brutoreactievergelijking aërobe dissimilatie van glucose: C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 ~ 6 CO2 + 12 H2O + 38 ATP + warmte

Koolstofassimilatie is een vorm van assimilatie die alleen bij autotrofe organismen voorkomt. Er wordt glucose (organisch) gevormd uit water (anorganisch) en koolstofdioxide (anorganisch).

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 22

Page 23: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

De glucose wordt in het blad vrijwel direct omgezet in zetmeel zodat de osmotische waarde niet te hoog wordt.

Zetmeel kan opgeslagen worden in cellen in alle delen van de plant.

Een autotroof organisme kan ook heterotrofe cellen hebben. In een plant maken alleen de cellen met bladgroen organische stoffen (zijn dus autotroof). Alle andere cellen krijgen hun organische stoffen van deze autotrofe cellen. Kweekje dus plantaardige cellen zonder bladgroen (b.v. worteltopje) in een glazen bakje dan moet je organische stoffen toevoegen.

Fotosynthese: een vorm van koolstofassimilatie waarbij licht de energie levert.

Organismen met fotosynthese zijn fotoautotroof b.v. planten.

De fotosynthese vindt plaats in de chloroplasten.F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 23

Page 24: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Chloroplasten bestaan uit membranen met pigmenten (o.a. chlorofyl) en enzymen voor de reacties van de fotosynthese. Pigmenten in de chloroplasten absorberen een gedeelte van het licht (vooral violetblauw en rood; bijna géén groen).

De geabsorbeerde lichtenergie levert energierijke elektronen die voor de vorming van ATP gebruikt kunnen worden.

De reacties van de fotosynthese kan men verdelen in licht- en donkerreacties.

Lichtreacties: splitsing van H2O en vorming van (NADPH + H+) en ATP m.b.v. geabsorbeerde lichtenergie.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 24

Page 25: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Aan H2O worden elektronen onttrokken zodat er O2 en H+ ontstaat. De H+ -ionen worden gebonden aan NADP+ er wordt ook een onbekende hoeveelheid ATP gevormd.

12 H20 + 12 NADP+ + ADP + Pi + lichtenergie ~ 12 (NADPH + H+) + ATP + 6 O2

de (NADPH+ H+) en ATP worden gebruikt bij de donkerreacties (de reacties waarbij glucose ontstaat).

Donkerreacties: vorming van glucose uit CO2 en NADPH (de energie komt van de ATP van de lichtreacties)

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 25

Page 26: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

12 NADPH + ATP + 6 CO2 geeft

C6H12O6 + 6 H2O +12 NADPH+ + ADP + Pi

de ADP, Pi kunnen weer gebruikt worden voor de lichtreacties

NADP+, ATP, ADP en Pi worden iedere keer weer opnieuw gebruikt (er is een cyclus).

(ATP en ADP zijn organische fosforverbindingen; Pi is een anorganische (inorganic) fosforverbinding)

De donkerreacties verlopen alleen als er lichtreacties zijn of als de producten van de lichtreacties aanwezig zijn (dit laatste gebeurt bijna alleen onder kunstmatige omstandigheden).

Dus onder normale omstandigheden verlopen de donkerreacties alleen in het licht.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 26

Page 27: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

De brutoreactievergelijking van de fotosynthese is:

6 CO2 + 12 H2O + E geeft C6H12O6 + 6 H2O + ATP+ 6 O2

Chemosynthese: een vorm van koolstofassimilatie waarbij i.p.v. lichtenergie gebruik gemaakt wordt van de energie (ATP) die vrijkomt bij de oxidatie van een anorganische stof.

Komt alleen voor bij bacteriën. Deze zijn chemoautotroof. Ze kunnen alleen leven als er veel zuurstof is.

1. Nitrificerende bacteriën.

De nitrificerende bacteriën spelen een belangrijke rol in de stikstofkringloop.

o nitriet bacteriën: zetten ammoniak (of ammoniumverbindingen) om in nitriet; de energie die hierbij vrijkomt, wordt gebruikt voor de vorming van glucose.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 27

Page 28: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

NH3 + O2 geeft NO2- + ATP

o nitraat bacteriën: zetten nitriet om in nitraat;

de energie die hierbij vrijkomt, wordt gebruikt voor de vorming van glucose.

NO2- + O2 ~ NO3

- + ATP

2. Zwavelbacteriën.

De chemoautotrofe zwavelbacteriën oxideren H2S

eerst tot zwavel en daarna tot SO42- (sulfaat).

Hierbij komt ATP vrij, die wordt gebruikt voor de vorming van C6H12O6 uit CO2.

H2S + O2 geeft S + ATP en daarna S + O2 geeft SO4

2- + ATPF.J.Janssen nov 2007 vwo 6 28

Page 29: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Voortgezette assimilatie: organische stoffen worden opgebouwd tot allerlei andere organische stoffen.

Dit gebeurt door zowel auto- als heterotrofe organismen.

. Planten gebruiken hierbij ook zouten uit de grond (o.a. nitraat en sulfaat).

. Voor de voortgezette assimilatie is ATP nodig. Deze ATP kan afkomstig zijn van zowel dissimilatie als fotosynthese (alleen bij planten).

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 29

Page 30: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Organische moleculen worden vaak aan elkaar gekoppeld tot lange ketens (= condensatie of polymerisatie). Bij het aan elkaar vastmaken van twee moleculen komt één H2O vrij. Bij de splitsing van deze lange ketens, zoals dit bij de spijsvertering gebeurt, moet weer H2O worden toegevoegd (= hydrolyse).

Koolhydraten: bevatten de elementen CHO

1. monosachariden (enkelvoudige suikers) – glucose en fructose (C6H12O6)

– ribose (RNA) en desoxyribose (DNA)

2. disachariden (tweevoudige suikers) C12H22O11 – sacharose = rietsuiker (glucose + fructose)– maltose = moutsuiker (glucose + glucose)– lactose = melksuiker (galactose + glucose)

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 30

Page 31: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

3. polysachariden (meervoudige suikers) de glucosemoleculen zitten op verschillende manieren aan elkaar– zetmeel en cellulose (keten van glucosemoleculen bij planten);

cellulose kan door de meeste dieren niet verteerd worden– glycogeen (keten van glucosemoleculen bij dieren); wordt

opgeslagen in de lever en spieren

Functies van koolhydraten

· voornamelijk voor de dissimilatie (vooral glucose)

· bouwstof: cellulose (in de celwand), ribose (in RNA) en desoxyribose (in DNA)

· reservestof: zetmeel bij planten en glycogeen bij dieren

Eiwitten = proteïnen: bevatten de elementen CHONS Eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren. Er zijn 20 verschillende aminozuren.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 31

Page 32: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Alle aminozuren hebben:

· een zuurgroep (-COOH),

· een aminogroep (-NH2),

· een restgroep (die heel verschillend kan zijn); bij sommige aminozuren bevat de restgroep S.

Stikstofassimilatie: een vorm van voortgezette assimilatie: alleen bij autotrofe organismen. Aminozuren worden opgebouwd uit glucose en stikstofionen (vooral nitraat).

De glucose is afkomstig van de koolstofassimilatie.

Aminozuren bevatten altijd de elementen CH O en N.

Sommige aminozuren bevatten ook het element S.

· C, H en O worden opgenomen als CO2 (diffusie via huidmondjes) en H2O (via wortel).

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 32

Page 33: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

· N wordt door de plant actief opgenomen als nitraat of ammonium (via wortel) dus niet uit de lucht.

· S wordt door de plant actief opgenomen als sulfaat (via wortel).

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 33

Page 34: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Vetten = lipiden: bevatten CHO Een vet is een glycerolester 3 vetzuren en 1 glycerol. Een ester is een verbinding tussen een zuur en alcohol.

De vetverterende enzymen (b.v. lipase) zijn esterasen.

Functies van vetten:

1. Dissimilatie

2. reservestof (onderhuids bindweefsel, beenmerg en rondom inwendige organen)

3. oplosmiddel vitamines (A en D); warmte-isolatie

4. bouwstof van membranen (fosfolipiden)

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 34

Page 35: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Anaërobe dissimilatie van glucose Als er géén zuurstof is, verlopen de afbraak van pyrodruivenzuur tot acetylco-enzym A en de citroenzuurcyclus niet. Alleen de glycolyse is dan mogelijk. Geen oxidatieve fosforylering in mitochondriën.

Als er geen zuurstof is, kan NADH zijn H niet kwijt. De waterstof moet naar een andere stof (acceptor), hierbij komt geen ATP (of andere energie) vrij. Waterstofacceptoren kunnen zijn ethanal en pyrodruivenzuur.

1. alcoholische gisting:

pyrodruivenzuur (C3) wordt ethanal (C2) en CO2 ethanal (C2) + H2 wordt ethanol (C2)

C6H12O6 geeft 2 ethanol + 2 CO2+ 2 ATP

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 35

Page 36: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 36

Page 37: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

2. melkzure gisting:

pyrodruivenzuur (C3) + H2 wordt melkzuur (C3)

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 37

Page 38: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

De mens gebruikt gistcellen die alcoholische gisting vertonen bij de bereiding van brood en alcohol.

De mens gebruikt melkzure bacteriën bij de bereiding van kaas en zure melkproducten zoals yoghurt.

De gisting vindt plaats in het grondplasma (dus niet in de mitochondriën). Er komt per molecuul glucose alleen 2 ATP vrij bij de glycolyse.

Als NADH zijn H aan O2 kan afgeven (bij de oxidatieve fosfory!ering), komt er 38 ATP vrij.

Organismen hebben vaak meerdere vormen van dissimilatie. Bij gistcellen komen zowel alcoholische gisting als aërobe dissimilatie voor en bij de mens komen melkzure gisting en aërobe dissimilatie voor.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 38

Page 39: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Organismen geven de voorkeur aan aërobe dissimilatie omdat deze vorm van dissimilatie de meeste energie levert per molecuul glucose.

Alcohol en melkzuur bevatten nog veel energie en worden niet uit het organisme verwijderd. Bij de mens wordt het melkzuur (in de lever) later weer omgezet in glucose, dit kost ATP.

De ophoping van melkzuur in spieren remt (door een verlaging van de pH) de stofwisseling. Door de verandering van de zuurgraad kunnen de enzymen van de stofwisseling niet goed meer werken.

Bij de aërobe dissimilatie van glucose wordt evenveel gas

(6 O2) opgenomen als afgegeven (6 CO2).

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 39

Page 40: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Bij de alcoholische gisting wordt geen gas opgenomen maar wel afgegeven (2 CO2).

Bij de melkzure gisting wordt geen gas opgenomen en afgegeven.

Wanneer er dissimilatie plaats vindt in een afgesloten vat en de druk verandert niet dan kan er eerst aërobe dissimilatie optreden (totdat de zuurstof op is ) en daarna ook melkzure gisting. Alcoholische gisting kan niet omdat dan de druk zal toenemen.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 40

Page 41: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Dissimilatie van eiwitten

1. Aeroob

Om dissimilatie van een aminozuur mogelijk te maken moet de NH2-groep van de aminozuren afgehaald worden. Dit heet desamineren en vindt plaats in de lever.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 41

Page 42: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Er ontstaat dan NH3 en een koolstofketen (een zuur).

– Ammoniak wordt gebonden aan CO2 zodat er ureum ontstaat. Ureum wordt via de nieren (urine) verwijderd. (opm. het ureumgehalte in de urine geeft informatie over de dissimilatie van eiwitten)

– De koolstofketen die overblijft, wordt omgezet in één van de stoffen van citroenzuurcyclus zoals acetylco-enzym A (C2) en pyrodruivenzuur (C3). Deze stoffen worden verder aëroob gedissimileerd in de mitochondriën.

2. Anaëroob = rotting Eiwitten en afbraakproducten van eiwitten in de urine (zoals ureum), worden door rottingsbacteriën gedissimileerd. Hiervoor is geen zuurstof nodig.

Bij de rotting ontstaat CO2. NH3 en H2S en een geringe hoeveelheid energie.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 42

Page 43: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Aërobe dissimilatie van vet

Vetten moeten eerst afgebroken worden tot glycerol en vetzuren.

Glycerol (C3) wordt omgezet in pyrodruivenzuur (C3) en daarna via de citroenzuurcyclus gedissimileerd.

Van een vetzuur wordt met behulp van O2 (oxidatie) iedere keer acetylcoenzym A (C2) afgesplitst. De acetylcoenzym A kan gedissimileerd worden via de citroenzuurcyclus.

Voor de dissimilatie van vetzuren is dus extra O2 nodig.

In 1 gram vet zijn meer H-atomen aanwezig dan in 1 gram koolhydraat of eiwit. Deze laatste twee stoffen bevatten meer O-atomen. De waterstof kan via NAD+ worden overgedragen op O2 en levert dan veel ATP op.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 43

Page 44: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 44

Page 45: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Vetten leveren dus per gram meer ATP op dan eiwitten en koolhydraten.

Het respiratoir quotiënt (RQ) Om te bepalen welke stof gebruikt wordt bij de dissimilatie kan het RQ worden bepaald.

Het respiratoir quotiënt (RQ) is het aantal afgeven CO2 moleculen gedeeld door het aantal opgenomen O2

moleculen.

aantal afgegeven koolstofdioxidemoleculen

RQ= --------------------------------------------------------------------

aantal opgenomen zuurstofmoleculen

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 45

Page 46: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Voor de aërobe dissimilatie van koolhydraten geldt dat het RQ = 1, want er wordt evenveel O2 opgenomen als er CO2 wordt afgegeven.

Voor de dissimilatie van vetten is extra O2 nodig dus is het RQ veel lager (0,7).

Het RQ van eiwitten is hoger dan dat van vet en lager dan dat van koolhydraten.

Het RQ verandert niet als de dissimilatie toe- of afneemt. Er is alleen een verandering als er een andere stof voor de dissimilatie wordt gebruikt.

Het basale metabolisme is de grondstofwisseling die plaatsvindt als het organisme helemaal in rust is.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 46

Page 47: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Producenten: autotrofe organismen die organische stoffen maken uit anorganische stoffen met energie uit de levenloze natuur.

Consumenten: heterotrofe organismen (dieren) die zich voeden met andere organismen.

Reducenten: schimmels en heterotrofe bacteriën die organische resten afbreken tot CO2, H2O en mineralen (zouten).

Koolstofkringloop Tot de reducenten in de koolstofkringloop horen:

1. gisten (in rottend fruit): alcoholische gisting

2. azijnzuurbacteriën oxideren alcohol tot azijnzuur (een vorm van aërobe dissimilatie); veroorzaken het zuur worden van wijn.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 47

Page 48: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Stikstofkringloop!!!!!!!

Er gaat stikstof de kringloop uit door:

1. NH3 dat ontsnapt in de atmosfeer,

2. denitrificerende bacteriën die van nitraat N2 gas maken dat ontsnapt,

3. uitspoeling van de grond; nitraat en ammonium komen te diep voor de wortels.

N2 gas uit de dampkring kan op de volgende manieren de kringloop in:

1. bliksem: N2 wordt daarbij nitraat (komt met regenwater in de bodem)

2. stikstofbindende bacteriën zorgen voor stikstoffixatie:– vrijlevende bacteriën – knolletjesbacteriën.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 48

Page 49: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Wortelknolletjes van vlinderbloemige planten: de knolletjesbacteriën (heterotroof) onttrekken organische stoffen aan de plant (plant heeft er voldoende van). De plant benut de stikstofverbindingen die door de bacteriën gevormd worden. Dit is een vorm van symbiose.

Reducenten in de stikstofkringloop zijn:

1. rottingsbacteriën,

2. nitrificerende bacteriën.

Hoewel nitrificerende bacteriën autotroof zijn, worden ze toch tot de reducenten gerekend (die eigenlijk heterotroof zijn).

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 49

Page 50: Energie een ‘Gijben’ samenvatting voor vwo 5 en 6

Nitrificatie: het omzetten van ammoniak of ammoniumionen in nitraat.

Denitrificatie: het omzetten van nitraat in stikstofgas.

Nitrificerende bacteriën leven in een zuurstofrijke omgeving; ze zijn chemoautotroof. Ze gebruiken O2 voor de chemosynthese.

Denitrificerende bacteriën leven in een zuurstofarme omgeving. Ze gebruiken nitraat om er zuurstof uit te halen.

F.J.Janssen nov 2007 vwo 6 50