7/21/2019 Samenvatting Biologie H3

http://slidepdf.com/reader/full/samenvatting-biologie-h3 1/6

Samenvatting Biologie H3: Energie

Basisstof 1: Vrije en gebonden energie

Energie komt voor alsvrije energie ofgebonden energie. Vrije energie komt voor

in de vorm van warmte, licht, beweging enz. Gebonden energie is eigenlijk

opgeslagen energie en wordt ook welpotentiële energie genoemd. Om gebonden

energie te verkrijgen moet vrije energie worden toegevoerd.

Bij alle omzettingen van de ene vorm van energie naar de andere vorm blijft de

totale hoeveelheid energie hetzelfde:wet van behoud van energie. Bij elke

omzetting komt echter een deel van de energie vrij als warmte, deze energie gaat

dus verloren voor de gebruiker.

 Vrije energie kan ook worden gebonden in chemische verbindingen, vooral in

organische stoffen, de energie die is vastgelegd in chemische verbindingen heet

chemische energie.

Bij een reactie kunnen de stoffen die ontstaan meer energie bevatten dan de

beginstoffen, voor deze reacties is vrije energie nodig, het zijnendotherme

reacties. Bijexotherme reacties bevatten de beginstoffen meer energie dan de

ontstane stoffen er komt dan energie vrij.

Organische stoffen

Organische stoffen hebben grote moleculen die bestaan uit koolstofketens.

Behalve koolstof bevat een organische stof ook altijd het element waterstof (H)

bijna altijd het element zuurstof (O) en vaak de elementen stikstof (N) zwavel (S)

en fosfor (P). Ook metalen kunnen in organische stoffen voorkomen. De

koolstofketens van organische stoffen kunnen enkele atomen lang zijn ,maar ook

duizenden koolstofatomen bevatten. Een relatief korte koolstofketen is

bijvoorbeeld glucose: C6H12O6.

 Assimilatie en dissimilatie

In de cellen van een individu worden de hele tijd stoffen omgezet in andere

stoffen, alle chemische reacties in de cellen van een individu vormen samen de

stofwisseling. In grote organische moleculen zijn de atomen meestal met elkaar

verbonden door energierijke verbindingen. Bij het opbouwen van deze stoffen is

dus energie nodig, de opbouw van organische stoffen uit kleinere anorganische

stoffen heetassimilatie. Bij het afbreken van de organische stoffen komt energie

7/21/2019 Samenvatting Biologie H3

http://slidepdf.com/reader/full/samenvatting-biologie-h3 2/6

vrij, dit heetdissimilatie. De energie die bij dissimilatie vrijkomt wordt o.a.

gebruikt voor processen in de cellen.

Planten en cyanobacteriën zijnautotroof, ze kunnen de organische stof glucose

vormen uit anorganische stoffen (koolstofdioxide en water). Dit proces heet

koolstofassimilatiede energie die hier voor nodig is halen ze uit het zonlicht.

Heterotrofe soorten kunnen dit niet. Zij breken de organische stoffen die ze eten

af tot kleinere organische stoffen (vertering) daarna dissimileren ze deze stoffen

of ze bouwen er de stoffen mee op waaruit ze zijn opgebouwd.

7/21/2019 Samenvatting Biologie H3

http://slidepdf.com/reader/full/samenvatting-biologie-h3 3/6

 ATP

In de cellen van een individu vinden exotherme reacties plaatst. De energie die

hierbij vrij komt wordt zo goed mogelijk benut, een groot deel wordt gebruikt voor

endotherme reacties. Het overbrengen van chemische energie van het ene

molecuul naar het andere gebeurt meestal via de stofadenosinetrifosfaat ( ATP).

 ATP is eennucleotide, een van de bouwstenen van nucleïnezuren. ATP bestaat

adenosine (adenine en ribose) en drie fosfaat groepen. In de bindingen tussen de

fosfaat groepen zit veel energie. Wanner de derde fosfaatgroep afsplitst ontstaat

 ADP (adenosinedifosfaat). De energie die hierbij vrijkomt kan voor allerlei

levensprocessen worden gebruikt. Als in een cel energie vrijkomt door

dissimilatie wordt deze energie gebruikt om een losse fosfaatgroep te binden aan

 ADP waardoor weer ATP ontstaat, dit heetfosforylering.

 Energierijke elektronen

De chemische energie van organische stoffen zit vooral in elektronen. Als een

elektron om een ruime baan om de atoomkern beweegt bezit deze elektron veel

energie, wanneer het elektron terugvalt naar een baan dicht om de atoomkern

komt energie vrij. Organische moleculen bevatten veel elektronen die in een

ruime baan om de atoomkern heen bewegen, wanneer een organisch molecuul

wordt afgebroken zullen de elektronen terugvallen. In dit geval zou alle energie

direct vrijkomen in warmte en verloren gaan, maar cellen bezitten mechanismen

die ervoor zorgen dat de energie wordt vastgehouden. Als bij een

dissimilatiereactie energierijke elektronen vrijkomen worden deze overgedragen

aan eenelektronenacceptor, een organische stof die de elektronen opneemt in

hun energierijke toestand vaak samen met waterstofionen, daarom ook wel een

waterstofacceptor. Voorbeelden zijnNAD+ enFAD. Als deze stoffen elektronen en

waterstofionen hebben opgenomen noemen we zegereduceerd, als ze de

energierijke elektronen en waterstofionen weer hebben afgestaan aan andere

moleculen zijn zegeoxideerd.

Basisstof 2: Enzymen

In cellen vinden veel stofwisselingreacties plaatst. De omstandigheden in de

cellen zijn echter zo dat dat veel reacties op zichzelf niet of erg traag verlopen.

Enzymen versnellen de reactie zonder daarbij zelf verbruikt te worden. De stof

waarop een enzym inwerkt noemen we hetsubstraat. De naam van het enzym is

vaak het substraat + -ase. Het enzymurease werkt bijv. in opureum. Een stof die

bij een reactie ontstaat is hetproduct. Bij eenevenwichtsreactieversnelt het

enzym de reactie beide kanten op. In een reactievergelijking wordt de naam van

7/21/2019 Samenvatting Biologie H3

http://slidepdf.com/reader/full/samenvatting-biologie-h3 4/6

het enzym boven de pijlen gezet. Bij chemische reacties speelt de temperatuur een

grote rol. Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller de deeltjes bewegen waardoor er

meer effectieve botsingen zullen plaatsvinden. Er moet een bepaalde

energiedrempel overschreden worden om een reactie te laten verlopen. De energie

die moet worden toegevoegd heet deactiveringsenergie. Door deze energie gaan

de deeltjes sneller bewegen en komt de reactie o gang. De energiedrempel van

veel reacties die in cellen plaatsvinden is vrij hoog. De temperatuur in de cel is te

laag om de activeringsenergie te leveren. Een enzym zorgt ervoor dat de

energiedrempel van de reactie lager wordt, waardoor de reactie toch kan

plaatsvinden.

Enzymen zijneiwitten, door de bindingen tussen aminozuren die niet direct

naast elkaar liggen heeft een enzym veel knikken en lussen. In een bepaald deel

van het enzymmolecuul bevindt zich hetactieve centrum, het substraat molecuulpast precies in het actieve centrum en wordt daar op een speciale manier aan

gebonden. Hierdoor ontstaat eenenzym-substraatcomplex. De activeringsenergie

van het substraat molecuul gaat omlaag en het substraatmolecuul wordt omgezet

in het product. Daarna laat het product los van het actieve centrum van een

enzym. Doordat het substraatmolecuul precies op het actieve centrum van het

enzym past zijn enzymenreactiespecifiek: ze kunnen slechts op 1 stof inwerken.

Het enzymmolecuul is naar de reactie niet verandert, daardoor kan 1 enzym

molecuul velen malen dezelfde reactie mogelijk maken. De snelheid waarmee een

enzym de reactie versnelt is deenzymactiviteit.

 Veel enzymen hebben een speciaal molecuul of ion nodig om te kunnen werken,

dit molecuul heet danco-enzym, het enzym zelf heet danapo-enzym. Net als een

apo-enzym is wordt een co-enzym bij een reactie niet verbruikt. Veel vitamines

zijn co-enzymen, sommige vitamines moeten we met ons voedsel binnenkrijgen

omdat onze cellen ze niet zelf kunnen vormen.

-

 Invloed van de temperatuur

De enzymactiviteit is afhankelijk van de temperatuur. Beneden deminimumtemperatuur is er geen enzymactiviteit doordat de moleculen te traag

bewegen om een E-S-complex te vormen. Naarmate de temperatuur toeneemt

neemt de enzymactiviteit ook toe. Maar op een gegeven moment is bewegen de

moleculen zo snel dat bij de botsing het actieve centrum van het enzym wordt

vervormd, waardoor het substraat niet meer past, dit is eenirreversibel 

(onomkeerbaar) proces. Boven demaximumtemperatuurhebben alle enzymen

hun oorspronkelijke ruimtelijke structuur verloren. Dit komt doordat bij het

koken de eiwittendenatureren (stollen) na afkoeling blijven de eiwitten in

gestolde toestand (net als bij het koken van een kippenei).

7/21/2019 Samenvatting Biologie H3

http://slidepdf.com/reader/full/samenvatting-biologie-h3 5/6

 Invloed van de pH

 Als een stof in water wordt opgelost heeft de oplossing een bepaalde zuurgraad.

Bevat de oplossing veel H+-ionen dan is de oplossing zuur, bij veel OH—ionen is de

oplossing basisch. De maat van de zuurgraad is de pH . De pH van zuiver water

is 7, lager dan 7 is zuur, hoger dan 7 is basisch. De activiteit van een enzym is

afhankelijk van de zuurgraad van de oplossing waarin de reactie plaatsvind. Elk

enzym werkt optimaal bij een bepaalde pH-waarde. Als de pH-waarde verandert

raken steeds meer enzymen vervormt, zodat er geen E-S-complex meer gevormd

kan worden.

 Activering of remming van de enzymactiviteit

Het werken van enzymen kan worden beïnvloed door stoffen die een binding

aangaan met een enzymmolecuul. Door deze stoffen veranderen de ruimtelijke

structuur en de chemische eigenschappen van de enzymen.Het gevolg van zon binding kan zijn dat de enzymactiviteit verhoogd wordt, de

stof die de binding aangaat heet dan eenactivator. De ruimtelijke structuur van

het enzym wordt dan zo veranderd dat makkelijk een E-S-complex kan worden

gevormd. Sommige hormonen en geneesmiddelen zijn activators.

Remstoffen (inhibitors) verlagen de enzymactiviteit. Bij sommige remstoffen lijkt

de ruimtelijke structuur van de remstof erg op die van het substraatmolecuul. Er

bestaat een concurrentie in het bezetten van het enzymmolecuul. We spreken dan

van eenconcurrerende remming. De binding tussen de remstof en het enzym is

reversibel, de remstof kan het enzymmolecuul weer loslaten. Sommige remstoffen

kunnen een binding met het enzym aangaan buiten het actieve centrum. De

ruimtelijke structuur wordt dan verandert en het substraatmolecuul kan niet

binden aan het enzym. We spreken van eenniet-concurrerende remming, meestal

houdt deze remming op als de remstof loslaat, maar soms is de binding tussen de

remstof en het enzym zo sterk dat de remstof het enzym blijvend onwerkzaam

maakt.

 Evenwichtsreacties

 Veel enzymatische reacties zijn evenwichtsreacties die in beide richtingen kunnenverlopen. De concentratie van de betrokken stoffen bepaalt welke richting de

reactie op verloopt.

Enzymatische reacties maken vaak een deel uit van een groter geheel van

stofwisseling reacties. Vaak wordt enzym 1 in zon keten geremd door het

eindproduct. Hierdoor ontstaat een evenwicht tussen verschillende concentraties.

Dit is eennegatieve terugkoppeling.

Basisstof 5: Andere assimilatie- en dissimilatieprocessen

7/21/2019 Samenvatting Biologie H3

http://slidepdf.com/reader/full/samenvatting-biologie-h3 6/6

Fotosynthese is een voorbeeld van koolstofassimilatie waarbij de energie uit licht

gebruikt wordt. Er zijn ook soorten koolstofassimilatie waarbij de energie wordt

benut die vrijkomt bij de oxidatie van anorganische stoffen. We noemen deze vorm

van koolstofassimilatiechemosynthese. Ook bij chemosynthese ontstaat glucose,

dit is de grondstof voor de meeste andere stoffen die in autotrofe soorten

voorkomen, zoals koolhydraten, eiwitten en vetten. De vorming van deze stoffen

uit glucose heet voortgezette assimilatie. De energie die hiervoor nodig is wordt

geleverd door ATP, deze kan ontstaan zijn bij fotosynthese, maar komt meestal

van de dissimilatie. Ook heterotrofe soorten kunnen glucose omzetten, maar niet

in eiwitten. De meeste stoffen kunnen glucose niet alleen aeroob dissimileren

maar ookanaeroob. Bovendien kunnen ze ook andere stoffen dan glucose

dissimileren.