BIOLOGIE Thema: Stofwisseling VWO

BIOLOGIE
Energie & Stofwisseling
VWO
Henry N. Hassankhan Scholengemeenschap Lelydorp [HHS-SGL]
ARTHUR A. HOOGENDOORN ATHENEUM - VRIJE ATHENEUM - AAHA
Docent: A. Sewsahai
De student
• moet de bouw en werking van enzymen kunnen
beschrijven
• moet het proces van foto –en chemosynthese kunnen
beschrijven
• Moet de licht –en donker reactie van de fotosynthese
kunnen beschrijven
• moet zowel de assimilatie als dissimilatie van
koolhydraten, eiwitten en vetten kunnen beschrijven
• moet kunnen omschrijven wat basaal metabolisme is en
de factoren kunnen noemen die hierop van invloed zijn
• moet de kringlopen van koolstof en stikstof kunnen
beschrijven
Doelstellingen:
5V: blz. 55 t/m 125
6V: blz. 8 t/m 21
5V: blz. 76 t/m 115, 155
Organische stoffen
-Ingewikkelde moleculen
-Afkomstig van organismen
-Minimaal 2 C-atomen en
veel H en O atomen
Anorganische stoffen
Enzymen
Enzymen =
(-ase)
Eiwitten die chemische reacties versnellen (katalysator)
Worden gebruikt, niet verbruikt
Substraat-specifiek
Substraat =
(-ose)
Stof die door enzym wordt omgezet
Optimumkromme
• Bepaal het pH-optimum, minimum en
maximum; bepaal ook de minimum, optimum
en maximum temperatuur
Opmerking: organische stoffen bestaan altijd uit
de atomen C, H, O ; daarnaast kan er een N, S, P
voorkomen
• Assimilatie = vorming (opbouw); energie vastlegging
(fotosynthese)
• Dissimilatie = afbraak (energie komt vrij; verbranding)
Ga bij het maken van de volgende opdrachten
goed na welke factor op de X-as en op de Y-as is
weergegeven.
• Aan een reageerbuis gevuld met een maltose-oplossing
van 0°C wordt maltase van een zoogdier toegevoegd.
O.i.v. maltase wordt maltose omgezet in glucose. De
inhoud van de reageerbuis wordt al roerend langzaam
verwarmd tot 80°C . Welke grafiek kan aangeven hoe het
glucose-gehalte in de buis verandert? Leg je antwoord uit
• Bij temperatuur P wordt per tijdseenheid evenveel
reactieproduct gevormd als bij temperatuur Q; bij
welk van deze temperaturen zijn de meeste
enzymmoleculen intact? Bij welk van deze
temperaturen zet een intact enzymmolecuul per
minuut de grootste hoeveelheid substraat om?
Motiveer je antwoord.
- Bij welke in dit experiment gebruikte pH werkt het enzym optimaal. Motiveer
je antwoord
- De onderzoeker vermoedt dat er bij pH2 iets mis is gegaan. Waarom vermoed
hij dat?
- Stel dat aan de reageerbuis met pH3 een grotere hoeveel enzymoplossing was
toegevoegd. Verwacht je dat het gevolgen zou hebben gehad voor de gevonden
waarden? Motiveer je antwoord.
- Stel dat aan de reageerbuis met pH6 een grotere hoeveelheid enzymoplossing
was toegevoegd, zou dat gevolgen hebben gehad voor de gevonden waarden.
Motiveer je antwoord.
Energie
Assimilatie
Kleine moleculen
Grote moleculen
levensenergie
Dissimilatie
Energie
1) Koolstofassimilatie
Anorganische stoffen
Organische stoffen
Bij planten = fotosynthese
Planten zijn autotroof
Koolstofdioxide + Water + Energie (licht)  Glucose + Zuurstof
6 CO2
6 H2O
Fotosynthese
Chemosynthese
Energie
C6H12O6
6 O2
Chloroplast
In bladgroenkorrels komen verschillende pigmenten voor, n.l.
- Twee groene pigmenten (chlorofyl a en chlorofyl b)
- Twee gele pigmenten (caroteen en xanthofyl)
De fotosynthese wordt onderverdeeld in de lichtreactie en donkerreactie. Bij de
lichtreactie wordt H2O o.i.v. zonlicht gespitst in O2 en ATP. In de donkerreactie wordt
glucose gevormd uit o.a. CO2; de energiebron hiervoor is ATP gevormd bij de
lichtreactie.
Lichtreactie:
Lichtenergie wordt geabsorbeerd door de pigmenten die in de bladgroenkorrels
voorkomen. De lichtreactie vindt alleen plaats in chlorofyl a; de door de andere
pigmenten geabsorbeerde lichtenergie wordt overgedragen op chlorofyl a. O.i.v. licht
kunnen electronen in chlorofyl a worden aangeslagen. Het verder verloop hiervan kan
op drie manieren geschieden:
1. Aangeslagen electron beweegt in een ruimere baan om de atoomkern (vrijgekomen
energie gaat verloren)
2. Cyclische fosforylering (energievastlegging in n ATP)
3. Aangeslagen electron komt terecht bij het coenzym NADP (energievastlegging in
n ATP en 12 NADPH2)
1. Aangeslagen electron beweegt in een
ruimere baan om de atoomkern
(vrijgekomen energie gaat verloren)
2. Cyclische fosforylering
(energievastlegging in n ATP)
3. Aangeslagen electron
komt terecht bij het
coenzym NADP
(energievastlegging in
n ATP en 12 NADPH2)
In de donkerreactie (Calvin cyclus) worden zes CO2-moleculen aan zes C5moleculen gebonden  ontstaan zes C6-moleculen  instabiliteit  de zes C6moleculen vallen uiteen in twaalf C3-moleculen. Twee uit de twaalf C3-moleculen gaan
een binding met elkaar aan waardoor het C6-molecuul glucose (C6H12O6) ontstaat; de
tien overige C3- moleculen uit de twaalf C3-moleculen worden d.m.v. intermediaire
stappen omgezet in de de zes C5-moleculen die nodig waren aan het begin van de
donkerreactie en die een binding waren gestart met de zes CO2-moleculen . De
benodigde energie en waterstofatomen worden geleverd door ATP en NADH2 ontstaan
bij de lichtreactie
2) Voortgezette assimilatie
2) Voortgezette assimilatie
2) Voortgezette assimilatie
2) Voortgezette assimilatie
ATP is de universele
energieleverancier
ATP
ADP + P
ATP
Koolhydraten
Koolhydraten zijn verbindingen van koolstof (C), waterstof (H) en
zuurstof (O). Het bekendste voorbeeld is glucose (C6H12O6), dat bij
dieren een rol speelt als directe bron van energie.
Koolhydraten zijn dus suikers (sachariden), deze zijn op te splitsen in:
1) Monosachariden
2) Disachariden
3) Polysachariden
Koolhydraten
Koolhydraten zijn dus suikers (sachariden), deze zijn op te splitsen in:
1) Monosachariden
2) Disachariden
3) Polysachariden
Vetten (lipiden)
Eiwitten (proteinen)
Eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren. Enkele manieren om de structuur
van een aminozuur weer te geven zie je hieronder.
Glucose + NO3- (nitraat) + energie  aminozuur
Er zijn 20 verschillende aminozuren die in een eiwit kunnen voorkomen.
Dus zijn er heel veel variaties mogelijk.
Er bestaan dan ook heel veel verschillende eiwitten.
Je kunt die eiwitten beschouwen als een soort kralensnoer van aminozuren.
Hieronder zie je dat. Ieder aminozuur is weergegeven met de afkorting van 3
letters. Die afkortingen hoef je niet te kennen. Je moet ze wel kunnen opzoeken
in Binas of Biodata.
Dat kralensnoer kan op allerlei manieren gevouwen en opgerold zijn, waarbij
soms dwarsverbindingen ontstaan via zwavelbruggen.
Dat gebeurt op plaatsen waar het zwavelbevattende aminozuur cysteïne zit.
Kleine eiwitmoleculen zoals insuline bestaan uit 50 - 100 aan elkaar
gekoppelde aminozuren.
Grotere zoals amylase hebben er veel meer dan 1000.
In de tekeningen zijn voor het gemak alle H-atomen weggelaten.
Dissimilatie
• Bij dissimilatie worden de stoffen afgebroken tot
de componenten waaruit ze ontstonden
• Wat is het verschil tussen aerobe en anaerobe
dissimilatie?
• Beschrijf de aerobe dissimilatie van glucose,
vetten en eiwitten
• Beschrijf de anaerobe dissimilatie van glucose
Koolstofdioxide + Water + Energie (licht)  Glucose + Zuurstof
6 CO2
6 H2O
Energie
C6H12O6
6 O2
Globaal overzicht
Assimilatie
[fotosynthese  lichtreactie en
donkerreactie]
Foto = licht; synthese = opbouw
1. Licht
2. Glucose
3. Koolstofdioxide (CO2)
4. Zuurstof (O2)
5. Water (H2O) uit de wortels
Dissimilatie
Bij dissimilatie worden de stoffen afgebroken tot
de componenten waaruit ze ontstonden.
Dissimilatie verloopt in de volgende fasen:
1. Glycolyse
2. Citroenzuurcyclus (Kreb cyclus)
3. Oxidatieve fosforylering (Ademhalingsketen)
Glycolyse
Intermediaire stap
Citroenzuur cyclus (Kreb cyclus)
Oxidatieve fosforylering
(ademhalingsketen)
Let op de volgorde van de processen
betreffende aerobe dissimilatie van
glucose
Gekke
Carmen
Glycolyse Citroenzuurcyclys
Kan
(Krebcyclus)
Ook
Ademen
Oxidatieve fosforylering (Ademhalingsketen)
Let op dat in bovenstaand schema bij de aerobe
dissimilatie van glucose slechts gefocused is op
de energievorming (NADH2 en ATP)
Samenhang Assimilatie - Dissimilatie
• De fotosynthese-intensiteit is afhankelijk van:
- licht
- temperatuur
- water
- koolstofdioxide
- bladgroenkorrels
* De minst gunstigste factor is bepalend voor de fotosyntheseintensiteit (fotosynthese-activiteit)  beperkende factor
Grafische weergave verband
Assimilatie- Dissimilatie (1)
Grafische weergave verband
Assimilatie- Dissimilatie (2)
1. Vindt er bij lichtintesiteit 0 fotosynthese plaats? Nee. En aerobe dissimilatie? Ja.
2. Hoeveel ml O2 neemt de plant per uur in het donker op voor de aerobe dissimilatie? 200 ml
3. Hoeveel ml O2 verbruikt de plant per uur bij lichtintensiteit 1 voor de aerobe dissimilatie?
200 ml.
En hoeveel bij lichtintensiteit 10? 200 ml
4. Bij lichtintensiteit 2 neemt de plant geen O2 op en geeft geen O2 af. Hoeveel ml O2 wordt er per
uur bij deze lichtintesiteit geproduceerd bij de fotosynthese? 200ml
5. Hoeveel ml O2 wordt er per uur geproduceerd bij de fotosynthese bij lichtintensiteit 4,5?
200 ml + 250 ml = 450 ml. En hoeveel bij lichtintensiteit 10? 200 ml + 250 ml = 450 ml
En hoeveel ml O2 wordt er bij lichtintensiteit 4,5 afgegeven? 250 ml
En hoeveel ml O2 wordt er bij lichtintensiteit 10 afgegeven? 250 ml
En hoeveel ml O2 wordt er bij lichtintensiteit 3 afgegeven? 50 ml
• Wat is basale stofwisseling of grondstofwisseling?
• Basale stofwisseling is afhankelijk van de
temperatuur (koudbloedig / warmbloedig),
geslacht, leeftijd, lichaamsgewicht (lichaamsbouw)
en arbeid
• Wat is het verschil tussen een koudbloedig en
warmbloedig dier?
Koolstof (C)
Energiestromen
Komt voor in:
Lucht/atmosfeer
CO2, CO, CH4
Organische stoffen
C6H12O6
Vetten, eiwitten, koolhydraten
Fossiele brandstoffen (ook organische stoffen)
Steenkool, aardolie, aardgas
Koolstofkringloop
Koolstofassimilatie
Producenten
CO2
Glucose
Dissimilatie
Dissimilatie
Dissimilatie
Voortgezette
assimilatie
Andere
Organische
stoffen
Dode planten
Organische
stoffen
Reducenten
uitwerpselen
Dode dieren
Organische
stoffen
Consumenten
Stikstofkringloop
Vragen
?
Bedankt !!
Info:
www.ecoisonline.org
www.examenbundel.nl
www.biologiepagina.nl
www.asewsahai.com
[email protected]