Biologie voor jou – Samenvatting Thema 1

Biologie samenvatting
Thema 1 Stofwisseling §1 t/m §6
© Hanna van Elteren
§1.1 Verzuurde spieren
In de spieren vindt een omzetting plaats:
E chemisch uit glucose  E kinetisch
C6H12O6 + 6 O2 
6 CO2 + 6 H2O
Als spanning toeneemt, dus je gaat bijv. sporten, is er meer O2 nodig.
VO2-max: de maximale zuurstofopnamecapaciteit (in mL/kg)
Is het bepaalde moment van verzuring.
Is er niet voldoende O2? -> melkzuur -> spierpijn.
‘Zuurstofschuld’: de lever zet melkzuur om in C6H12O6, het enige probleem is dat dat pas kan
als er weer voldoende O2 is.
Sportershart: ‘vergroot’ hart, omdat het meer O2 op kan nemen.
§1.2 Stofwisseling in cellen
Stofwisseling (metabolisme): het geheel van het voortdurend opbouwen en afbreken in
cellen (chemische processen) van de organismen.
Organische stoffen:
- Afkomstig van organismen.
- Grote ingewikkelde moleculen.
- Min. 2 C-atomen (daarnaast H2O).
- O.a. koolhydraten, eiwitten en vetten.
Anorganische stoffen:
- Zowel in organismen voorkomend als in de levenloze natuur.
- Kleine eenvoudige moleculen.
- O.a. water, CO2, O2, zouten.
Autotrofe organismen:
- Kunnen organische stoffen maken uit anorganische stoffen.
- Geen andere organismen nodig voor voedsel.
- M.b.v. fotosynthese in bladgroenkorrels (chlorofyl).
- Dit zijn enkele bacteriën (Cyanobacteriën).
Heterotrofe organismen:
- Deze kunnen niet zelf organische stoffen maken.
- Hebben andere organismen nodig voor voedsel.
- Dit zijn schimmels, dieren en meeste bacteriën.
Chemische energie is energie die is opgeslagen in energierijke stoffen.
Assimilatie: opbouwen van organische moleculen uit kleinere moleculen (energie nodig)
Dissimilatie: verbranden: afbraak van organische moleculen (komt energie vrij)
Koolstofassimilatie is eigenlijk fotosynthese. Dit vindt alleen plaats in autotrofe organismen.
Ook voortgezette assimilatie, dit vindt plaats in zowel autotrofe als heterotrofe.
Bij voortgezette assimilatie wordt glucose gebruikt als grondstof voor andere koolhydraten,
vetten, eiwitten en DNA.
ATP: AdenosineTriFosfaat als energie in je lichaam.
ATP -> arbeid -> ADP + Pi -> opbouw m.b.v. fotosynthese of dissimilatie van organische
stoffen -> ATP
Fosforylering: ADP + Pi

ATP
§1.3 Enzymen
Enzymen zijn:
- Biokatalysatoren.
- Versnellen van reacties.
- Eiwitten.
- Worden gebruikt & niet verbruikt.
Er zijn 2 soorten:
1. Opbouwende
(assimilatie)
o.a. bij fotosynthese
2. Afbrekende
(dissimilatie)
o.a. bij verteringsprocessen
Enzymen bevatten een actief centrum (actieve centrum), dat een specifieke ruimtelijke
structuur heeft. Er is maar 1 stof die daarop ‘past’ en daarmee reageert: substraat.
Dit vormt dan een enzym-substraatcomplex (E-S-complex).
Een stof die ontstaat uit de reactie tussen een enzym en substraat, dit heet product.
Naamgeving:
Substraat eindigt op: -ose
Enzym eindigt op:
-ase
Het kan ook zo zijn dat een enzym, voor zijn werking een ander molecuul nodig heeft: cofactor.
Het enzymmolecuul heet dan apo-enzym.
Maar als de cofactor organisch is, dan wordt het enzym co-enzym genoemd.
Om een product te verkrijgen tussen een enzym & substraat moet er een bepaalde
energiedrempel overstreden worden. De energie die moet worden toegevoegd heet
activeringsenergie. Hierdoor krijg je dus dat de reactie sneller verloopt en er meer botsingen
plaatsvinden en er een reactie op gang komt.
Dus, reactie-energie: energie die vrijkomt uit de reactie.
Onder normale omstandigheden is de activeringsenergie die nodig is, vrij hoog.
Een enzym verlaagt de activeringsenergie die nodig is!
De snelheid waarmee een enzym een reactie versnelt noemen we enzymactiviteit (in
substraat omgezet per tijdseenheid of in hoeveelheid reactieproduct per tijdseenheid.)
Invloed op de enzymactiviteit
1) Tempratuur
Hoe warmer, hoe sneller de moleculen reageren, meer botsingen, meer reactie.
Maar (!) bij een bepaalde tempratuur denatureren enzymen.
Denatureren: het verlies van de ruimtelijke structuur van een bepaalde stof, bijv. een
eiwit/enzym, waardoor eigenschappen en werking sterk veranderen.
2) pH
bij een sterk afwijkende pH vindt ook denaturatie plaats.
3) Enzym- en substraatactiviteit
Hogere enzym- en substraatactiviteit, meer botsingen, meer reactie.
Dit gebeurt tot ‘Point of Saturation’ = verzadiging)
Een stof die de enzymactiviteit versnelt heet activator. Een stof die deze verlaagt heten
remstoffen.
Groter geheel van stofwisselingsreacties noemen we reactieketens.
§1.4 Koolstofassimilatie
Fotosynthese is een proces waarin water, koolstofdioxide en licht worden omgezet in
glucose en zuurstof:
6 H2O + 6 CO2 + licht

C6H12O6 + 6 O2
Autotrofe organismen die licht gebruiken voor deze reactie, noemen we foto-autotroof. Dit
zijn voornamelijk planten en bacteriën, want deze bevatten chlorofyl.
Opbouw:
Chloroplast -> membraan chloroplasten -> chlorofyl -> granum (stapeling thylakoïden) ->
thylakoïden (rondom stroma van chloroplast) -> lumen
Beperkte factor: factor die de max. intensiteit van de fotosynthese bepaald.
Fotosynthese bestaat uit:
Lichtreactie:
- 2 systemen die licht gebruiken.
- Dit vindt plaats op het membraam van een thylakoïd.
Donkerreactie:
- Vindt plaats in licht, maar heeft dit niet nodig.
- Dit vindt plaats in het stroma van de chloroplast.
Fotosystemen lichtreactie
Fotosysteem II
Het chlorofylpigment in het thylakoïdmembraam absorbeert een foton (=lichtdeeltje), hierna
raakt de foton in een ‘aangeslagen toestand.’
Het chlorofylmolecuul (P680) geeft het elektron af aan een elektronen-acceptator
(feofytine). Elektronen met hoge energie komen in een keten van redoxreacties terecht, ook
wel elektronentransportketen genoemd (ETC)
Daarna:
- Water wordt gesplitst in protonen, elektronen en O2: dit proces heet fotolyse.
- Protonen en elektronen worden gebruikt voor het maken van ATP & NADPH.
- O2 is voor de rest overbodig.
Elektronen komen uit
in Fotosysteem I om
NADPH te vormen.
In cytochroom-bf
(ATPsynthase) zijn
elektronen triggers
om de H+-jes ‘binnen
te laten’ om zo ATP te
vormen uit ADP + Pi
en H+-jes worden
gebruikt om NADPH
te vormen, deze H+jes worden vervoerd
door een e-.
Er is cyclische fosforylering, omdat de elektron na het afstaan van de H+ weer terugkeert
naar zijn oorspronkelijke plaats van het fotosysteem!
De lichtreactie moet 12x plaats vinden om de donkerreactie plaats te laten vinden!
12 H2O + 12 NADP + 18 ADP + 18 Pi + licht  12 NADPH + 18 ATP + 6 O2
Dit gaat naar de donkerreactie!
Donkerreactie (= Calvin-Cyclus)
6 CO2 + 12 NADPH + 18 ATP 
C6H12O6 + 12 NADP + 6 H2O + 18 ADP + 18 Pi
Maar je hebt ook Chemosynthese:
Hierbij wordt gebruik gemaakt van energie dat beschikbaar komt bij oxidatie van
anorganische stoffen.
Dit komt voor bij bepaalde bacteriën, deze noemen we chemo-autotroof. Deze bacteriën
vormen de basis van het diepzee-ecosysteem. (chemo-autortrofe zwavelbacteriën)
2 H2S + O2

2 S + 2 H 2O + 3 O 2
2 H2O + 2 S + energie

2 H2SO4 + energie
Zo ook nitriet- & nitraatbacteriën: nitrificerende bacteriën.
§1.5 Voortgezette assimilatie
Voortgezette assimilatie: het opbouwen van grotere moleculen uit glucose & andere
stoffen. Dit vindt plaats in levende cellen.
Dit proces kost energie (endotherm -> ATP), maar wordt geleverd door dissimilatie
(verbranding van C6H12O6).
Stoffen die gevormd worden door voortgezette assimilatie zijn onder andere:
- Koolhydraten
o Monosachariden: bijv. glucose & fructose
Van ringvormige glucose: α-vorm & β-vorm.
Het verschil tussen deze twee is de plaatsing van de OH-groep aan het 1e Catoom.
Een α-vorm glucose molecuul & fructose vormen sacharose (riet-/bietsuiker). Dit
is een condensatiereactie: assimilatiereactie met water: het afsplitsen van klein
molecuul.
o Disachariden: uit 2 monosachariden vormt zich 1 disachariden. Bijv.
sacharose, maltose (zorgt voor afbreking van zetmeel.)
o Polysachariden: bijv. zetmeel (amylose), glycogeen, cellulose (celwanden van
planten).
Polymerisatie: d.m.v. condensatiereacties lange ketens glucose vormen,
hieruit ontstaan polysachariden.
Koolhydraten zijn belangrijke brandstoffen: 1 gram koolhydraten -> 17 kJ energie. Het kan
ook dienen als een bouwstof.
- Eiwitten (proteïnen)
Dit zijn hele belangrijke bouwstoffen, ze zijn het bestandsdeel van o.a. cytoplasma,
kernplasma en antistoffen.
Functie:
o Enzymen versnellen chemische reacties in cellen.
o Hormonen regelen processen in het lichaam.
o Transporteiwitten regelen het transport van stoffen.
o Receptoreiwitten zitten in celmembranen en reageren o.a. op hormonen.
o Structuureiwitten dienen als bouwstof.
o Plasma-eiwitten zijn een deel van het bloedplasma.
Eiwitmoleculen zijn opgebouwd uit een groot aantal aan elkaar gekoppelde aminozuren
(polymeer). Aminozuren bestaan uit C-atomen, een amino-groep (-NH2), carboxylgroep (COOH), H-atomen en een restgroep.
Aminozuren die niet door de mens gevormd kunnen worden en dus in voedsel voor moeten
komen noemen we essentiële aminozuren. Niet-essentiële aminozuren kunnen in de lever
gevormd worden uit andere aminozuren.
Als NH2 (1) + COOH (2) een binding aangaan heet dit een peptidebinding. Gebeurt dit 2x:
dipeptidebinding, meer dan 2x: polypeptidebinding. Deze laatste twee vormen zich door
dehydratiereactie: het onttrekken van water.
De opbouw van een eiwit is als volgt (Binas 67C):
Primaire structuur -> secundaire - -> tertiaire - -> quartaire
Aminozuurvolgorde
polypetitde keten
α –helix spiraal
meerdere polypetitde ketens
- Vetten (lipiden)
Deze zijn opgebouwd uit glycerolmolecuul en drie vetzuurmoleculen, dit bij elkaar heet
triglyceride.
Vetten die als functie hebben hormoon te worden heten steroïdhormonen (oestrogenen,
testosteron)
Verzadigd vetmolecuul
Heeft max. aantal H-atomen en enkele bindingen + een recht vorm. Dit zijn vooral dierlijke
voedingsmiddelen (bijv. cholesterol)
Onverzadigd vetmolecuul
Niet max. H-atomen, heeft dubbele binding en geen rechte vorm (vertakking). Dit zijn
plantaardige vetten zoals vis & olie.
Essentiële vetzuren
Deze moeten voorkomen in voeding. Ze dienen als:
- Brandstof ( 1 g vetten -> 38 kJ energie)
- Bouwstoffen (vitamines en hormonen)
In een fosfolipide, het grootste bestandsdeel van celmembranen, is één vetzuur vervangen
door een fosfaatgroep.
§6 Dissimilatie
Dissimilatie van glucose met zuurstof noem je aerobe dissimilatie of verbranding.
Tijdens dit proces wordt de energie uit glucose omgezet in ATP.
1) Glycolyse (= glucose omzetten in pyrodruivenzuur (pdz)
Het glucosemolecuul wordt gesplitst in twee moleculen pyrodruivenzuur (C3H4O3). Dit vindt plaats in
het cytoplasma. Het kost activeringsenergie (2 ATP). H+ en elektronen worden vrijgemaakt bij
vorming van pdz, deze worden weer verder gekoppeld aan 2 NAD -> 2 NADH,H+ (transpostmolecuul).
Er komt weer 4 ATP vrij, het netto van deze reactie is dus 2 ATP winst.
C6H12O6 + 2 NAD + 2 ADP + 2 Pi → 2 Pyrodruivenzuur + 2 NADH + 2 ATP
2) Decarboxylering (= afsplitsen van CO2)
Hier wordt het pdz een CO2 afgesplitst, dit vormt dan azijnzuur. Azijnzuur bindt zich aan het COenzym A, dit vormt acetyl CO-enzym A = actief azijnzuur. Dit is nodig voor de citroenzuurcyclus.
2 Pyrodruivenzuur + 2 HSCoA + 2 NAD → 2 Acetyl-CoA + 2 NADH + 2 CO2
3) Citroenzuurcyclus/Krebscyclus (Anaeroob) (2X)
Hier wordt citroenzuur gevormd en verder afgebroken tot CO2 moleculen. Vindt plaats in de
mitochondriën. De energie uit glucose wordt gebruikt voor de vorming van energierijke elektronen,
gebonden aan NADH en FADH2. (elektronenacceptoren). Ook GTP komt voor, wordt gevormd uit GDP
+ Pi, de energie vanuit dit molecuul kan ook worden overgedragen aan ATP.
2 Acetyl-CoA + 6 H2O + 6 NAD + 2 FAD + 2 ADP + 2 P →
2 CoA + 6 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP + 4 CO2
4) Oxidatieve fosforylering
Hierbij staan energierijke elektronen hun energie geleidelijk af voor de synthese van ATP. Dit is het
aerobe deel van dissimilatie. Energiearme elektronen en waterstofionen worden uiteindelijk
gebonden aan zuurstof.
10 NADH2 + 2 FADH2 + 34 ADP + 34 P + 6 O2 → 34 ATP + 12 H2O + 10 NAD + 2 FAD *
De totaalreactie van Aero dissimilatie is dus:
C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O + 38 ADP + 38 P → 6 CO2 + 12 H2O + 38 ATP
*Er zijn 2 ATP moleculen nodig om twee NADH moleculen te vervoeren van het cytoplasma dat door
de glycolyse is ontstaan naar de mitochondriën. Dan blijven er 36 ATP netto over.
Dissimilatie van glucose kan ook plaatsvinden zonder zuurstof, dit noem je dan anaerobe dissimilatie
ofwel gisting.
Er zijn 2 problemen die opgelost moeten worden:
- Pyrodruivenzuur is giftig.
- NAD+ zit vol H -> NADH,H+ moet weer NAD worden.. Waar blijven de H+-jes dan?
De H+-jes en elektronen van NADH,H+ worden gekoppeld aan pdz om zo melkzuur te vormen.
Melzuurbacteriën zijn verantwoordelijk voor deze reactie. Dit proces heet ook wel melkzuurgisting.
Gisten zetten pdz om in ethanol. Dit proces wordt alcoholgisting genoemd. Er vindt dan eerst
decarboxylering plaats: een van de drie koolstofatomen van pdz wordt afgesplitst, hierbij ontstaat
koolstofdioxide. Hierna vindt een reactie plaats waarbij NADH wordt omgezet in NAD+.
Dan heb je ook nog aerobe dissimilatie van eiwitten, koolhydraten en vetten:
Basale metabolisme (de grondstofwisseling): processen die plaats vinden in ons lichaam, die altijd
door gaan. Bijv. hartslag, ademhalingsbewegingen, etc. Ook wel processen die in rust doorgaan. Kan
worden bepaald door de hoeveelheid zuurstof het individu in rust gebruikt.
Homoiotherm: als vogels of zoogdieren min of meer een constante lichaamstemperatuur hebben.
Polikilotherm: de meeste die in of meer dezelfde lichaamstemperatuur hebben als die van
omgeving.