thema 1: stofwisseling

THEMA 1: STOFWISSELING
HAVO 5
Boek biologie voor jou
Havo B deel 1
Stofwisseling
• Stofwisseling:
het totaal van alle
chemische processen in
een organisme.
• Organische stoffen: stoffen die afkomstig
zijn van een organisme
of van producten van
een organisme
Stofwisseling
• Anorganische stoffen:
stoffen die
voorkomen in
organismen en in
de levenloze
natuur.
Assimilatie
• Assimilatie:
de opbouw van organische
moleculen uit kleinere
moleculen.
• Doel:
vorming van organische
stoffen waaruit een
organisme bestaat.
Assimilatie
• Voor assimilatieprocessen is altijd energie
nodig.
• Die energie wordt vastgelegd in de
moleculen van de gevormde organische
stoffen.
• Energie die is vastgelegd in moleculen
noemen we chemische energie.
Dissimilatie
• Dissimilatie: afbraak van organische
moleculen tot kleinere
moleculen.
• Doel:
het vrijmaken van energie.
Dissimilatie
• Bij dissimilatie kan energie vrijkomen in
verschillende energievormen:
* kinetische energie
* warmte
* elektrische energie
* lichtenergie
adenosinetrifosfaat (ATP)
• De energie die vrijkomt bij dissimilatie
wordt niet meteen benut, maar wordt
tijdelijk vastgelegd in moleculen ATP.
• Een ATP molecuul bevat drie (tri)
fosfaatgroepen.
• Tussen de tweede en de derde fosfaatgroep
is veel chemische energie vastgelegd.
ATP
• Wanneer de derde fosfaatgroep van ATP
wordt afgesplitst, komt de chemische
energie vrij.
• Er ontstaat dan ADP (adenosinedifosfaat)
• De vrijgekomen energie wordt benut bij
levensprocessen.
• ADP en P zijn beschikbaar om weer energie
vast te leggen.
Enzymen
• Enzymen zijn stoffen die de chemische
reacties van stofwisselingsprocessen
katalyseren (versnellen).
• De stof(fen) waarop een enzym inwerkt,
noemen we een substraat.
• Een stof die bij een reactie ontstaat noemen
we een product.
Enzymen
• Een enzymmolecuul is substraatspecifiek.
• Het substraatmolecuul wordt aan het
enzymmolecuul gebonden.
• Er ontstaat een enzym-substraatcomplex.
• (zie afb. 4 en 5 op blz. 9 van je boek)
Enzymactiviteit
• Enzymactiviteit:
de snelheid waarmee
een enzym een reactie
versnelt.
• Deze kan worden uitgedrukt in hoeveelheid
substraat die per tijdseenheid wordt
omgezet of in hoeveelheid reactieproduct
die per tijdseenheid ontstaat.
Enzymactiviteit
•
•
•
•
•
•
•
De enzymactiviteit is afhankelijk van:
temperatuur
pH
(blz. 10 in je boek)
Minimum
Optimum
Maximum
Koolstofassimilatie
• Koolstofassimilatie: vorming van glucose
en zuurstof uit koolstofdioxide en water.
• Voor deze reactie is ook energie nodig.
• Koolstofassimilatie komt alleen voor bij
autotrofe organismen.
• Fotosynthese
• Bij bacterien komen ook andere vormen
voor.
Koolstofassimilatie
• Fotosynthese komt voor bij planten en
cyanobacterien.
• Deze organismen hebben bladgroen.
(chlorofyl).
• We noemen ze fotoautotroof.
Koolstofassimilatie
• Licht is een mengsel van alle kleuren licht.
• Lichtstralen verschillen in golflengte.
• Op een blad wordt vooral het groene licht
teruggekaatst en de overige kleuren uit het
zonlicht worden geabsorbeerd.
• De energie van het geabsorbeerde licht
wordt tijdelijk vastgelegd in ATPmoleculen.
Koolstofassimilatie
• Dus: bij fotosynthese wordt lichtenergie
vastgelegd als chemische energie in glucose
moleculen.
• Het absorptiespectrum van een stof geeft
aan in welke mate verschillende kleuren
licht door die stof worden geabsorbeerd.
Voortgezette assimilatie
• De glucose die bij fotosynthese is gemaakt
dient als grondstof voor de meeste andere
organische stoffen die in planten
voorkomen.
• De vorming van deze andere organische
stoffen wordt voortgezette assimilatie
genoemd.
Voortgezette assimilatie
• Bij voortgezette assimilatie in autotrofe
organismen kunnen uit glucose onder
andere koolhydraten, vetten en eiwitten
worden gevormd.
• Bij heterotrofe organismen kunnen uit
glucose alleen koolhydraten en vetten
worden gevormd.
Voortgezette assimilatie
• Koolhydraten:
– monosachariden
– disachariden
– polysachariden
Je moet voorbeelden van alle sachariden kennen!
Voortgezette assimilatie
• Vetten worden ook wel lipiden genoemd.
• Een vetmolecuul ontstaat als er een glycerol
molecuul en drie vetzuurmoleculen zich met
elkaar verbinden.
• Vetten hebben een warmte-isolerende
functie en dienen ook als reservestof.
Voortgezette assimilatie
• Eiwitten worden ook wel proteinen
genoemd.
• Eiwitten bestaat uit aminozuren.
• Door hun specifieke ruimtelijke structuur kunnen
verschillende eiwitten hele verschillende functies
hebben, bv. als enzymen, bouwstoffen of als
transportenzymen.
Dissimilatie
• Dissimilatie: chemische energie vrijmaken
uit organische stoffen.
• Zonder dissimilatie gaat een cel dood.
• In organismen wordt energie meestal
vrijgemaakt door dissimilatie van glucose.
• Dissimilatie kan aeroob en anaeroob
plaatsvinden.
Aerobe dissimilatie
• Bij aerobe dissimilatie (verbranding)
worden glucosemoleculen volledig
afgebroken.
• De vrijgemaakte energie wordt tijdelijk
vastgelegd in ATP moleculen.
Aerobe dissimilatie
• Reactievergelijking:
• C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + energie
• De aerobe dissimilatie van glucose vindt
voor het grootste gedeelte plaats in
mitochondrien.
Anaerobe dissimilatie
• De meeste organismen kunnen ook glucose
dissimileren zonder zuurstof.
• De glucosemoleculen worden dan niet
volledig afgebroken.
• De eindproducten bevatten nog veel
chemische energie
Anaerobe dissimilatie
• De vrijgekomen energie wordt eerst
opgeslagen in ATP moleculen.
• Gistcellen hebben wenig energie nodig. Ze
krijgen voldoende energie uit de anaerobe
dissimilatie van glucose.
Anaerobe dissimilatie
• Als eindproducten ontstaan alcohol
(ethanol) en koolstofdioxide. Dit proces
heet: alcoholgisting.
• Reactievergelijking:
• C6H12O6  2C2H6O (ethanol) + 2CO2 + energie
Anaerobe dissimilatie
• Melkzuurbacterien breken in een
zuurstofarme omgeving glucose af tot
melkzuur.
• Deze anaerobe dissimilatie wordt
melkzuurgisting genoemd.
Anaerobe dissimilatie
• Bij melkzuurgisting ontstaat geen
koolstofdioxide.
• Reactievergelijking:
• C6H12O6  2C3H6O3 (melkzuur) + energie.
Dissimilatie van vetten en
eiwitten
• Vetten worden bij de dissimilatie eerst
gesplitst in vetzuren en glycerol.
• Eiwitten worden bij dissimilatie eerst
gesplitst in aminozuren.
• Hierbij ontstaat ammoniak. Bij de mens
wordt dit omgezet in ureum.
Basale stofwisseling
• Basale stofwisseling: stofwisseling van een
organisme in rust.
• De intensiteit van de basale stofwisseling is
de snelheid waarmee deze
stofwisselingsprocessen plaatsvinden.
Basale stofwisseling
•
•
•
•
•
•
•
De intensiteit is o.a. afhankelijk van:
geslacht
leeftijd
lichaamsgewich
lichaamstemperatuur
tijdstip van de dag
jaargetijde
Stofwisseling in planten
• Fotosynthese vindt vooral plaats in de
bladeren.
• Via huidmondjes en luchtholten diffunderen
in en uit de bladcellen.
• Kennen afb. 31 op blz. 24 van je boek!
Stofwisseling bij planten
• De producten van de fotosynthese moeten
ook terechtkomen in de andere delen van de
plant.
• Transport van stoffen tussen cellen kan
plaatsvinden door: diffusie, osmose en actief
transport.
Stofwisseling bij planten
• Op deze manieren worden stoffen vervoerd
over kleine afstanden.
• Over grote afstanden vindt het transport
plaats door stroming.
• Dit transport vindt plaats via vaten.
Stofwisseling bij planten
• Anorganische sapstroom: het vervoeren van
water en ionen ,via houtvaten, van stengels
naar bladeren.
• Organische sapstroom: het vervoeren van
water en assimilaieproducten van bladeren
naar alle delen van de plant.
Anorganische sapstroom
• Voor fotosynthese is water nodig.
• Voor voortgezette assimilatie zijn
nitraationen nodig.
• Water en nitraationen worden door de
wortels opgenomen uit de bodem.
Anorganische sapstroom
• Het transport via houtvaten gebeurt tegen de
zwaartekracht in.
• Dit transport is het gevolg van verdamping van
water uit de bladeren en van capillaire werking.
• De cohesiekrachten waardoor de watermoleculen
bij elkaar blijven en de adhesiekrachten waarmee
de watermoleculen aan de houtvatwand worden
vasgehouden, zijn samen groter dan de
zwaartekracht.
Organische sapstroom
• Een groot deel van de gevormde glucose
wordt omgezet in zetmeel.
• ‘s nachts wordt zetmeel omgezet in
sacharose en via bastvaten afgevoerd naar
andere delen van de plant.
• De cellen nemen de sacharose actief op uit
de organische sapstroom.
Opslag van assimilatieproducten
• In elke plantaardige cel wordt een kleine
hoeveelheid assimilatieproducten
opgeslagen als reservestoffen.
• Grote hoeveelheden worden opgeslagen in
de cellen van de verdikte delen.
• Bij alle planten worden in de zaden ook
reservestoffen opgeslagen.
Opslag van assimilatieproducten
• Zetmeel wordt opgeslagen in
zetmeelkorrels.
• Glucose, fructose en sacharose zitten vooral
in het vacuolevocht.
• Eiwitten kunnen zijn opgelost in het
vacuolevocht of als aleuronkorrels in het
cytoplasma voorkomen.
Intensiteit van fotosynthese
• De intensiteit van fotosynthese is de snelheid
waarmee glucose wordt gevormd en zuurstof
vrijkomt.
• Afhankelijk van:
• kleur van het licht
• hoeveelheden CO2 en H2O
• temperatuur
• hoeveelheid bladgroen
De koolstofkringloop
• Afb. 47 op blz. 33 van je boek.
• Lucht bestaat voor ongeveer 0,03 % uit CO2
• Autotrofe organismen zijn in staat om met
deze hoeveelheid CO2 glucose te vormen.
• Autotrofe organismen worden ook wel
producenten genoemd.
De koolstofkringloop
• Autotrofe organismen worden gegeten door
heterotrofe organismen.
• Heterotrofe organismen worden ook wel
consumenten geneomd.
De koolstofkringloop
• Sommige dieren sterven zonder te worden
opgegeten.
• Zij worden afgebroken door bacerien en
schimmels.
• Deze worden ook wel reducenten genoemd.
De stikstofkringloop
• Afb. 49 op blz. 35 van je boek
• Planten nemen stikstof op uit de bodem in
de vorm van nitraationen.
• Stikstofassimilatie: uit nitraationen en
glucose worden stikstofhoudende
organische verbindingen opgebouwd.
De stikstofkringloop
• Consumenten scheiden stikstof uit met hun
urine.
• Reducenten breken organische
stikstofverbindingen af tot o.a. ammoniak.
• Nitrificerende bacterien
• Denitrificerende bacterien
• Stikstofbindende bacterien