T3/B1. Vrije en gebonden energie ATP

T3. Energie
B1. Vrije en gebonden energie
B2. Enzymen
B3. Aërobe dissimilatie van glucose
B4. Fotosynthese
B5. Andere assimilatie- en dissimilatieprocessen
B6. Kringlopen
EB7. Leren onderzoeken: Respiratoir quotiënt bepalen
EB8. ANW: Duurzame energie
EB9. Leren en werken: Onderzoeker in opleiding
V1. Chromatografie
V2. Stofwisseling bij sport
V3. Leren en werken
V4. Ideeën voor onderzoek
V5. Werken met de computer
Practica
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B1. Vrije en gebonden energie
Vrije energie: direct te gebruiken
Gebonden energie: zit opgeslagen in bijv. glucose
Verschillende typen reacties:
• Endotherm: in energie bij nodig
• Exotherm: komt energie bij vrij
Wet van behoud van energie:
Energie voor reactie = energie na reactie
bv. Auto: Benzine (100%) = beweging (45%) + warmte (55%)
bron: www.autotrack.nl
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B1. Vrije en gebonden energie
Organische stoffen: (herhaling thema ordening)
• Grote moleculen
• Bevatten altijd koolstof (C) en waterstof (H) atomen
• Meestal ook zuurstofatomen (O)
• Vaak ook stikstof (N), zwavel (S) en fosfaat (P) atomen
• Soms metalen; ijzer (Fe) of magnesium (Mg)
• Vb. glucose en DNA
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B1. Vrije en gebonden energie
Stofwisseling (metabolisme):
Assimilatie;
Het opbouwen van energiehoudende stoffen.
fotosynthese:
6CO2 + 6H2O + energie  C6H12O6 + 6O2
• Hierover meer in het volgende deel v/h hoofdstuk.
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B1. Vrije en gebonden energie
Stofwisseling (metabolisme):
Dissimilatie;
Het afbreken van energiehoudende stoffen.
verbranding: (omgekeerde fotosynthese)
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + energie
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B1. Vrije en gebonden energie
ATP (adenosine tri-fosfaat):
Belangrijke stof bij overbrengen van energie.
Is een tijdelijke energie opslag.
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B1. Vrije en gebonden energie
ATP  ADP + Pi + energie (warmte, beweging, enz)
+
+ energie
bioplek ATP
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B1. Vrije en gebonden energie
Energierijke elektronen
Moleculen:
• elektronen (negatief geladen)
• protonen (positief geladen)
• neutronen (geen lading)
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B1. Vrije en gebonden energie
Energieoverdracht via elektronen
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B2. Enzymen
B2. Enzymen (eiwitten)
Versnellen van reacties, hebben een lagere activeringsenergie
waarbij de energiedrempel omlaag gaat. Hierbij worden de
enzymen zelf, niet verbruikt.
Werken in op één stof => enzymen zijn reactiespecifiek.
Enzymactiviteit: hoe snel werkt een stof.
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B2. Enzymen
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B2. Enzymen
co-enzym: ion/molecuul of vitamine (uit voedsel) dat nodig is
om de reactie plaats te laten vinden. "co" = samen.
Invloed van de temperatuur:
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B2. Enzymen
Activering/remming enzymactiviteit
Activator: exhibitor
Remmer: inhibitor (blokkeert het enzym)
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B2. Enzymen
Negatieve terugkoppeling
Voldoende produkt? --> remming afbraak glucose
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B3. Aërobe dissimilatie van glucose
Verbranding waarbij zuurstof aanwezig is.
C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O
Hierbij komt 2870 kJ/mol aan energie vrij.
Van belang voor cellen:
• Geleidelijke dissimilatie
anders??
• Wegvangen van vrije elektronen  door acceptormolecuul
(het acceptormolecuul is NAD+)
• Vrijgekomen energie moet worden omgezet naar ATP.
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B3. Aërobe dissimilatie van glucose
Bestaat uit drie verschillende stappen:
1. Glycolyse
Vindt plaats in het grondplasma van de cel.
2. Citroenzuurcyclus (Krebscyclus)
Vindt plaats in de matrix van mitochondria.
3. Oxidatieve fosforylering (elektronentransportketen)
Vindt plaats op het binnenste mitochondriamembraan.
Elk proces wordt met behulp van BINAS uitgelegd.
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B3. Aërobe dissimilatie van glucose
Opdracht: Benoem de delen.
1:
2:
3: (het kleine rode bolletje)
4:
5:
6:
7:
8:
9:
10:
11:
12:
13:
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B3. Aërobe dissimilatie van glucose
Opdracht: Benoem de delen.
1: Kernlichaampje
2: Kernmembraan
3: Ribosomen
4: Blaasje
5: (R)ER
6: Golgi- apparaat
7: Microtubuli
8: (G)ER
9: Mitochondrium
10: Peroxisoom
11: Cytoplasma
12: Lysosoom
13: Centriolen
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B3. Glycolyse
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B3. Glycolyse
68B
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B3. Glycolyse - vragen
• In welk deel van de cel vindt deze reactie plaats?
• Hoe wordt de energie genoemd die nodig is de reactie op
gang te brengen?
• Als je energie moet toevoegen aan een reactie, wat voor
type reactie is het dan?
• Hoeveel ATP is er nodig om de reactie op gang te brengen?
• Hoeveel ATP ontstaat er bruto?
• Hoeveel ATP ontstaat er netto?
• Vindt deze reactie plaats wanneer er geen zuurstof
aanwezig is?
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B3. Citroenzuurcyclus
Gaat verder waar glycolyse
stopt wanneer O2 aanwezig is.
Decarboxylatie:
Afsplitsen van CO2
Per pyrodruivezuur ontstaan:
1 ATP
1 FADH2
4 NADH
In totaal 2 pyrodruivezuur uit
glycolyse dus totaal:
2 ATP
2 FADH2
8 NADH
Laatste 2 gaan naar ETK!
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B3. Citroenzuurcyclus
68C
animatie
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B3. Oxidatieve fosforylering
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B3. Oxidatieve fosforylering
68D
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
http://www.atpsynthase.info/old/FAQ.ht
ml
Alive Biology
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B3. Energieopbrengst 1 glucose molecuul
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B3. Overzicht dissmilatie
68A
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
Bladgroenkorrels nemen de lichtenergie op
Opname van water (H2O)
Lichtenergie
Vorming van glucose
Glucose naar
de bastvaten
Opname/afgifte van
koolstofdioxide (CO2)
en zuurstofgas (O2 )
door de huidmondjes
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
Fotosynthese wordt ook wel koolstofassimilatie genoemd.
6CO2 + 6H2O + energie => C6H12O6 + 6O2
Chlorofyl in chloroplasten absorbeert licht waardoor een
elektron in een hogere baan word geleid en dus meer energie
bevat. Een elektron wordt ‘aangeslagen’.
Éénmaal aangeslagen -> terug naar oorsprong
Hiervoor zijn drie manieren mogelijk om energie af te staan:
1. Warmte afgeven
2. Energie overdragen op ander chlorofyl
3. Elektron overdragen aan elektronen acceptor
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
Absorptiespectra
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
Absorptiespectra
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
Absorptiespectra
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
Absorptiespectra
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
Lichtreactie
Deze reactie vindt alleen plaats wanneer het licht is.
ADP wordt omgezet naar ATP (gebruikt om CO2 te koppelen)
NADP+ wordt omgezet naar NADPH (maakt een éénvoudig
suiker, één lange keten)
Bestaat uit twee fotosystemen die onafhankelijk van elkaar
kunnen werken.
Fotosysteem 1: P700 (pigment, opt 700 nm, rood)
Fotosysteem 2: P680 (pigment, opt 680 nm, oranje/rood)
Fotosysteem 2 doet als éérste zijn werk: fotolyse
H2O -> 2H+ en ½O2
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
Fotosysteem 1
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
Fotosysteem 2
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
Fotosynthetisch pigment
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
BINAS 69B1
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
Niet-cyclische fotofosforylering: membraanreacties
BINAS 69B2
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
Cyclische fotofosforylering: membraanreacties
BINAS 69B3
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
Donkerreactie (Calvincyclus)
Vindt plaats in de vloeistof
van chloroplasten.
Kan plaats vinden zonder dat
er licht aan te pas komt.
Stopt wanneer de lichtreactie
niet heeft plaatsgevonden.
Opdracht:
Waarom stopt de
donkerreactie wanneer de
lichtreactie niet heeft
plaatsgevonden?
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
Donkerreactie (Calvincyclus)
BINAS 69C
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B4. Fotosynthese
Overzicht
BINAS 69A
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B5. Andere assimilatie- en dissimilatieprocessen
Chemosynthese
Energie niet afkomstig uit
zonlicht maar uit energie
afkomstig van een bepaalde
chemische reactie.
Bijvoorbeeld:
Tubeworms
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B5. Andere assimilatie- en dissimilatieprocessen
Assimilatie van koolhydraten
Aan elkaar plakken van kleine bouwstenen tot grote ketens.
Het plakken gebeurd door water tussen de enkele bouwstenen
uit te halen. Dit proces wordt polymerisatie genoemd.
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B5. Andere assimilatie- en dissimilatieprocessen
Assimilatie van eiwitten
Het aan elkaar koppelen van aminozuren door er water
tussenuit te halen. Er ontstaat een peptidebinding tussen twee
aminozuren.
Planten maken zelf aminozuren.
Dieren kunnen dit niet!
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B5. Andere assimilatie- en dissimilatieprocessen
Assimilatie van vetten
Het aan elkaar koppelen van een glycerolmolecuul met een
vetzuurmolecuul door er water tussenuit te halen.
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B5. Andere assimilatie- en dissimilatieprocessen
Eiwitturnover
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B5. Andere assimilatie- en dissimilatieprocessen
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B5. Andere assimilatie- en dissimilatieprocessen
BINAS 68E
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B5. Andere assimilatie- en dissimilatieprocessen
Respiratoir quotiënt/Basaal metabolisme
RQ = aantal afgegeven CO2 moleculen
aantal opgenomen O2 moleculen
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B6. Kringlopen - koolstofkringloop
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B6. Kringlopen - koolstofkringloop
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B6. Kringlopen - koolstofkringloop
koolstofassimilatie
(fotosynthese)
CO2
producenten
glucose
dissimilatie
voortgezette
assimilatie
dissimilatie
andere
organische stoffen
reducenten
organische stoffen
consumenten
detritus
organische stoffen
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B6. Kringlopen - koolstofkringloop
BINAS 93G
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B6. Kringlopen - koolstofkringloop
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B6. Kringlopen - Stikstofkringloop
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B6. Kringlopen - stikstofkringloop
producenten
glucose
denitrificerende
bacteriën
NO3-
stikstofassimilatie
aminozuren
nitraatbacteriën
N2
bodem
NO2plantaardige
eiwitten
nitrietbacteriën
stikstofbindende
bacteriën
NH4+
NH3
eiwitten en
afbraakproducten
van eiwitten
rottingsbacteriën
(reducenten)
dode dieren
NH3
Ureum
Urinezuur
dierlijke eiwitten
dissimilatie
consumenten
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B6. Kringlopen - stikstofkringloop
• 80% in de lucht als N2
– ONBRUIKBAAR
• In sedimenten van zeeën en oceanen ook opslag.
• Belangrijkste proces:
– Stikstof fixatie door bacteriën ( & bliksem)
– Wortelknolletjes (symbiose)
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/B6. Kringlopen - stikstofkringloop
BINAS 93H
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
Verband assimilatie/dissimilatie
H4. Planten: blz. 128 – 129: Samenhang tussen diss/ass (OB; opdracht 14 t/m 17)
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
Verband assimilatie/dissimilatie
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/V1. Chromatografie
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/V2. Stofwisseling bij sport
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/V3. Leren en werken
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/V4. Ideeën voor onderzoek
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat
T3/V5. Werken met de computer
© 2009 Biosoft TCC - Lyceumstraat