Energie - Wikiwijs Maken

Thema 3: Energie
Boek: Biologie voor jou
VWO b2 deel 1
Vrije en gebonden energie
• Vrije energie komt vrij in de vorm van
warmte beweging (kinetische energie) licht,
elektrische stroom en geluid.
• Gebonden energie (potentiele energie) is te
beschouwen als opgeslagen energie.
• Om gebonden energie te krijgen, moet vrije
energie worden toegevoegd.
Vrije en gebonden energie
• Bij alle omzettingen van de ene
energievorm in de andere blijft de totale
hoeveelheid energie gelijk.
• We noemen dat de wet van behoud van
energie.
• Bij elke omzetting komt echter een deel van
de energie vrij als warmte. Deze energie
gaat voor de gebruiker verloren.
Vrije en gebonden energie
• Vrije energie kan ook worden gebonden in
chemische verbindingen, vooral in
organische stoffen.
• De in chemische verbindingen vastgelegde
energie wordt chemische energie genoemd.
• Om zo’n reactie te laten plaatsvinden is
vrije energie nodig.
Vrije en gebonden energie
• Reacties waarbij vrije energie wordt
vastgelegd in chemische energie, noemen
we endotherm.
• Reacties waarbij energie vrij komt, noemen
we exotherm
Organische stoffen
• Organische moleculen zijn groter dan
anorganische moleculen.
• Organische stoffen zijn koolstofverbindingen.
• Een organisch molecuul bevat naast het
element koolstof (C) altijd waterstof (H) en
vrijwel altijd zuurstof (O) en vaak de
elementen stikstof (N), zwavel (S) en fosfor
(P).
Assimilatie en dissimilatie
• Het geheel van chemische processen in een
organisme wordt stofwisseling
(metabolisme) genoemd.
• De opbouw van organische moleculen uit
kleinere moleculen wordt assimilatie
genoemd.
• De afbraak van organische moleculen wordt
dissimilatie genoemd.
Assimilatie en dissimilatie
• Planten en cyanobacterien zijn autotroof.
• Ze zijn in staat de organische stof glucose te
vormen uit CO2 en H2O. (koolstofassimilatie).
• Heterotrofe organisme zijn niet in staat hun
eigen organische stoffen te vormen.
ATP
• Het overbrengen van chemische energie van
de ene stof naar de andere stof vindt meestal
plaats via moleculen van de stof ATP.
• ATP is een nucleotide.
• Opbouw: ADP + P(i) + energie > ATP
• Afbraak: ATP > ADP + P(i) + energie
Energierijke elektronen
• De chemische energie bevindt zich vooral in
elektronen.
• Elektronen die in een ruime baan om de
atoomkern bewegen, zijn energierijk.
• Bij dissimilatiereacties worden energierijke
elektronen overgedragen aan
elektronenacceptoren (waterstofacceptoren)
Enzymen
• Enzymen katalyseren (versnellen) de
stofwisselingfsreacties zonder zelf te
worden verbruikt.
• De stof(fen) waarop een enzym inwerkt,
noemen we een substraat.
• Bij een evenwichtsreactie kan een enzym de
reactie in beide richtingen versnellen.
Enzymen
• Enzymen zijn eiwitten.
• In een bepaald deel van het enzummolecuul
bevindt zich een actief centrum.
• Het substraatmolecuul past hier precies op.
• Er ontstaat een enzym-substraatcomplex.
• Hierdoor zijn enzymen subsraatspecifiek.
Enzymen
• De snelheid waarmee een enzym een reactie
versneld, wordt enzymactiviteit genoemd.
• Soms hebben enzymen een co-enzym
nodig.
• Het eigenlijke enzym noemen we dan een
apo-enzym.
Enzymen
• De enzymactiviteit is afhankelijk van de
temperatuur
• van de pH
• en van chemische stoffen.
Aerobe dissimilatie van glucose
• Bij de aerobe dissimilatie van glucose
worden glucosemoleculen volledig
afgebroken, waarbij CO2 en H2O worden
gevormd.
• In cellen moet glucose zodanig aeroob
worden gedissimileerd dat de vrijkomende
energie wordt gebruikt voor de synthese van
ATP.
Aerobe dissimilatie van glucose
• Drie voorwaarden:
• Dissimilatie van glucose moet geleidelijk
plaatsvinden.
• Uit de glucose komen energierijke
elektronen vrij. Via een enzymsysteem komt
energie geleidelijk vrij en ontstaat er H2O.
Aerobe dissimilatie van glucose
• De energie die elektronen afstaan, moet
kunnen worden benut om ATP-moleculen
op te bouwen uit ADP en Pi.
• De aerobe dissimilatie vindt plaats in een
groot aantal stappen, die zijn te verdelen in
drie reactieketens.
Aerobe dissimilatie van glucose
• De glycolyse
• De citroenzuurcyclus
• De oxidatieve fosforylering
Fotosynthese
• De koolstofassimilatie die plaats vindt bij
foto-autotrofe organismen noemen we
fotosynthese.
• Voor fotosynthese is bladgroen nodig.
• Bladgroen is een verzamelnaam voor
fotosynthetische pigmenten.
Fotosynthese
• Fotosynthetische pigmenten absorberen
energie in (zon)licht.
• Deze energie wordt opgenomen door
elektronen in de pigmentmoleculen.
• Deze elektronen worden aangeslagen.
• Ze kunnen worden overgedragen aan een
acceptor, maar ook geleidelijk afstaan voor
de vorming van ATP.
Fotosynthese
• Deze reacties noemen we lichtreacties.
• De lichtreactie levert veel moleculen op die
veel chemische energie bevatten.
• M.b.v. deze energie wordt via een keten van
reacties glucosemoleculen opgebouwd.
• Dit zijn de donkerreacties.
Fotosynthese
• Het belangrijkste fotosynhetische pigment
is chlorofyl.
• Twee vormen:
• Chlorofyl a
• Chlorofyl b
Chemosynthese
• Chemosynthese: koolstofassimilatie m.b.v.
energie, verkregen uit de oxidatie van een
organische stof.
• Zwavelbacterien oxideren H2S tot S en
vervolgens tot H2SO4
• Nitrietbacterien oxideren NH3 of NH4+ tot
nitrietionen (NO2-)
Voortgezette assimilatie
• Voortgezette assimilatie: de vorming van andere
koolhydraten, eiwitten en vetten uit glucose.
• Hierbij is ATP de energiebron.
• Assimilatie van koolhydraten:
• Uit monosachariden worden disachariden
gevormd.
• Door polymerisatie worden polymeren gevormd.
Voortgezette assimilatie
• Assimilatie van eiwitten:
• Planten kunnen aminozuren assimileren uit
glucose en nitraationen. Dieren alleen uit andere
aminozuren.
• Eiwitturnover: eiwitten worden meestal
opgebouwd uit aminozuren die vrijkomen uit juist
afgebroken eiwitten.
• Assimilatie van vetten: opgeslagen als reservestof
Dissimilatie
• Anaerobe dissimilatie van glucose: alleen
glycolyse.
• Alcoholgisting: eindproduct van glycolyse
wordt omgezet in ethanol.
• Melkzuurgisting: pyrodruivezuur wordt
omgezet in melkzuur.
Dissimilatie
• Dissimilatie van eiwitten:
• eiwitten worden gesplitst in aminozuren
• van de aminozuren wordt de aminogroep
afgesplitst en omgezet in ammoniak.
• De overblijvende koolstofketen wordt
omgezet in pyrodruivezuur, azijnzuur of een
andere stof en verder gedissimileerd in de
citroenzuurcyclus.
Dissimilatie
• Dissimilatie van vetten:
• Vetten worden gesplitst in glycerol en
vetzuren.
• Glycerol wordt omgezet in pyrodruivezuur
• Van de vetzuren worden de C2-moleculen
afgesplitst en omgezet in azijnzuur.
RQ
• Respiratoir Quotient: aantal afgegeven CO2moleculen / aantal opgenomen O2moleculen.
• Basale stofwisseling: de stofwisseling van
een organisme in rust.
Kringlopen
• Je moet de koolstof en stikstofkringloop
kunnen beschrijven.
• Deze staat zeer helder in je boek!
• Zonde om letterlijk over te typen.
• Succes met blok 5.2!!!