Stofwisseling in de cel (basis)

• Biology
• Tertiary Education

Stofwisseling in de Cel

Vandaag

• Wat zijn cellen, moleculen en atomen.
• Wat is stofwisseling 
• Organische en anorganische stoffen
• Koolstofassimilatie
• Dissimilatie 
• Waarvoor gebruik je energie?

Atomen

Atomen zijn de kleinste deeltjes in het universum waaruit álles is opgebouwd.

Het woord komt van het oud-grieks en betekend "ondeelbaar"

Je kunt atomen níet delen.

Veel soorten atomen

Er zijn véél soorten atomen, de soort heeft te maken met hoeveel protonen er in de kern van het atoom zitten.

Zetten we die bij elkaar krijgen we:

Mix and match

Voegen we een aantal atomen bij elkaar krijgen we

Moleculen

Koolstofdioxide en water

Koolstofdioxide bestaat dus uit één koolstof atoom (C) en twee zuurstof atomen (O).

CO2

Water bestaat uit twee waterstof atomen (H) en een zuurstof atoom (O)

H2O

Maar er zijn ook grótere moleculen

Organische en anorganische stoffen

In celstofwisseling spelen twéé soorten stoffen een grote rol. Namelijk "Organische" stoffen en "Anorganische" stoffen.

Organisch

Anorganisch

• Grote moleculen
• Bevatten véél chemische energie
• Bevatten  ketens van koolstof atomen (C)
• In combinatie met waterstof atomen (H)
• Vaak zuurstof atomen (O) 

• Kleine moleculen
• Bevatten weinig chemische energie

Organisch

Anorganisch

• Glucose
  (C6H12O6) 
• Koolhydraten
  (lange glucose strengen)
• Alcoholen
  (C2H5OH) 
• DNA

• Water
  (H2O)
•  Ammoniak
  ( NH3)
• Natriumchloride / tafelzout
  (NaCl) 
• Koolstofdioxide 
  (CO2) 

Leg het verschil tussen Anorganische en Organische stoffen in je eigen woorden uit

Cellen

Alles  in het universum bestaat uit moleculen. 

Ook de cellen in jouw lichaam.

In die cellen vinden allerlei processen plaats om de cel in stand te houden. Zo wordt DNA gekopieerd, eiwit moleculen worden gemaakt etc.

Beweging

Ook in de spiercellen vinden er allerlei processen plaats op molecuul niveau. Bijvoorbeeld om te bewegen. 

Deze energie, voor cel processen, noemen we ook wel "bewegingsenergie".

Maar waar komt die energie vandaan?

Noem twee voorbeelden van bewegingsenergie.

Stofwisseling

Is precies wat het woord zegt:

Je wisselt één stof voor een andere.

Stofwisseling

Stofwisseling gebeurt in de cellen. 

hier spelen allerlei processen om de cellen in stand te houden.

(Deling, eiwitsynthese etc.)

Voor deze processen is energie nodig.

Stofwisseling

Door stofwisseling ontstaan er nieuw stoffen, sommige van deze stoffen zijn niet meer bruikbaar. Deze worden ook wel afvalstoffen genoemd.

Ook deze afvalstoffen moeten worden afgevoerd ook hiervoor is energie nodig.

Assimilatie en Dissmilatie

Assimileren is het proces van máken van grotere, organische, moleculen uit kleinere moleculen.

Dissimilatie is het bréken van grotere organische moleculen náár kleinere moleculen.

Assimilatie

Dissimilatie

• Kost energie
• Slaat energie op

Bijvoorbeeld:

Koolstofassimilatie 

Oftewel fotosynthese

• Levert energie 
• levert , vaak, afvalstoffen op

Bijvoorbeeld:

Glucosedissimilatie 

Autotrofe en heterotrofe organismen

De stofwisseling in cel verschilt bij autotrofe en heterotrofe organismen.

Autotroof en Heterotroof

Je hebt ooit geleerd dat Autotrofe organismen voor hun eigen eten zorgen.

Daarmee bedoelen we dat zij hun eigen "glucose moleculen maken

Autotroof

Heterotroof

Autotrofe organisme

Autotrofe organismen zijn uniek, zij zijn de enige die aan koolstof assimilatie kunnen doen (Fotosynthese)

Fotosynthese is het proces van lichtenergie omzetten in chemische energie.

Hiervoor wordt Koolstof gebruikt; vandaar koolstofassimilatie

licht energie

6Co2 + 6H2O      =>    C6H12O6 + 6O2 

CO2

H2O

C6H12O6

Fotosynthese

Fotosynthese vind plaats in de bladgroenkorrels van een plant, oftewel de chloroplasten.

Chloroplasten zien er zo uit van binnen. 

Aan de binnenkant zitten een soort platte cel organellen die fotosynthese kunnen faciliteren.

Voortgezette Assimilatie

Voortgezette assimilatie is eigenlijk Assimilatie met een assimilatie product.

Voortgezette assimilatie is bijvoorbeeld het assimileren van DNA, eiwitten, vetten, koolhydraten

Over het algemeen wordt dit gedaan met behulp van glucose.

Heterotrofe organismen

Heterotrofen organismen doen níet aan koolstofassimilatie. Daar hebben ze de chloroplasten niet voor.

Wel doen heterotrofen aan voorgezette assimilatie. De producten voor die voortgezette assimilatie verkrijgen zij uit voedsel producten.

Leg uit dat organismen die in staat zijn tot koolstofassimilatie "autotroof" genoemd worden

Koolhydraten

Koolhydraten zijn een product van voortgezette assimilatie:

- Monosachariden  enkelvoudige suikers met maximaal 6 C-atomen  Glucose

- Disachariden    twee sachariden ketens maltose, lactose en sacharose

- Polysachariden  meerdere sachariden ketens  zetmeel, glycogeen, cellulose

Sacharides

Suikers worden dus gevormd door koolstofassimilatie door autotrofe organismen.

Suikers bestaan uit C, H en O atomen.

Glucose levert de energie voor het opbouwen van de grotere moleculen.

Eiwitten

Eiwitten bestaan uit Aminozuren.

Er bestaan zo'n 22 aminozuren, waarvan wij er 13 zelf kunnen produceren ook wel de niet-essentiële aminozuren en 9 die wij niet kunnen maken essentiële aminozuren. 

Let wel: wij kunnen níet van de grond op een aminozuur produceren.

Aminozuren

Aminozuren bestaan uit:

• Centraal C-atoom
• Aminogroep (NH2)
• Carboxylgroep (COOH)
• H- atoom
• restgroep (Bijv. stikstof of zwavel)

Aminozuren

Aminozuren worden geproduceerd door planten met glucose en stikstofhoudende ionen.

Dit kost energie en die energie wordt geleverd door ATP.

Aminozuren

Alléén planten kunnen zélf aminozuren maken (met de grondstoffen).

Dieren kunnen alleen bestaande aminozuren om husselen en daarmee nieuwe vormen.

Vetten

Er zijn twee belangrijke groepen vetten:

Triglyceriden

en

Fosfolipiden.

Triglyceriden

Bestaan uit:

• 3 vetzuurmoleculen (CH2 moleculen eindigend op een carboxylgroep COOH)
• Verbonden met een glycerolmolecuul (3 C atomen en OH-groepen)

Fosfolipiden

Bestaan uit:

• 2 vetzuurmoleculen (CH2 moleculen eindigend op een carboxylgroep COOH)
• Verbonden met een glycerolmolecuul (3 C atomen en OH-groepen)
• één Fosfaat groep ( P)

Fosfolipiden

Spelen een belangrijke rol bij het in stand houden van de cel, zij vormen namelijk  het celmembraan.

Het kopje van een fosfolipide is hydrofiel, het trekt naar water toe.

Het staartje van een fosfolipide is hydrofoob, het draait weg van water.

Dat ziet er ongeveer zo uit. 

Het celmembraan bestaat uit twee lagen fosfolipiden. De hydrofiele kopjes draaien náár het water toe (Cytoplasma (binnen) en weefselvloeistof (buiten) ). 

Dit wordt een erg dynamisch proces waarbij die fosfolipiden blijven draaien. 

Hoe warmer het lichaam, hoe sneller ze draaien, hoe kouder hoe langzamer.

Cholesterol een ander vet , speelt een belangrijke rol in het reguleren van de snelheid.

Dissimilatie

assimilatie is het bouwen van grotere moleculen en kóst energie.

Dissimilatie is het "verbranden" van grotere moleculen en hier komt energie bij vrij.

Chemische energie

Organische stoffen bevatten in de bindingen tussen atomen erg veel chemische energie.

Die energie kan worden vrijgelaten door middel van een vebrandingsproces. Dat vebrandingsproces noemen wij ook dissimilatie.

Chemische energie

Wanneer de bindingen worden gebroken komen er twee soorten energie vrij:

Warmte 

en

Bewegingsenergie.

Bewegingsenergie

Bewegingsenergie gebruiken we voor álle cel processen.

Hier moeten namelijk allerlei moleculen voor bewegen.

Maar óók voor letterlijke beweging van het organisme (spiercellen worden korter = beweging van moleculen).

Warmte/chemische energie

Warmte energie gebruiken wij gedeeltelijk (houden ons lichaam warm) maar veel daarvan stralen wij ook uit en zijn we dus kwijt.

Dit noemen wij energieverlies.

Leg uit dat bij energieomzettingen in het individu niet alle energie wordt omgezet in chemische energie.
Welke andere energie wordt geproduceerd en is dat energieverlies?