Herhaling uit leerjaar 1_Biomoleculen en Celademhaling

• Biologie
• MBO
• Studiejaar 1

H5 

• Opbouw
• Biologische eigenschappen
• Functie          

H6 

Biomoleculen

In de praktijk: 

• Aantonen biomoleculen met indicatoren
• Vaststellen welke biomoleculen in levensmiddelen aanwezig zijn. 

Enzymen

In de praktijk: 

• Invloed van temp, zuurgraad (pH) en conc op werking enzymen
• Aantonen 'verterings'enzymen in bacteriën
• Gebruik van enzymen als gereedschap

Biomoleculen bij rode pijl behandelen. 

. 

Wat zijn organische moleculen?

Moleculen die koolstof bevatten. 

Wat zijn anorganische moleculen?

Moleculen die geen koolstof bevatten

CO2: schakel tussen organische en anorganische moleculen

CO₂: Geen organisch molecuul ondanks dat het wel koolstof bevat.

CO₂ vormt de schakel tussen organische en anorganische moleculen. 

H5.1: Inleiding biomoleculen

Wat zijn biomoleculen?

Organische moleculen (koolwaterstoffen) in levende cellen.

Organische moleculen die voorkomen in levende cellen zijn:

• Koolhydraten- suikers
• Eiwitten- proteïnen
• Vetten-    lipiden
• Nuceïnezuren

H5.2: Koolwaterstoffen

Een koolstofatoom (C) kan met veel elementen verbindingen aangaan. 

• C, H, O en N

Als een C-atoom bindt met andere C atomen, ontstaat er een

Verbindingen die voornamelijk uit C en H bestaat worden koolwaterstoffen genoemd. 

 

polymeer

Een polymeer is een kralenketting opgebouwd uit kralen die samen een 'ketting' vormen. 

In vaktaal: 

Een polymeer is een groot organisch molecuul opgebouwd uit monomeren die gelijk of soortgelijk zijn. 

Maak de opmerking:

De biomoleculen zijn polymeren.

* Koolhydraten

* Eiwitten

* Vetten

* Nucleïnezuren. 

5.3 Koolhydraten (suikers)

Algemeen

• Opgebouwd uit de elementen C, H en O
• Algemene molecuulformule: (CH₂O)_n 

Functies:

• Energieleverancier
• Opslag reservevoedsel
• Bescherming
• Stevigheid planten
• Communicatie tussen cellen

Indeling koolhydraten in 3 groepen. 

Monosachariden/ enkelvoudige suikers

Disachariden

Dit zijn 2-voudige suikers. 

Dat wil zeggen; ze zijn opgebouwd uit 2 monosachariden. 

Er zijn 3 disachariden belangrijk voor de mens.

• Maltose / moutsuiker (2x glucose)
• Lactose / melksuiker (glucose + galactose)
• Sucrose /  sacharose (glucose + fructose)

Polysachariden

Zijn meervoudige suikers. 

Dat wil zeggen: polymeren van monosachariden

De 'kralenketting', kan wel uit meer dan 1000 monosachariden bestaan. 

Bekende polysachariden zijn:

• Zetmeel
• Glycogeen
• Cellulose

Tijdens het filmpje wordt 2 keer gestopt.

Op deze momenten komt een vraag in beeld die studenten kunnen beantwoorden. 

01:45

I: Een monosacharide is een monomeer van een
polysacharide
II: Een disacharide bestaat uit 2 monosachariden

1. I is juist
2. II is juist
3. I en II zijn juist
4. I en II zijn onjuist

02:04

Hoe heet de reactie waarbij een glucose molecuul wordt afgesplitst van zetmeel?

1. Condensatie-reactie
2. Hydrolyse-reactie

5.4 Eiwitten (Proteïnen)

Algemeen

• Opgebouwd uit aminozuren
• Belangrijkste bouwstoffen voor een cel
• Het zijn net als de meeste koolhydraten polymeren

Typen eiwitten

Zie ook tabel 5.1 pagina 94

• Enzymen
• Structuureiwitten
• Opslageiwitten
• Transporteiwitten
• Hormonen
• Receptoreiwitten
• Contractiele eiwitten
• Afweereiwitten

5.4.1 Aminozuren

• Bestaan uit C, H, O, N en soms S

• Bouw van aminozuur
• H-atoom
• Amino- groep (NH2)
• Carboxyl- groep (COOH)
• Restgroep (side chain of zijketens)

Aminozuren

• 28 verschillende restgroepen = 28 verschillende az

Aminozuren

• De mens heeft 22 verschillende aminozuren nodig. 
• De mens kan 12 aminozuren zelf maken
• De mens kan 10 aminozuren niet zelf maken, dit zijn 

  

Essentiële aminozuren

Dit zijn aminozuren zie de mens niet zelf kan maken. 

Deze aminozuren zitten in onze voeding.  

5.4.2 Di-, tri,- en polypeptiden

Aminozuren worden aan elkaar gekoppeld tot eiwit

Monopeptide (= az)        Dipeptide        Tripeptide         polypeptide

Alle 22 verschillende soorten aminozuren worden aan elkaar gekoppeld tot een eiwit, maar.........

in verschillende volgorde en aantallen

Hoeveel mogelijkheden?

• Als je dipeptiden wilt maken dan zijn er 222 variaties mogelijk
• Als je een polypeptide van 100 az wilt maken, dan zijn er 10022 variaties mogelijk

Deze variaties zorgen voor veel typen

eiwitten met elk hun eigen functie

5.4.3 Van polypeptiden tot eiwitten

• Eiwitten zijn opgebouwd uit polypeptideketens
• De ketens zijn op ingewikkelde wijze gevouwen

Primaire structuur

• Lange keten van aminozuren

Secundaire structuur

• Spiraal structuur (zoals je een elastiekje opdraait)

Tertiaire structuur

• Polypeptide opgevouwen tot een ruimtelijke structuur (vergelijkbaar met een elastiekje die vanzelf nog eens draait)

Quarternaire structuur

• Als meerdere tertiaire structuren om elkaar zijn gevouwen. 

(Leg de opgedraaide elastiekjes bijelkaar) 

Gebruik elastiekjes om de begrippen zichtbaar te maken voor de student

5.4.4 Denaturatie van eiwitten

• Ruimtelijke structuur gaat stuk
• Dit is irreversibel/ onomkeerbaar
• Functie gaat verloren
• Temperatuur
• pH
• Zoutconcentratie

H6.1: Inleiding enzymen

enzym

Substraat

De stof die omgezet wordt in een (bio)chemische reactie

Product

De stoffen die ontstaan bij een (bio)chemische reactie

Deze slide is gewoon een algemeen plaatje. 

• Even aangeven dat de cartoon een chemische reactie is. 
• Dat het enzym de omzetting mogelijk maakt en zelf niet wordt verbruikt = katalysator
• Dan gelijk naar de volgende slide met filmpje.

6.2: Werking van enzymen

Wat zijn enzymen:

• Eiwitten (zie H5.4)
  
• Bezitten een ruimtelijke structuur (vouwing; H5.4.4)
  
• Deze structuur is van groot belang voor de werking
  
• Zijn biologisch actief = versnellen een biochemische reactie
  
• Worden zelf niet verbruikt tijdens de reactie
• Hebben een co-factor nodig om goed te kunnen werken

Co-factor

• Is een hulpstof die bijdraagt aan de juiste ruimtelijke structuur van het enzym (eiwit)
• Meestal zijn dit vitaminen (= organisch dan co-enzym) of metaal-ionen (= anorganisch, dan activator)

(micro-nutriënten H14.3.2)

6.2.1: Het sleutel slot model

• Elk enzym past op 1 substraat

      = substraatspecificiteit

• Het substraat bindt op de actieve plaats van het enzym
• Vormen een complex
• Het substraat splitst in producten of substraat wordt opgebouwd (afb. 6.1 pag 111)
• Het enzym komt los en kan weer ingezet worden

6.3: Invloed van de temp. op enzymen

Algemeen:

Als de temperatuur stijgt, neemt activiteit van een molecuul toe 

• Is dit bij enzymen ook het geval? 

Namen van ingelogde studenten komen in het wiel te staan. 

Door te draaien krijgt iemand een beurt om antwoord te geven op de vraag. 

Bij verhoging van de temperatuur stijgt de reactiesnelheid, maar niet onbeperkt. Leg uit. 

Minimumtemperatuur

De laagste temp. waarbij het enzym nog actief is

Optimumtemperatuur

Temp. waarbij enzym het best functioneert

Maximumtemperatuur

De hoogste temp. waarbij een enzym nog actief is. Boven deze temp. is het enzym niet meer actief. Eiwitten denatureren bij hoge temp. 

Verwijs eventueel naar de praktijk. 

In de grafiek het verband tussen enzymactiviteit en temperatuur. 

Welke bacteriegroep past bij welke curve? 

Mesofielen

Thermofielen

Psychrofielen

6.4: Invloed van de zuurgraad op enzymen

Eiwitten: 

• Hebben een ruimtelijke structuur.
• Wordt bepaald door de rangschikking van de aminozuren
• De zuurgraad heeft invloed op de ruimtelijke structuur en de activiteit van het enzym

Verwijs eventueel op de praktijk

Invloed van de zuurgraad op het enzym is vergelijkbaar met de invloed van de temperatuur op het enzym

Gegeven: 

2 enzymen en 2 curves. Het enzym pepsine komt voor in de maag. Het enzym amylase zit in ons speeksel. Zet de enzymen op de juiste plek.

Pepsine

Amylase

Optimale omstandigheden voor enzymen

• In ons lichaam is 37 C de optimale temp voor de enzymen

• Het optimum voor de pH is voor elk enzym verschillend

• Dit hangt voornamelijk af van de locatie in het lichaam

Dit filmpje laten zien als herhaling 'de cel'. 

• Behandelde biomoleculen koppelen aan de organellen. 
• Kern: nucleïnezuren (DNA/ RNA)
• Ribosomen: eiwitproductie
• Ruw ER: eiwitten met functie buiten de cel (extracellulaire enzymen)
• Glad ER: productie van lipiden.
• Mitochondriën: energiecentrales. 

H7 Celstofwisseling

H7.1  Celstofwisseling

Metabolisme

Het totaal aan (bio)chemische reacties die in de cel plaatsvinden.

Celstofwisseling = metabolisme

Hierbij spelen biomoleculen een sleutelrol

???

Koolhydraten

???

Nucleïnezuren

???

Vetten

???

Eiwitten

De spinner is bedoeld om studenten antwoord te laten geven op de vraag:

• Welke biomoleculen zijn er? 

Stukje herhaling

Metabolisme bestaat uit 2 processen

Anabolisme	Katabolisme
Is een energieverbruikend proces	Is een proces waarbij energie vrijkomt

In welk celorganel vinden chemische reacties plaats?

Mitochondriën

Metabolisme

Vraag: 

Anabolisme kost energie.

• Hebben planten en dieren dezelfde energiebron? 

Energiebronnen

• Planten/ Algen/ cyanobacteriën gebruiken de zon als energiebron (fotosynthese)
• Alle andere organismen gebruiken chemische verbindingen als energiebron (eten)

Even samenvatten

• Celstofwisseling = metabolisme
• Metabolisme = anabolisme + katabolisme
• Anabolisme kost energie
• Katabolisme levert energie
• Energiebronnen: zonlicht, chemische verbindingen
• Maar wat is ENERGIE? 

Anabolisme

Katabolisme

Levert energie

Kost energie

Dissimilatie

Assimilatie

Fermentatie

Energie kringloop: ADP- ATP 

Celstofwisseling: even samenvatten

• ATP is de (batterij) energietransporteur voor de celstofwisseling. 

H7.4 Celademhaling (=katabolisme)

Welk type reactie zien jullie hier? 

Stuur aan de hand de reacties van de studenten aan op:

• Dit is een 'verbrandingsreactie'. Energie wordt vrijgemaakt uit biomoleculen.
• Wat is het verschil tussen celstofwisseling en celademhaling?
• Celstofwisseling is het totaal aan reacties m.b.t. anabolisme en katabolisme
• Celademhaling is de verbranding van organische moleculen (voedsel). Hierbij komt energie vrij.

In welk celorganel vindt 'verbranding' plaats?

1. Kern
2. Endoplasmatisch reticulum
3. Mitochondriën
4. Golgi- apparaat

Verbrandingsreactie. 

Studenten laten terugdenken aan chemie.

Daar hebben ze verbrandingsreacties kloppend gemaakt. 

Periode 1. 

Celstofwisseling = katabolisme en anabolisme

Celademhaling = katabolisme; levert ATP

"Verbranding" van voedsel m.b.v. zuurstof

Voedsel (biomoleculen)= suikers, eiwitten en vetten

O2 + C6H12O6         ATP  + H2O  +  CO2

6O2 + C6H12O6         ATP  + 6H2O  +  6CO2

Hoe wordt de chemische energie uit glucose gehaald en omgezet in ATP? 

1: Vorming 36 ATP: verbranding (met zuurstof)

2: Vorming 2 ATP: fermentatie (zonder zuurstof)

Afbraak glucose

• Afbraak glucose o.i.v. enzymen
• Glucose is rijk aan potentiele energie
• Katabole of anabole reactie? 
• Zie in je boek figuur 7.5 (pagina 126)

H7.4.3 Drie fasen van de celademhaling

Vorming ATP uit koolhydraten (glucose)

Aërobe dissimilatie; aanwezigheid van O2

1: Glycolyse

2: Citroenzuurcylus/ Krebscyclus

3: Electronentransportketen

1: Glycolyse (afb. 7.11)

• De 1ste stap in de afbraak van koolhydraten 
• Er ontstaan 2 moleculen ATP
• Er ontstaan 2 moleculen pyrodruivenzuur (pyruvaat) en vervolgens azijnzuur
  
• De glycolyse vindt plaats in het cytoplasma. 

2: Citroenzuurcyclus (afb.7.11)

• De tweede stap in de afbraak van koolhydraten 
• Er ontstaan 2 moleculen ATP
• Er ontstaan 6 moleculen CO2
  
• De citroenzuurcyclus vindt plaats in de mitochondriën. 

3: Elektronen transportketen

• De derde stap in de afbraak van koolhydraten 
• De elektronendragers dragen de elektronen over op O2
• O2 (ingeademd)  vormt samen met de H+ H2O
• Daarbij ontstaan 32 moleculen ATP en warmte
• Het elektronentransport vindt plaats in de mitochondriën. 
  

Samenvatting: Aerobe dissimilatie van glucose 

• O₂ wordt ingeademd en gebruikt voor de verbranding.
• Verbranding in 3 stappen

1.  Glycolyse                                      2ATP
2. Citroenzuurcyclus                      2ATP
3. Elektronen transportketen    32ATP

Toon nogmaals het filmpje 

ATP en dissimilatie

H7.5 Fermentatie

Anaerobe dissimilatie: Afbraak glucose zonder O2

Er zijn 2 vormen van fermentatie behandeld

• Alcoholfermentatie (gisting)
• Melkzuurfermentatie

Fermentatie werkt zonder citroenzuurcyclus

 en zonder elektronentransportketen

Leg de link met de praktijk

• Practicum 6 en 7 

Leg de link met sporten en spierpijn

• Melkzuurvorming in de spieren. 

Leg de link met het brouwen van bier. 

• Productie van alcohol. Dit is ook de link met procestechniek. 

Leg de link met aerobe en anaerobe bacteriën. Groeifactoren. 

H7.5 Alcoholfermentatie (gisting)

Anaerobe dissimilatie: Afbraak glucose zonder O2

• Alleen glycolyse
• Glucose wordt in 2 stappen omgezet:
• Glycolyse: glucose                     2 pyrodruivenzuur 
• Eindproducten: Ethanol en CO2
• Levert 2 ATP
• Productie van Bier en wijn

Leg de link met de praktijk

• Practicum 6 en 7 

Leg de link met sporten en spierpijn

• Melkzuurvorming in de spieren. 

Leg de link met het brouwen van bier. 

• Productie van alcohol. Dit is ook de link met procestechniek. 

Leg de link met aerobe en anaerobe bacteriën. Groeifactoren. 

H7.5 Melkzuurfermentatie

Anaerobe dissimilatie: Afbraak glucose zonder O2

• Alleen glycolyse
• Glycolyse: glucose                     2 pyrodruivenzuur 
• Eindproducten: Melkzuur/ lactaat
• Levert 2 ATP
• Zuivelindustrie en in spieren bij zware inspanning
  

Leg de link met de praktijk

• Practicum 6 en 7 

Leg de link met sporten en spierpijn

• Melkzuurvorming in de spieren. 

Leg de link met het brouwen van bier. 

• Productie van alcohol. Dit is ook de link met procestechniek. 

Leg de link met aerobe en anaerobe bacteriën. Groeifactoren.