Domein B2.3 Assimilatie en Dissimilatie

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Domein B2.3 Assimilatie en Dissimilatie

Leerdoelen

1 beschrijven dat cellen stoffen opnemen en afgeven, dat de stoffen in de cellen verwerkt worden in chemische reacties (opbouw en afbraak), gekatalyseerd door enzymen;

2 beschrijven dat er verschillende vormen van energie zijn: chemische energie (zoals in ATP), lichtenergie, kinetische energie, warmte, en beschrijven dat deze vormen in elkaar kunnen overgaan;

3 het fotosyntheseproces in cellen met chloroplasten beschrijven;

4 assimilatieprocessen in planten en dieren beschrijven en toelichten dat deze processen leiden tot de aanmaak van bouwstoffen, brandstoffen, reservestoffen en enzymen;

5 dissimilatieprocessen beschrijven. Hierbij anaerobe en aerobe dissimilatie onderscheiden;

6 met behulp van reactievergelijkingen assimilatie- en dissimilatieprocessen (ook van de deelreacties daarvan) toelichten;

7 beschrijven waar en op welke wijze enzymen reacties, zoals assimilatie- en dissimilatie-processen, katalyseren en hoe de temperatuur en pH deze beïnvloeden;

8 toelichten hoe in de biotechnologie gebruik gemaakt wordt van het metabolisme van micro-organismen;

9 verschillen tussen fotosynthese en chemosynthese uitleggen en verklaren onder welke omstandigheden beide processen plaats kunnen vinden.

• Assimilatie: opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen -> kost energie
• Dissimilatie: afbraak van grote organische moleculen tot kleinere moleculen -> komt energie vrij

The circle of life

De energiedragers

ATP gevormd bij fotosynthese (bladgroenkorrels) en verbranding (mitochondria)

Vrijgekomen energie wordt gebruikt voor stofwisselingsreacties en processen in de cel, zoals: eiwitsynthese, actief transport over membranen

Naast ATP ook:

• NAD+
• NADP+

Binas tabel 67L

Fotosynthese

6CO2 + 6H2O - zonne-energie -> 1C6H12O6 + 6O2

Chlorofyl (bladgroen): energie uit licht absorberen

• Planten en algen: chloroplasten (bladgroenkorrels) -> thylakoïden

Binas tabel 79D

1. Lichtreacties

• Niet-cyclisch
• Cyclisch 

Lichtenergie -> chemische energie

Op de membranen van de thylakoïden

Lichtreactie

Niet-cyclisch

12x

• 2 typen chlorofyl
• Elektronentransportketen met elektronenacceptoren
• Enzymmoleculen

Splitsing H2O in H+ (lumen), O2 (stroma -> huidmondjes of verbranding mitochondria) en e- (energierijk door licht)

Lichtreactie

Cyclisch

6x

• 1 type chlorofyl
  
• Elektronentransportketen met elektronenacceptoren
  
• Enzymmoleculen

2. Donkerreactie

Er is geen licht nodig

Vindt plaats in de stroma van het chloroplast

Voortgezette assimilatie

Glucose als grondstof

• Energieleverancier: bij verbranding van glucose ontstaat ATP -> welke organismen doen dit?
• Autotrofe organismen: koolhydraten, vetten, eiwitten
• Heterotrofe organismen: koolhydraten, vetten

Koolhydraten maken

• Bouwstof en (reserve)brandstof 

• Monosachariden: Binas tabel 67F1

Polymerisatie

• Disachariden: Binas tabel 67F2
• Polysachariden: Binas tabel 67F3

Eiwitten maken

• Enzymen, bouwstof, structuur, communicatie, etc, etc. 

• Planten: glucose + NO3-/SO42- + ATP -> aminozuur
• 20 aminozuren: Binas tabel 67H1
• Essentiële/niet essentiële aminozuren
• Dipeptiden
• Polypeptiden
• Ruimtelijke structuur: Binas tabel 67H2

Vetten maken

• Bouwstof membranen en brandstof en zitten in vitaminen/hormonen/cholesterol

• Glycerol + vetzuren: Binas tabel 67G1
• Verzadigd (vet)/onverzadigd (olie): Binas tabel 67G2
• Fosfolipiden in celmembranen: Binas tabel 67G3

Aerobe dissimilatie

Verbranding van een organische stof (glucose) mét zuurstof

1 C6H12O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 H2O + 30 ATP

Aerobe dissimilatie

1. Glycolyse

• Cytoplasma, anaeroob
• Kost 2 ATP en levert 4 ATP op = netto 2 ATP
• Netto 2 NADH,H+ naar binnen in mitoch.
• 1 C6H12O6 -> 2 C3H4O3

Aerobe dissimilatie

2. Acetyl-Co-enzym-A

• Mitochondrion (matrix), anaeroob
• 2 pyrodruivenzuur + 2 co-enzym A -> 2 acetyl-CoA
• Decarboxylering: 2 CO2 splitst af
• Netto 2 NADH,H+
• Acetyl-CoA + oxaalazijnzuur -> citroenzuur

Aerobe dissimilatie

3. Citroenzuurcyclus

• Mitochondrion, anaeroob
• 8 H2O erin en 2 H2O eruit = netto 6 H2O erin
• NAD+ en FAD zijn energiedragers
• GTP nodig voor de omzetting van ATP uit ADP
• 6 NADH,H+, 4 CO2, 2 FADH2 en 2 ATP eruit
• Citroenzuurmoleculen afgebroken tot CO2 en energierijke elektronen

Aerobe dissimilatie

4. Oxidatieve fosforylering

• Mitochondrion, aeroob
• NADH,H+ en FADH2 vanuit glycolyse en citroenzuurcyclus 
• Staan elektronen af = synthese ATP
• Komt water bij vrij: 2 H+ + 1/2 O2 + 2e -> H2O

Per glucose molecuul = 

- 10 NADH,H+ moleculen x 3 = 30 ATP

- 2 FADH2 moleculen x 2 = 4 ATP

30 + 4 = 34 ATP opbrengst

34 + 2 + 2 = 38 ATP in totaal ==> 30/32 ATP in werkelijkheid

Anaerobe dissimilatie glucose

Dissimilatie koolhydraten, eiwitten en vetten

Enzymen

Eiwitten die chemische omzettingsprocessen katalyseren (mogelijk maken of versnellen) zonder zelf verbruikt te worden

-> substraatspecifiek

-> APO-enzym + cofactor/co-enzym (ATP en vitaminen)

Naamgeving:

• ATP'ase

Activeringsenergie

Temperatuur!! pH!!

• Activeringsenergie: energie die moet worden toegevoegd om reactie op gang te brengen
• Reactie-energie: energie die vrijkomt bij reactie

Enzymactiviteit: de mate waarin een enzym een reactie versnelt -> hoeveelheid omgezet substraat/tijdseenheid (afhankelijk van temperatuur, zuurgraad, hoeveelheid substraat en aanwezige enzymen)

• Denaturatie = onomkeerbare/omkeerbare verandering ruimtelijke structuur reactieve centrum enzym (temp, pH)
• Activatoren (hormonen, geneesmiddelen) en remstoffen (zware metalen)

Reactieketen

Chemosynthese

De energie gebruiken die vrijkomt bij de oxidatie (onttrekking van elektronen) van een anorganische stof

• Zwavelbacteriën
• Chemoautotrofe bacteriën (nitraat en nitriet)

Binas tabel 69D

Fotosynthese intensiteit

De snelheid waarmee er glucose wordt gevormd en zuurstof vrijkomt

Afhankelijk van:

• Hoeveelheid en kleur licht
• Hoeveelheid CO2 en H2O
• Temperatuur
• Hoeveelheid chlorofyl en huidmondjes

Beperkende factor: factor die het minst gunstig is, bepaalt de intensiteit

Dissimilatie activiteit

Ook planten doen aan verbranding (groeien, voortplanten, etc)

Aërobe verbranding is afhankelijk van:

• Temperatuur -> enzymwerking
• Hoeveelheid glucose en zuurstof