3.5 Dissimilatie van glucose

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

.

 Dissimilatie van glucose...

Planning

Planning en leerdoelen bespreken.

Introductie dissimilatie 

Verwerking

3.5 Dissimilatie

  Leerdoelen:

  1.  Je kunt de aerobe dissimilatie van glucose beschrijven

  2. Je kunt de anaerobe dissimilatie van glucose beschrijven.

  3. Je kunt de dissimilatie van eiwitten en vetten beschrijven.

Energie in een cel

C₆H₁₂O₆

&

6 O₂

6 H₂O

&

6 CO₂

energie

Energie in een cel => ATP (adenosinetrifosfaat)

ATP (volle batterij) -> ADP (lege batterij) + Pi (fosfaat) + energie

In een cel wordt ADP voortdurend omgezet in ATP

En ATP wordt voortdurend omgezet in ADP

ATP maak je in het cytoplasma en in het mitochondrium

1. Binnenste membraan
   
2. Buitenste membraan
   
3. Crista (Ruimte als gevolg van plooien in het binnenste membraan)
   
4. Matrix; bevat een zeer geconcentreerd mengsel van honderden enzymen, speciale mitochondriale ribosomen, tRNA's, en een aantal kopieën van het mitochondriaal genoom.
   

ATP maken doe je in 4 stappen...

Mitochondrium

Cytoplasma van de eukaryote cel

Cytoplasma van de eukaryote cel

<- 1. glycolyse

<- 2. decarborylering

<- 3. citroenzuurcyclus

<- 4. oxidatieve fosforylering

(cytoplasma)

Stap 1

Stap 3

Stap 4

Stap 2

Stap 2 heet de decarboxylering

<- 1. glycolyse

<- 2. decarborylering

<- 3. citroenzuurcyclus

<- 4. oxidatieve fosforylering

Stap 1: de glycolyse

In het cytoplasma en anaeroob!

• 1 glucose (C6)
• 2 ADP + 2Pi
• 2 NAD+ + 2H+

• 2 pyruvaat (C3)
• 2 ATP
• 2 NADH, H+

heel veel reacties...

glycolyse

pyruvaat wordt opgenomen in het mitochondriën.(actief transport)

Bij het passeren van het NADH,H+ door het mitochondriummembraan wordt 1 ATP gebruikt.

Glycolyse. 

Paars = kost ATP

Rood = levert ATP op

Blauw = begin- en eindproduct. 

Plaats: in cytoplasma

Grijs komt later...

Wat is NAD+ en NADH,H+?

NAD+ en NADH

Bij een aantal reacties in de aerobe dissimilatie van glucose komen electronen vrij. Die worden opgevangen door NAD+ waarbij NADH,H+ ontstaat.

NADH,H+ kun je ook als een batterij beschouwen die tijdelijk met energie geladen wordt.

verwerking deel 1

opdracht 49 t/m 51

Dissimilatie van glucose deel 2

Stap 2 decarboxylatie

stap 3 citroenzuurcyclus

(cytoplasma)

Stap 1

Stap 3

Stap 4

Stap 2

Stap 2 heet de decarboxylering

<- 1. glycolyse

<- 2. decarboxylering

<- 3. citroenzuurcyclus

<- 4. oxidatieve fosforylering

Stap 2: decarboxylering 

(BiNaS 68C) 

Per glucosemolecuul wordt de cyclus 2x doorlopen.

Hierdoor ontstaat bij decarboxylering:

• 2 CO2
• 2 NADH,H+
• 2 Acetyl-CoA (C2)

Stap 2: decarboxylering 

• 2 pyruvaat (C3)
• 2 NAD+ + 2H+
• 2 ATP

• 2 acetyl-CoA (C2)
• 2 NADH,H+
• 2 CO2
• 2 ADP + 2Pi

decarboxylering

Tijdens de decarboxylering vindt transport plaats van 2 acetyl-CoA naar de matrix van het mitochondrium, dit kost 2 ATP...

(verbinden met acetyl-co-enzym A en afsplitsing van CO2 moleculen)

(cytoplasma)

Stap 1

Stap 3

Stap 4

Stap 2

Stap 2 heet de decarboxylering

<- 1. glycolyse

<- 2. decarborylering

<- 3. citroenzuurcyclus

<- 4. oxidatieve fosforylering

Wat gebeurt er precies tijdens de citroenzuurcyclus en waarom wordt dit proces uitgevoerd? Wat zijn de begin- en eindstoffen?

Startproduct: acetyl CoA

Eindproduct: oxaalazijnzuur. 

Binas 68C

Stap 3: de citroenzuurcyclus

In de matrix; de ruimte omsloten door het binnenste membraan.

• 2 acetyl-CoA (2 C2)
• 2 ADP + 2Pi
• 6 NAD+ + 6H+
• 2 FAD + 2H+

• 4 CO2
• 2 ATP
• 6 NADH
• 2 FADH2

Wat heeft stap 1 tot en met 3 opgeleverd?

heel veel reacties...

verwerking deel 1

opdracht 53

<- 1. glycolyse

<- 2. decarborylering

<- 3. citroenzuurcyclus

<- 4. oxidatieve fosforylering

(cytoplasma)

Stap 1

Stap 3

Stap 4

Stap 2

Stap 2 heet de decarboxylering

(2)

(2)

(2)

- (2) ATP transportkosten

+ 2 NADH

(6) en (2)

Wat levert stap 4 op?

Stap 4: de elektronentransportketen en de oxydatieve fosforylering

In matrix / op binnenmembraan / in intermembraanruimte (ruimte tussen buitenste membraan en binnenmembraan)

• 34 ADP + 2Pi
• 10 NADH
• 2 FADH2
• 6 O2

• 34 ATP
• 10 NAD+
• 2 FAD
• 6 H2O

heel veel reacties en een stuwdam...

De functies van stap 4: 

• NADH en FADH2 terugvormen naar NAD+ en FAD
• De energie uit NADH en FADH2 gebruiken om een H+ gradiënt te vormen en hiermee d.m.v. ATP-synthetase zoveel mogelijk ATP te maken.

 

Stuwmeer van H+ (hoge [H+])

Benedenwater 

van H+

(lage [H+])

Stuwdam

H+ turbine

De keten pompt H+ van de matrix naar de binnenmembraanruimte

Via ATP-synthase stroomt H+ weer terug

ATP-synthase produceert ATP

Het verschil in [H+] aan weerszijden van de binnenmembraan heet de chemi-osmotische gradient.

NADH,H+ en FADH2 worden omgezet naar NAD+ en FAD

Dissimilatie van glucose deel 3

stap 4 Oxidatieve fosforylering en totale opbrengst

De anaerobe vergisting en opbrengst

Extra animaties en oefenmateriaal

Oxydatieve fosforylering

Dit proces kan je verdelen in twee stappen:

De eerste stap is de elektronenoverdracht van de NADH+ moleculen en de FADH2 moleculen.

Chemiosmose is de beweging van ionen over een semipermeabele membraangebonden structuur, langs hun elektrochemische gradiënt.

Oxydatieve fosforylering

Zuurstof is de uiteindelijke ontvanger van elektronen, die dus gereduceerd wordt naar water. Elektronen uit NADH+ worden doorgegeven aan het eerste membraaneiwit van de elektronen transportketen 

Afbraak vetten en eiwitten

 Vetzuren stappen het proces in als Acetyl-CoA en gaan zo de citroenzuurcyclus in.Glycerol wordt omgezet tot Glyceraldehyde-3-P en gaan zo de pyruvaat oxidatie in.

Totale ATP-opbrengst: per molecuul glucose worden 24 H+-ionen en 24 elektronen getransporteerd. 

glycolyse: 2 ATP + 2 NADH,H+

decarboxylering: -2 ATP + 2 NADH,H+

citroenzuurcyclus: 2 ATP + 6 NADH,H+ + 2 FADH2

1 NADH,H+ = 3 ATP,        1 FADH2 = 2 ATP

Totaal: 38 ATP uit 1 glucose-molecuul. In de praktijk is dit minder (30-32 ATP) als gevolg van transport van zuren en elektronen.

      2+6=  8

                 6

2+18+4=24

               38

                

Dan schakel je over naar anaerobe dissimilatie 

(Grijze deel in BiNaS 68B)

glycolyse

alcoholische gisting

melkzuur gisting

o.a. bij gisten 

o.a. melkzuurbacterien en bij mensen

2 pyruvaat 

+ 2 NADH,H+

+ 2 ATP

1 glucose

+ 2 ADP + 2 Pi

+ 2 NAD+

2 melkzuur + 2 NAD+

2 ethanol

+ 2 NAD+

+ 2 CO2

Cellen die hun energie in anaerobe omstandigheden uit vergisting halen moeten NADH,H+ reduceren tot NAD+ omdat anders de glycose. Dit kan door de vorming van ethanol (alcohol)

Toepassingen in bereiding van brood, bier, wijn.

Dit proces wordt ook wel fermenteren genoemd. Het gevormde melkzuur verlaagt de pH waardoor voedsel kan worden geconserveerd. Dit proces vindt plaats in bacteriën en wordt ingezet bij de bereiding van kaas, yoghurt en zuurkool.

Koolhydraten worden omgezet in monosachariden en kunnen dan de glycose in als glucose of andere monosachariden.

Vetten (triglyceriden) worden afgebroken tot glycerol en 3 vetzuren. Glycerol (de kop) wordt omgezet tot glyceraldehyd-3-fosfaat en kan dan de glycose in. De vetzuren worden in stukjes geknipt van 2 C-atomen (bèta-oxidatie) waardoor ze tot acetyl gelijkende moleculen kunnen worden omgezet waarna ze met CoA reageren en de citroenzuurcyclus in kunnen.

Eiwitten in de darmen afbreken tot aminozuren. De aminegroep (NH2) kan niet worden gedissimileerd en wordt er af gehaald (desaminering) en reageert tot ammoniak (NH3) en wordt in de lever omgezet tot ureum waarna het door de nieren uit het bloed wordt gefilterd. De zuurgroep (COOH) en restgroep bepaalt vervolgens waar het aminozuur instroomt. Kan als pyrodruivenzuur, acetyl-CoA of als een van de organische zuren in de czc.

Er is maar 1 dissimilatie-route (die van glucose)

Alle andere brandstoffen kunnen ergens (zie het plaatje) in de route instromen

Dit maakt deze route superflexibel!

Aan de slag

ItsLearning > bronnen > periode 2 

Oefenvragen deel 1 dissimilatie v5 - thema 3 stofwisseling

biologiepagina.nl

Klaarrrr...