Thema 3: energieomzettingen in planten en dieren

• Biologie
• MBO
• Studiejaar 1

Hoofdstuk 3: energieomzettingen in planten en dieren

Celstofwisseling

Inhoud

7.1 Inleiding

7.2 Energie

7.3 ATP

7.4 Celademhaling

7.5 Fermentatie

7.8 Fotosynthese

Celstofwisseling

7.1 Inleiding

Metabolisme/celstofwisseling:
Het totaal aan chemische reacties dat zich afspeelt in een cel

Katabolisme/dissimilatie:
Chemische bindingen worden afgebroken -> energie komt vrij

Anabolisme/assimilatie:
Cel neemt voedinsstoffen op en bouwt celonderdelen -> kost energie

7.2 Energie

Energie: 
De capaciteit om arbeid te verrichten. 

Bijvoorbeeld:

1. Kinetische energie
2. Licht energie
3. Warmte energie

Potentiële energie:
Opgeslagen energie (bijv. kind bovenaan een glijbaan of een auto bovenaan een berg)

7.2 Energie

Energie: 
De capaciteit om arbeid te verrichten. 

Kinetische energie wordt omgezet naar potentiële energie als het kind de trap op klimt. Door te glijden wordt de potentiële energie omgezet tot kinetische energie. 

7.2 Energie

Chemische energie:

Opgeslagen energie in de chemische bindingen van moleculen. Komt vrij als potentiële energie wordt omgezet in kinetische energie. 

Komt bijvoorbeeld uit glucose. 
Een groot deel gaat verloren als warmte. 

7.3 ATP

Een levende cel verricht drie belangrijke vormen van arbeid:
1. Mechanisch

2. Transport

3. Chemisch

Hiervoor is energie nodig. 

AdenosineTriPhosfaat (ATP) fungeert als volle batterij in het lichaam.

AdenosineDiPhosfaat (ADP) fungeert als lege herlaadbare batterij in het lichaam.

7.3 ATP

ATP -> ADP + Pi + Energie (komt energie bij vrij)

ADP + Pi + Energie -> ATP (kost energie om te maken)

ATP kan opnieuw gebruikt worden door toevoeging van fosforzuur/fosfaatgroep (Pi) aan ADP

Fosforylatie:

Het toevoegen van fosforzuur aan ADP

7.4 Celademhaling

Hoe oogsten levende cellen de chemische energie die zit opgeslagen in voedsel?

M.b.v. enzymen breekt de cel complexe organische energierijke stoffen af tot eenvoudige afvalstoffen die minder energie bevatten

Celademhaling = Verbranding

Verbranding = dissimilatie (met of zonder O2)

Glucose is rijk aan potentiële energie

7.4 Celademhaling

7.4 Celademhaling

Doel
Vormen van ATP met verschillende systemen
1. Glycolyse -> 2 ATP

2. Citroenzuurcyclus -> 2 ATP

3. Oxidatieve fosforylatie -> 26-28 ATP

Van elk glucose molecuul dat met zuurstof wordt afgebroken tot koolstofdioxide en water maakt de cel 30-32 moleculen ATP. 

7.4 Citroenzuurcyclus

Doel:
Pyruvaat afbreken tot steeds kleinere koolstof moleculen

Dit levert in totaal:

2 ATP op
6 NADH op

2 FADH op

7.4 Glycolyse

Doel:
Glucose afbreken tot 2 moleculen pyruvaat.

Dit levert in totaal:

2 ATP op
2 NADH op

Dit proces gebeurt BUITEN het mitochondrion

7.4 Oxidatieve fosforylatie

Doel:
ATP maken met de energie uit elektronen die NADH en FADH2 van de eerdere stappen hebben meegenomen. 

Dit levert op: 28 ATP voor alle NADH en FADH2

Oxidatieve fosforylatie bestaat uit twee stappen:
1. Elektronentransportketen.
2. Chemiosmose

7.4 Samenvatting celademhaling

Verschillende systemen:

De glycolyse -> produceert 2 ATP EN NADH

De citroenzuurcyclus -> 2 ATP en NADH/FADH2

De oxidatieve fosforylatie -> 26-28 ATP

Van elk molecuul glucose dat (met O2) afgebroken wordt tot koolstofdioxide en water tijdens de celademhaling, maakt de cel 30-32 moleculen ATP.

7.5 Fermentatie

Fermentatie/gisting/anaerobe dissimilatie:
Verbranding zonder zuurstof 

Twee veel voorkomende typen:
1. Alcoholfermentatie

2. Melkzuurfermentatie

Dus geen citroenzuurcyclus en oxidatieve fosforylering! 

7.5 Melkzuurfermentatie

Ophoping van melkzuur in het bloed:
1. Bloedplasma zuurder

2. Stimulatie ademhalingscentrum

3. Dieper en sneller ademhalen

4. Verbeterde zuurstoftoevoer

Ophoping van melkzuur in de spieren:
1. Verlaging pH

2. Vermoeidheid

3. Spierpijn

4. Kramp
 

7.5 Alcoholfermentatie

Alcoholfermentatie: 

Glucose wordt omgezet naar koolstofdioxide en ethanol

C6H12O6 -> 2 C2H6O + 2 CO2 + 2 ATP

 

7.8 Fotosynthese

Organische stoffen:

Stoffen in de natuur, door organismen gemaakt

Bijv. aminozuren, vetten, eiwitten

Anorganische stoffen:
Stoffen in de natuur, niet door organismen gemaakt
Bijv. Koolstofdioxide, water, zouten

 

7.8 Fotosynthese

Heterotrofe organismen:

Organismen die andere organismen nodig hebben als voedsel. 
-> Moeten organische stoffen binnenkrijgen

Bacteriën, schimmels en dieren

Autotrofe organismen:
Organismen die zelf voedsel (organische stoffen) produceren uit anorganische stoffen.
Planten

 

7.8 Fotosynthese

7.8 Fotosynthese

                                               licht

koolstofdioxide + water -> glucose + zuurstof

  6 CO2 + 6 H2O                  -> C6H12O6 + 6 O2

Fotosynthese

D.m.v. lichtenergie wordt koolstofdioxide omgezet in koolhydraten

Dit gebeurt in alle groene delen van een plant

(Chloroplasten met chlorofyl)

 

7.8 Fotosynthese

Kan fotosynthese plaatsvinden in het donker?

1. Ja
2. Nee

Glycolyse vindt plaats in de mitochondriën

1. Ja
2. Nee

Dissimilatie is het proces waarbij er moleculen worden gemaakt. Dit kost energie.

1. Ja
2. Nee

Melkzuurfermentatie gebeurt in...

1. de mitochondriën
2. de chloroplasten
3. de ribosomen
4. het cytoplasma

Rode bloedcellen hebben geen kern en geen mitochondriën. Wat is het gevolg voor hun stofwisseling?

1. Geen ATP vorming
2. Wel ATP vorming, maar minder
3. Geen pyruvaat vorming
4. Meer zuurstof verbruik

Bij welke stap van de aerobe celademhaling ontstaat het meeste ATP?

1. Glycolyse
2. Oxidatieve fosforylering
3. Citroenzuurcyclus
4. Melkzuurfermentatie

Bij welke stap van de aerobe celademhaling ontstaat het meeste ATP?

1. Glycolyse
2. Oxidatieve fosforylering
3. Citroenzuurcyclus
4. Melkzuurfermentatie

Welke molecuul gaat de citroenzuurcyclus in? (waarmee start de cz-cyclus?)

1. Glucose
2. NADH
3. FADH2
4. Pyruvaat

ATP wordt gevormd volgens het onderstaand schema:
ADP + Pi -> ATP

In welk van de onderstaande cellen vindt deze omzetting plaats?

1. Hersencel
2. Spiercel
3. Levercel

Neemt de hoeveelheid fosfaat toe of af in de cel als gevolg van de glycolyse?

1. Neemt toe
2. Neemt af

Welke van onderstaande processen vinden plaats in de mitochondriën?

1. Glycolyse
2. Oxidatieve fosforylering
3. Citroenzuurcyclus

Bij welk proces/processen worden er elektronen gebonden aan NAD+ / FADH?

1. Glycolyse
2. Oxidatieve fosforylering
3. Citroenzuurcyclus

Waarom wordt er bij gisting van glucose minder ATP geprocueerd?

1. Er worden meer elektronen uit glucose gehaald
2. Er worden geen elektronen uit glucose gehaald
3. Er worden minder elektronen uit glucose gehaald
4. De oxidatieve fosforylering kan niet plaatsvinden

Welke rol speelt NAD bij de dissimilatie?

1. Voor de levering van energie
2. Voor de omzetting van pyruvaat in melkzuur
3. Voor de synthese van eiwitten
4. Voor de overdracht van elektronen

Kan fotosynthese plaatsvinden in het donker?

1. Ja
2. Nee

Fotosynthese bestaat uit een licht en een donker reactie. Welk van de twee produceert glucose?

Moet het daarvoor donker zijn?

1. Licht, Ja
2. Donker, Ja
3. Licht, Nee
4. Donker, Nee

Heterotrofe organismen maken energie door anorganische stoffen op te nemen door andere organismen op te eten.

1. Ja
2. Nee