H4: energiehuishouding
4.1 katalyse en energieverbruik
Cellen beschikken over grote complexe moleculen: macromoleculen. De 4
grote categorieën zijn de vetten, de suikers de proteïnen en de
nucleïnezuren. Het zijn allemaal polymeren, ze worden opgebouwd uit
kleine organische moleculen zoals vetzuurketens, nucleotiden,
aminozuren, … op een of andere manier moeten die moleculen
aaneengeschakeld worden, in meeste gevallen gebeurt dat via
zogenaamde condensatiereacties = reacties waarbij dat er een covalente
binding wordt gevormd tussen 2 bouwsteentjes en water vrijkomt als
restproduct. Het tegenovergestelde van die reactie, het breken van een
binding met imput van water, om bv iets te solvateren/hydrateren, heet
een hydrolyse. De reacties die instaan om een polymeer te gaan
synthetiseren zijn energie vereisend, degene die iets opsplitsen die
genereren energie.
Wanorde verlaagt de vrije energie: als ∆G neg is dan komt er energie vrij,
als het pos is moeten we er energie insteken. Condensaties geven een pos
en hydrolyses een neg. Als de concentratieverhouding in het voordeel is
van het beginproduct, zal de reactie de neiging hebben om in de andere
richting te gaan en krijgen we een ∆G die negatiever is, maar er is nog een
tweede component: ∆G0. De standaard vrije energie, een eigenschap van
die specifieke reactie.
Er zijn weinig moleculen die spontaan uiteen vallen, in de meeste gevallen
hebben we hulp nodig. Activatie energie komt van enzymen, proteïnen die
een katalytische activiteit hebben, die gaan elke reactie in de cel helpen
uit te voeren, zowel opbouw als afbraak. Activatie energie is een soort van
bergje, enzymen verkleint deze berg zodat een reactie makkelijker kan
verlopen.
Er is een soort van evenwicht, de cel kan niet hele tijd energie verbuiken
om moleculen te vormen. Er moet een zekere cyclus zijn, energie moet
ontnomen worden uit energie vrijstellende reacties om die vervolgens in te
zetten in opbouw reacties. Alle afbraak reacties, katabolische reacties,
gaan ingezet voor de energie veeleisende, anabolische reacties. Geheel
van katabolisme en anabolisme is wat we metabolisme noemen.
Stapsgewijze oxidatie laat energierecuperatie toe. Een van de
belangrijkste processen in de cel: verbranding van suikers, gebeurt via
kleine stapsgewijze enzymatisch gekatalyseerde processen die gradueel
de molecule afbreken en bij elk stapje een energie equivalent vasthouden
tot we aan onze CO2-molecule zitten. Hoe houden we die energie vast?
Dankzij geactiveerde energiedragers! deze slaan tijdelijk energie op, maar
, willen ze heel graag afgeven. De bekendste geactiveerde energiedrager is
ATP, die kan de energie vasthouden dankzij de 3 fosfaat verbindingen, dit
zijn hoog energetische bindingen. Zijn covalent maar zitten onder een
hoge energie vast, als ze geknipt worden komt er veel energie vrij.
Overige geactiveerde energiedragers :
- NADH/NAD+ : elektronen en waterstof
- NADPH/NADP+ : elektronen en waterstof
- FADH2/FADH+ : elektronen en waterstof
Leven wordt beheerst door twee complementaire processen: cellulaire
respiratie en fotosynthese.
4.2 energiewinning uit glucose
Glycolyse zet glucose om in pyruvaat, 1 glucose 2 pyruvaat + 2 NADH
+ 2 ATP
Soms gebeurt het dat er geen zuurstof is, de tweede stap is afhankelijk
van de aanwezigheid van zuurstof. Zelfs de glycolyse zou dan op termijn
niet kunnen doorlopen. Gelukkig is er wel een manier om zelfs in het geval
dat er geen zuurstof zou zijn, toch een zekere regeneratie te gaan doen
van die reducerende equivalente. Om NADH terug om te zetten naar NAD,
gebeurt afhankelijk van het organisme, via een proces dat we fermentatie
noemen.
In de meeste gevallen is er wel zuurstof en gebeurt er een veel
uitgebreider, veel energetisch voordeliger proces waarbij veel meer ATP
gegenereerd kan worden in de mitochondriën, dit zijn complexe structuren
met een dubbele membraan met eigen circulair DNA (= endosymbiont
theorie). Ze krijgen als eerste het directe product van de glycolyse
getransporteerd via een kanaal rechtstreeks in de matrix. Pyruvaat komt
binnen en wordt daarbij omgezet naar een geactiveerde energiedragers,
acetyl co enzyme A. Vervolgens gaat ze haar acetyl groep afgeven, in een
metabole cyclus = de citroenzuurcyclus, die genereert in hoofdzaak
reducerende equivalente. Deze gaan gradueel hun elektronen en protonen
afgeven om uiteindelijk de overdracht naar zuurstof te kunnen doen om
vorming van water te krijgen.
4.1 katalyse en energieverbruik
Cellen beschikken over grote complexe moleculen: macromoleculen. De 4
grote categorieën zijn de vetten, de suikers de proteïnen en de
nucleïnezuren. Het zijn allemaal polymeren, ze worden opgebouwd uit
kleine organische moleculen zoals vetzuurketens, nucleotiden,
aminozuren, … op een of andere manier moeten die moleculen
aaneengeschakeld worden, in meeste gevallen gebeurt dat via
zogenaamde condensatiereacties = reacties waarbij dat er een covalente
binding wordt gevormd tussen 2 bouwsteentjes en water vrijkomt als
restproduct. Het tegenovergestelde van die reactie, het breken van een
binding met imput van water, om bv iets te solvateren/hydrateren, heet
een hydrolyse. De reacties die instaan om een polymeer te gaan
synthetiseren zijn energie vereisend, degene die iets opsplitsen die
genereren energie.
Wanorde verlaagt de vrije energie: als ∆G neg is dan komt er energie vrij,
als het pos is moeten we er energie insteken. Condensaties geven een pos
en hydrolyses een neg. Als de concentratieverhouding in het voordeel is
van het beginproduct, zal de reactie de neiging hebben om in de andere
richting te gaan en krijgen we een ∆G die negatiever is, maar er is nog een
tweede component: ∆G0. De standaard vrije energie, een eigenschap van
die specifieke reactie.
Er zijn weinig moleculen die spontaan uiteen vallen, in de meeste gevallen
hebben we hulp nodig. Activatie energie komt van enzymen, proteïnen die
een katalytische activiteit hebben, die gaan elke reactie in de cel helpen
uit te voeren, zowel opbouw als afbraak. Activatie energie is een soort van
bergje, enzymen verkleint deze berg zodat een reactie makkelijker kan
verlopen.
Er is een soort van evenwicht, de cel kan niet hele tijd energie verbuiken
om moleculen te vormen. Er moet een zekere cyclus zijn, energie moet
ontnomen worden uit energie vrijstellende reacties om die vervolgens in te
zetten in opbouw reacties. Alle afbraak reacties, katabolische reacties,
gaan ingezet voor de energie veeleisende, anabolische reacties. Geheel
van katabolisme en anabolisme is wat we metabolisme noemen.
Stapsgewijze oxidatie laat energierecuperatie toe. Een van de
belangrijkste processen in de cel: verbranding van suikers, gebeurt via
kleine stapsgewijze enzymatisch gekatalyseerde processen die gradueel
de molecule afbreken en bij elk stapje een energie equivalent vasthouden
tot we aan onze CO2-molecule zitten. Hoe houden we die energie vast?
Dankzij geactiveerde energiedragers! deze slaan tijdelijk energie op, maar
, willen ze heel graag afgeven. De bekendste geactiveerde energiedrager is
ATP, die kan de energie vasthouden dankzij de 3 fosfaat verbindingen, dit
zijn hoog energetische bindingen. Zijn covalent maar zitten onder een
hoge energie vast, als ze geknipt worden komt er veel energie vrij.
Overige geactiveerde energiedragers :
- NADH/NAD+ : elektronen en waterstof
- NADPH/NADP+ : elektronen en waterstof
- FADH2/FADH+ : elektronen en waterstof
Leven wordt beheerst door twee complementaire processen: cellulaire
respiratie en fotosynthese.
4.2 energiewinning uit glucose
Glycolyse zet glucose om in pyruvaat, 1 glucose 2 pyruvaat + 2 NADH
+ 2 ATP
Soms gebeurt het dat er geen zuurstof is, de tweede stap is afhankelijk
van de aanwezigheid van zuurstof. Zelfs de glycolyse zou dan op termijn
niet kunnen doorlopen. Gelukkig is er wel een manier om zelfs in het geval
dat er geen zuurstof zou zijn, toch een zekere regeneratie te gaan doen
van die reducerende equivalente. Om NADH terug om te zetten naar NAD,
gebeurt afhankelijk van het organisme, via een proces dat we fermentatie
noemen.
In de meeste gevallen is er wel zuurstof en gebeurt er een veel
uitgebreider, veel energetisch voordeliger proces waarbij veel meer ATP
gegenereerd kan worden in de mitochondriën, dit zijn complexe structuren
met een dubbele membraan met eigen circulair DNA (= endosymbiont
theorie). Ze krijgen als eerste het directe product van de glycolyse
getransporteerd via een kanaal rechtstreeks in de matrix. Pyruvaat komt
binnen en wordt daarbij omgezet naar een geactiveerde energiedragers,
acetyl co enzyme A. Vervolgens gaat ze haar acetyl groep afgeven, in een
metabole cyclus = de citroenzuurcyclus, die genereert in hoofdzaak
reducerende equivalente. Deze gaan gradueel hun elektronen en protonen
afgeven om uiteindelijk de overdracht naar zuurstof te kunnen doen om
vorming van water te krijgen.
