Samenvatting Celfysiologie,
Hoofdstuk 6.1-6.4
Thermodynamica bepaald welke energie overdrachten plaats vinden en welke
niet.
Thermodynamica regel 1: Energie kan worden getransporteerd en
getransformeerd maar het kan niet gemaakt of kapot gemaakt worden.
Leven op aarde is mogelijk door een combinatie van Natuurkunde, Scheikunde en
Biologie. Licht energie van de zon wordt in planten omgezet tot chemische
energie in organische moleculen, dit proces heet fotosynthese. Deze planten
worden door dieren (termieten ) gegeten deze dieren zetten de chemische
energie uit de plant om in hun eigen chemische energie in organische moleculen.
Vuurvliegjes kunnen de termieten weer opeten en de chemische energie van de
termieten omzetten in licht energie bij een proces genaamd bioluminescentie.
Thermodynamica regel 2: Elke energieoverdracht of transformatie vergroot de
entropie van het universum. Wanneer energie wordt overgedragen of
getransformeerd, gaat er altijd wat energie verloren in de vorm van warmte en
kleine moleculen zoals CO2. Deze warmte en moleculen zijn een vorm van
energie die zich vaak willekeurig door de ruimte verspreiden, wat bijdraagt aan
een toename van wanorde. Entropie is een maat voor de mate van wanorde of de
waarschijnlijkheid van de verspreiding van energie in een systeem. Wanneer
energie in een systeem zich verspreidt en minder geconcentreerd is, neemt de
entropie toe.
Hoofdstuk 6.1
Metabolisme: het totaal van chemische reacties in een organisme. Chemische
reacties in cellen zijn gekatalyseerd door enzymen. Katalyseren betekent het
,versnellen van een chemische reactie door een stof toe te voegen die zelf niet
verbruikt wordt in de reactie.
In werkelijkheid wordt er tijdens metabolisme niet van stof A stof D gemaakt zo
simpel als hierboven weergegeven. Het is zo complex dat je de verschillende
paden kunt vergelijken met een metromap in Milaan.
Metabolisme is verantwoordelijk voor het regelen van materiaal en de energie
voorraden van de cel. Er zijn twee soorten metabolische paden.
Katabolisme: energie wordt vrijgelaten door het breken van complexe
moleculen.
Anabolisme: energie is nodig voor het maken van complexe moleculen.
Thermische energie: energie in de vorm van warmte
Chemische energie: de energie die opgeslagen zit in de bindingen tussen
atomen en moleculen binnen een stof zoals glucose
Kinetische energie: Elke massa die beweegt, zoals een rijdende auto, een
lopend persoon, of een vallende steen, heeft kinetische energie.
Potentiële energie: wanneer je de potentie hebt om potentiële energie om te
zetten in kinetische energie. Het een soort opgeslagen energie die kan worden
omgezet in kinetische energie wanneer het object in beweging komt of wanneer
de omstandigheden veranderen.
Organismen kunnen orde creëren doordat ze leven van de energie die ze uit hun
omgeving halen. Maar alleen door het systeem als geheel (inclusief hun
omgeving) meer wanorde te laten bereiken, omdat organismen veel warmte en
co2 vrijlaten. Zo kunnen we leven beschouwen als een tijdelijk en lokaal
verschijnsel van lage entropie binnen de toenemende entropie van het
universum.
Hoofdstuk 6.2
De vrije-energie verandering van een reactie vertelt ons of een reactie
spontaan plaats vind of niet. We willen weten welke chemische reacties van het
leven ontstaan spontaan en welke hebben energie nodig.
,Josiah Willard Gibbs
Wanneer delta G kleiner is dan 0, dan zal de reactie spontaan verlopen.
Dit is alleen mogelijk wanneer het systeem enthalpie (totale energie) afgeeft, of
wanneer het systeem disorder opneemt.
Dit is logisch want als delta H afneemt wordt delta G automatisch kleiner en
wanneer delta S toeneemt wordt delta G ook automatisch kleiner.
-Wanneer je op een duikplank staat om ervan af te springen, zal de vrije energie
van het systeem omhoog gaan (delta G groter), het systeem is onstabiel en je
bent klaar om werk te gaan verrichten (potentiële energie om te zetten in
kinetische energie).
-Het moment dat je bepaald van de duikplank af te springen noemen we een
spontane verandering. En daarom zal de vrije energie omlaag gaan (delta G<0),
het systeem wordt stabieler en er zal vrije energie vrijkomen dat gebruikt kan
worden om werk te verrichten.
-Op het moment dat je in het water valt zal je de kleinste vrije energie hebben, je
zal veel stabieler zijn en niet klaar zijn om werk te gaan verrichten. De entropie
zal hebben toegenomen.
Exergonische reacties: spontane reacties waar energie is vrij gelaten. Je
begint met reactanten met een hoge vrije energie en je eindigt met producten
met een lage vrije energie. In de proces wordt er vrije energie geproduceerd.
De negatieve delta G geeft dus weer dat het een spontane reactie is.
We kunnen deze energie (42 kj/mol) gebruiken om andere reacties uit te voeren
in de cel die wel energie nodig hebben
Endogonische reacties: ze hebben energie nodig om uitgevoerd te worden. Je
begint met reactanten die lage vrije energie hebben en eindigt met producten
, met een hoge vrije energie. En energie moet van buiten worden toegevoegd om
de reactie te kunnen laten verlopen.
Er zal een positieve delta G zijn die aangeeft dat het geen spontane reactie is en
dat er dus energie toegevoegd moet worden om de reactie te laten verlopen.
Warmte in water kan worden gebruikt om zijn hitte en daarmee energie af te
staan aan een Endogonische reacties.
Energie uit exergonische reacties kan gebruikt worden om energie te leveren
voor endogonische reacties.
Spontane reacties kunnen alleen plaatsvinden wanneer ze richting een evenwicht
bewegen. Op het plaatje hier beneden zie je dat het water spontaan naar
beneden stroomt (omdat het altijd van boven naar benden stroomt) en dat
hierdoor energie wordt vrij gelaten. De reactie beweegt naar zijn evenwicht: het
moment dat beide kannen met water even vol zitten en het dus in evenwicht is,
Delta G=0.
Metabolisme in ons lichaam bereikt nooit zijn evenwicht want zou dit gebeuren
dan zou delta G 0 zijn en zou er dus geen reactie meer plaats vinden. Dan gaat
de cel dood. Het verschil in ons lichaam is dat er altijd nieuw water bij wordt
gevoegd en er altijd weer water wordt afgevoerd zodat er altijd naar een
evenwicht wordt toegewerkt maar nooit wordt bereikt.
Organisme moeten energie halen uit producten van buiten af zoals zonlicht voor
planten en eten voor dieren. En ze moeten in staat zijn om afval producten kwijt
te raken zoals O2 voor planten en Co2 voor dieren.
Hoofdstuk 6.3
Hoofdstuk 6.1-6.4
Thermodynamica bepaald welke energie overdrachten plaats vinden en welke
niet.
Thermodynamica regel 1: Energie kan worden getransporteerd en
getransformeerd maar het kan niet gemaakt of kapot gemaakt worden.
Leven op aarde is mogelijk door een combinatie van Natuurkunde, Scheikunde en
Biologie. Licht energie van de zon wordt in planten omgezet tot chemische
energie in organische moleculen, dit proces heet fotosynthese. Deze planten
worden door dieren (termieten ) gegeten deze dieren zetten de chemische
energie uit de plant om in hun eigen chemische energie in organische moleculen.
Vuurvliegjes kunnen de termieten weer opeten en de chemische energie van de
termieten omzetten in licht energie bij een proces genaamd bioluminescentie.
Thermodynamica regel 2: Elke energieoverdracht of transformatie vergroot de
entropie van het universum. Wanneer energie wordt overgedragen of
getransformeerd, gaat er altijd wat energie verloren in de vorm van warmte en
kleine moleculen zoals CO2. Deze warmte en moleculen zijn een vorm van
energie die zich vaak willekeurig door de ruimte verspreiden, wat bijdraagt aan
een toename van wanorde. Entropie is een maat voor de mate van wanorde of de
waarschijnlijkheid van de verspreiding van energie in een systeem. Wanneer
energie in een systeem zich verspreidt en minder geconcentreerd is, neemt de
entropie toe.
Hoofdstuk 6.1
Metabolisme: het totaal van chemische reacties in een organisme. Chemische
reacties in cellen zijn gekatalyseerd door enzymen. Katalyseren betekent het
,versnellen van een chemische reactie door een stof toe te voegen die zelf niet
verbruikt wordt in de reactie.
In werkelijkheid wordt er tijdens metabolisme niet van stof A stof D gemaakt zo
simpel als hierboven weergegeven. Het is zo complex dat je de verschillende
paden kunt vergelijken met een metromap in Milaan.
Metabolisme is verantwoordelijk voor het regelen van materiaal en de energie
voorraden van de cel. Er zijn twee soorten metabolische paden.
Katabolisme: energie wordt vrijgelaten door het breken van complexe
moleculen.
Anabolisme: energie is nodig voor het maken van complexe moleculen.
Thermische energie: energie in de vorm van warmte
Chemische energie: de energie die opgeslagen zit in de bindingen tussen
atomen en moleculen binnen een stof zoals glucose
Kinetische energie: Elke massa die beweegt, zoals een rijdende auto, een
lopend persoon, of een vallende steen, heeft kinetische energie.
Potentiële energie: wanneer je de potentie hebt om potentiële energie om te
zetten in kinetische energie. Het een soort opgeslagen energie die kan worden
omgezet in kinetische energie wanneer het object in beweging komt of wanneer
de omstandigheden veranderen.
Organismen kunnen orde creëren doordat ze leven van de energie die ze uit hun
omgeving halen. Maar alleen door het systeem als geheel (inclusief hun
omgeving) meer wanorde te laten bereiken, omdat organismen veel warmte en
co2 vrijlaten. Zo kunnen we leven beschouwen als een tijdelijk en lokaal
verschijnsel van lage entropie binnen de toenemende entropie van het
universum.
Hoofdstuk 6.2
De vrije-energie verandering van een reactie vertelt ons of een reactie
spontaan plaats vind of niet. We willen weten welke chemische reacties van het
leven ontstaan spontaan en welke hebben energie nodig.
,Josiah Willard Gibbs
Wanneer delta G kleiner is dan 0, dan zal de reactie spontaan verlopen.
Dit is alleen mogelijk wanneer het systeem enthalpie (totale energie) afgeeft, of
wanneer het systeem disorder opneemt.
Dit is logisch want als delta H afneemt wordt delta G automatisch kleiner en
wanneer delta S toeneemt wordt delta G ook automatisch kleiner.
-Wanneer je op een duikplank staat om ervan af te springen, zal de vrije energie
van het systeem omhoog gaan (delta G groter), het systeem is onstabiel en je
bent klaar om werk te gaan verrichten (potentiële energie om te zetten in
kinetische energie).
-Het moment dat je bepaald van de duikplank af te springen noemen we een
spontane verandering. En daarom zal de vrije energie omlaag gaan (delta G<0),
het systeem wordt stabieler en er zal vrije energie vrijkomen dat gebruikt kan
worden om werk te verrichten.
-Op het moment dat je in het water valt zal je de kleinste vrije energie hebben, je
zal veel stabieler zijn en niet klaar zijn om werk te gaan verrichten. De entropie
zal hebben toegenomen.
Exergonische reacties: spontane reacties waar energie is vrij gelaten. Je
begint met reactanten met een hoge vrije energie en je eindigt met producten
met een lage vrije energie. In de proces wordt er vrije energie geproduceerd.
De negatieve delta G geeft dus weer dat het een spontane reactie is.
We kunnen deze energie (42 kj/mol) gebruiken om andere reacties uit te voeren
in de cel die wel energie nodig hebben
Endogonische reacties: ze hebben energie nodig om uitgevoerd te worden. Je
begint met reactanten die lage vrije energie hebben en eindigt met producten
, met een hoge vrije energie. En energie moet van buiten worden toegevoegd om
de reactie te kunnen laten verlopen.
Er zal een positieve delta G zijn die aangeeft dat het geen spontane reactie is en
dat er dus energie toegevoegd moet worden om de reactie te laten verlopen.
Warmte in water kan worden gebruikt om zijn hitte en daarmee energie af te
staan aan een Endogonische reacties.
Energie uit exergonische reacties kan gebruikt worden om energie te leveren
voor endogonische reacties.
Spontane reacties kunnen alleen plaatsvinden wanneer ze richting een evenwicht
bewegen. Op het plaatje hier beneden zie je dat het water spontaan naar
beneden stroomt (omdat het altijd van boven naar benden stroomt) en dat
hierdoor energie wordt vrij gelaten. De reactie beweegt naar zijn evenwicht: het
moment dat beide kannen met water even vol zitten en het dus in evenwicht is,
Delta G=0.
Metabolisme in ons lichaam bereikt nooit zijn evenwicht want zou dit gebeuren
dan zou delta G 0 zijn en zou er dus geen reactie meer plaats vinden. Dan gaat
de cel dood. Het verschil in ons lichaam is dat er altijd nieuw water bij wordt
gevoegd en er altijd weer water wordt afgevoerd zodat er altijd naar een
evenwicht wordt toegewerkt maar nooit wordt bereikt.
Organisme moeten energie halen uit producten van buiten af zoals zonlicht voor
planten en eten voor dieren. En ze moeten in staat zijn om afval producten kwijt
te raken zoals O2 voor planten en Co2 voor dieren.
Hoofdstuk 6.3
