Thema 3 Stofwisseling in de cel
Paragraaf 3.1 Chemie in cellen
Metabolisme
Het geheel van chemische omzettingsprocessen in een organisme is de stofwisseling of het
metabolisme. Dit vindt voor een groot deel plaats in de cellen. Levende cellen nemen stoffen op uit
hun omgeving en zetten die om in andere stoffen.
Alle stofwisselingen die altijd doorgaan (hartslag, ademhalingsbewegingen, etc.) worden gerekend
tot de grondstofwisseling of het basale metabolisme. De intensiteit van het basale metabolisme is
o.a. afhankelijk van het geslacht, de leeftijd en het lichaamsgewicht van het individu.
Energierijke organische stoffen
Cellen bestaan uit organische en anorganische stoffen. Bij het verbreken van bindingen in
organische moleculen komt chemische energie vrij.
Anorganische moleculen Organische moleculen
Kleine, eenvoudige moleculen (b.v. Grote, ingewikkelde moleculen (b.v. C6H12O6)
H2O, CO2, CO en N2)
Bevatten geen energie Bevatten veel energierijke bindingen
Bijna altijd door organismen geproduceerd
Bevatten altijd C- en H-atomen en meestal ook O-atomen.
Assimilatie en dissimilatie
Stofwisselingsprocessen zijn in te delen met twee begrippen:
Assimilatie is de opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen, er is dus energie nodig.
Dissimilatie is de afbraak van grote organische moleculen tot kleinere moleculen. Door
dissimilatieprocessen komt er dus energie vrij.
Bij de voortgezette assimilatie wordt er glucose gevormd uit koolstofdioxide en water, dit heet de
koolstofassimilatie. Glucose is vervolgens de grondstof voor de voortgezette assimilatie. Dat is de
vorming van andere koolhydraten, vetten, eiwitten en DNA.
In heterotrofe organismen vinden alleen dissimilatie en voortgezette assimilatie plaats. In autotrofe
organismen vindt ook assimilatie plaats.
Energiedragers
Cellen hebben energie nodig om
levensprocessen te kunnen voltooien.
Hiervoor transporteert de stof
adenosinetrifosfaat (ATP) chemische
energie naar plaatsen in de cel waar
energie nodig is. ATP bestaat uit
adenosine (bestaande uit adenine en
ribose) en drie fosfaatgroepen. Bij
afsplitsing van één fosfaatgroep ontstaat adenosinedifosfaat (ADP) en bij afsplitsing van twee
fosfaatgroepen ontstaat adenosinemonofosfaat (AMP). Bij deze afsplitsingen komt chemische
energie vrij. Deze energie kan worden overgedragen aan stofwisselingsprocessen in de cel.
, ATP wordt gevormd bij de fotosynthese in chloroplasten (bladgroenkorrels) en bij verbranding in de
mitochondriën. Daarbij worden lichtenergie en chemische energie uit glucose omgezet in de
chemische energie van ATP. Door een binding van een fosfaatgroep aan ADP ontstaat energierijk
ATP. Dit noemen we fosforylering.
Andere energiedragers zijn de chemisch aan ATP verwante moleculen nicotinamide-adenine-
dinucleotide (NAD+) en nicotinamide-adenine-dinucleotide-fosfaat (NADP+).
Paragraaf 3.2 Enzymen
Bouw en werking
De stofwisselingsprocessen in cellen verlopen veelal niet vanzelf of slechts zeer traag. Enzymen zijn
eiwitten die stofwisselingsreacties katalyseren (mogelijk maken of versnellen). Het deel van het
molecuul waar de reactie plaatsvindt, heet het actieve centrum. Dit deel heeft een specifieke
ruimtelijke structuur. Door dit actieve centrum werken enzymen substraatspecifiek. Het substraat is
namelijk de stof waarop een enzym inwerkt. Zodra een substraatmolecuul aan het actieve centrum
van het enzym bindt, vindt de reactie plaats.
Op het moment van binding van het substraat aan het enzym ontstaat voor korte tijd een enzym-
substraatcomplex (E-S-complex). In het substraatmolecuul worden bindingen tussen atomen
verbroken en komen bindingen tussen andere atomen tot stand. Het substraat wordt omgezet in het
product. Na de reactie laat het reactieproduct los van het actieve centrum van het enzym.
Enzymen zijn in kleine hoeveelheden werkzaam. Dat is mogelijk doordat enzymen niet worden
verbruikt bij een reactie, maar alleen worden gebruikt.
De naamgeving van enzymen werkt met de naam van het substraat en de uitgang -ase. B.v.
peptidase werkt in op peptiden en maltase werkt in op maltose.
Veel enzymen hebben een cofactor nodig om goed te kunnen werken. Het eigenlijke enzym wordt
dan een apo-enzym genoemd. De cofactor kan echter zowel een organische als een anorganische
stof zijn. Als de cofactor een organische stof is, spreekt men meestal van een co-enzym in plaats van
dat men van een apo-enzym spreekt.
ATP’ase transporteert actief ionen in de celmembranen. Dit kan alleen plaatsvinden m.b.v. de
energie uit de omzetting van ATP in ADP en fosfaat (Pi). Bij de werking van ATP’ase is ATP dus zowel
het substraat als ook het co-enzym.
Als H+-ionen via ATP’ase naar buiten stromen komt juist energie beschikbaar. Deze energie wordt
gebruikt voor fosforylering. In deze functie wordt ATP’ase ook wel ATP-synthase genoemd.
Paragraaf 3.1 Chemie in cellen
Metabolisme
Het geheel van chemische omzettingsprocessen in een organisme is de stofwisseling of het
metabolisme. Dit vindt voor een groot deel plaats in de cellen. Levende cellen nemen stoffen op uit
hun omgeving en zetten die om in andere stoffen.
Alle stofwisselingen die altijd doorgaan (hartslag, ademhalingsbewegingen, etc.) worden gerekend
tot de grondstofwisseling of het basale metabolisme. De intensiteit van het basale metabolisme is
o.a. afhankelijk van het geslacht, de leeftijd en het lichaamsgewicht van het individu.
Energierijke organische stoffen
Cellen bestaan uit organische en anorganische stoffen. Bij het verbreken van bindingen in
organische moleculen komt chemische energie vrij.
Anorganische moleculen Organische moleculen
Kleine, eenvoudige moleculen (b.v. Grote, ingewikkelde moleculen (b.v. C6H12O6)
H2O, CO2, CO en N2)
Bevatten geen energie Bevatten veel energierijke bindingen
Bijna altijd door organismen geproduceerd
Bevatten altijd C- en H-atomen en meestal ook O-atomen.
Assimilatie en dissimilatie
Stofwisselingsprocessen zijn in te delen met twee begrippen:
Assimilatie is de opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen, er is dus energie nodig.
Dissimilatie is de afbraak van grote organische moleculen tot kleinere moleculen. Door
dissimilatieprocessen komt er dus energie vrij.
Bij de voortgezette assimilatie wordt er glucose gevormd uit koolstofdioxide en water, dit heet de
koolstofassimilatie. Glucose is vervolgens de grondstof voor de voortgezette assimilatie. Dat is de
vorming van andere koolhydraten, vetten, eiwitten en DNA.
In heterotrofe organismen vinden alleen dissimilatie en voortgezette assimilatie plaats. In autotrofe
organismen vindt ook assimilatie plaats.
Energiedragers
Cellen hebben energie nodig om
levensprocessen te kunnen voltooien.
Hiervoor transporteert de stof
adenosinetrifosfaat (ATP) chemische
energie naar plaatsen in de cel waar
energie nodig is. ATP bestaat uit
adenosine (bestaande uit adenine en
ribose) en drie fosfaatgroepen. Bij
afsplitsing van één fosfaatgroep ontstaat adenosinedifosfaat (ADP) en bij afsplitsing van twee
fosfaatgroepen ontstaat adenosinemonofosfaat (AMP). Bij deze afsplitsingen komt chemische
energie vrij. Deze energie kan worden overgedragen aan stofwisselingsprocessen in de cel.
, ATP wordt gevormd bij de fotosynthese in chloroplasten (bladgroenkorrels) en bij verbranding in de
mitochondriën. Daarbij worden lichtenergie en chemische energie uit glucose omgezet in de
chemische energie van ATP. Door een binding van een fosfaatgroep aan ADP ontstaat energierijk
ATP. Dit noemen we fosforylering.
Andere energiedragers zijn de chemisch aan ATP verwante moleculen nicotinamide-adenine-
dinucleotide (NAD+) en nicotinamide-adenine-dinucleotide-fosfaat (NADP+).
Paragraaf 3.2 Enzymen
Bouw en werking
De stofwisselingsprocessen in cellen verlopen veelal niet vanzelf of slechts zeer traag. Enzymen zijn
eiwitten die stofwisselingsreacties katalyseren (mogelijk maken of versnellen). Het deel van het
molecuul waar de reactie plaatsvindt, heet het actieve centrum. Dit deel heeft een specifieke
ruimtelijke structuur. Door dit actieve centrum werken enzymen substraatspecifiek. Het substraat is
namelijk de stof waarop een enzym inwerkt. Zodra een substraatmolecuul aan het actieve centrum
van het enzym bindt, vindt de reactie plaats.
Op het moment van binding van het substraat aan het enzym ontstaat voor korte tijd een enzym-
substraatcomplex (E-S-complex). In het substraatmolecuul worden bindingen tussen atomen
verbroken en komen bindingen tussen andere atomen tot stand. Het substraat wordt omgezet in het
product. Na de reactie laat het reactieproduct los van het actieve centrum van het enzym.
Enzymen zijn in kleine hoeveelheden werkzaam. Dat is mogelijk doordat enzymen niet worden
verbruikt bij een reactie, maar alleen worden gebruikt.
De naamgeving van enzymen werkt met de naam van het substraat en de uitgang -ase. B.v.
peptidase werkt in op peptiden en maltase werkt in op maltose.
Veel enzymen hebben een cofactor nodig om goed te kunnen werken. Het eigenlijke enzym wordt
dan een apo-enzym genoemd. De cofactor kan echter zowel een organische als een anorganische
stof zijn. Als de cofactor een organische stof is, spreekt men meestal van een co-enzym in plaats van
dat men van een apo-enzym spreekt.
ATP’ase transporteert actief ionen in de celmembranen. Dit kan alleen plaatsvinden m.b.v. de
energie uit de omzetting van ATP in ADP en fosfaat (Pi). Bij de werking van ATP’ase is ATP dus zowel
het substraat als ook het co-enzym.
Als H+-ionen via ATP’ase naar buiten stromen komt juist energie beschikbaar. Deze energie wordt
gebruikt voor fosforylering. In deze functie wordt ATP’ase ook wel ATP-synthase genoemd.
