Biologie thema 3 Stofwisseling in de cel
§1 Chemie in cellen
Stofwisseling of metabolisme: het geheel van chemische
omzettingsprocessen, oftewel de opbouw en afbraak van stoffen. Alle
stofwisselingsprocessen die in rust doorgaan, horen bij het basale
metabolisme (de grondstofwisseling). De intensiteit hiervan kun je bepalen
door te meten hoeveel zuurstof iemand in rust verbruikt. Dit is afhankelijk
van geslacht, leeftijd en gewicht.
Anorganische stoffen zijn kleine moleculen die uit 0 of maximaal 1
koolstofatoom (C) bestaan.
Organische stoffen zijn grote moleculen die uit 2 of meer koolstofatomen
bestaan en bevatten altijd waterstof (H) en vaak ook zuurstof (O). Bij het
verbreken van de C-H bindingen komt er chemische energie vrij in de
cel. Anorganische stoffen zijn eenvoudig gebouwd en bevatten weinig
energie.
De organische stof glucose (C6H12O6) is belangrijk voor de stofwisseling
als brandstof en bouwstof. In een structuurformule is weergeven welke
atomen aan elkaar zijn gebonden. Als twee atomen door twee bindingen
verbonden zijn is er sprake van een dubbele binding.
Assimilatie: de opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen,
waarbij energie wordt verbruikt.
Dissimilatie: de afbraak van organische moleculen tot kleinere
moleculen, waarbij energie vrijkomt.
Autotroof organisme: zelf voedende organismen die uit anorganische
stoffen organische stoffen kan maken (planten en cyanobacteriën).
Heterotroof organisme: moeten andere organismen opeten (dissimileren)
om te overleven.
Alleen autotrofe organismen kullen glucose vormen uit koolstofdioxide en
water (koolstofassimilatie) tijdens de fotosynthese. Glucose is de
grondstof voor de vorming van koolhydraten, vetten, eiwitten en DNA
(voortgezette assimilatie). Hierbij ontstaan grote organische moleculen
met energierijke bindingen en bij de dissimilatie hiervan komt energie vrij
voor cel processen, als assimilatie en stoffentransport.
De energie die nodig is voor stofwisselingsprocessen wordt gehaald uit
adenosinetrifosfaat (ATP). Moleculen van ATP transporteren chemische
energie naar plaatsen in de cel waar energie nodig is. ATP bestaat uit
adenosine (adenine en ribose) en drie fosfaatgroepen, waarvan de
bindingen chemische energie bevatten. Als de derde fosfaatgroep van het
ATP wordt afgesplitst (door dissimilatie), ontstaat adenosinedifosfaat
(ADP) en komt er energie vrij. Bij afsplitsing van de tweede fosfaatgroep
van ADP ontstaat AMP (adenosinemonofosfaat). Andere energiedragers
zijn de moleculen NAD+ en NADP+.
, Fosforylering: het vormen van ATP uit ADP door een losse fosfaat groep
te binden aan ADP, dit kost energie. ATP wordt gevormd bij fotosynthese
in chloroplasten (bladgroenkorrels) en bij verbranding in het
mitochondriën. In reactievergelijkingen wordt een vrije fosfaatgroep
weergeven dor P i.
§2 Enzymen
Enzymen zijn eiwitten die processen katalyseren, zo maken ze. Processen
mogelijk of kunnen ze die versnellen zonder daarbij zelf te worden
verbruikt. Enzymen kunnen meerdere malen dezelfde handeling uitvoeren
zonder dat ze vervangen hoeven te worden. Hierdoor zijn ze al in kleine
hoeveelheden werkzaam.
Actieve centrum: het deel van de molecuul waar de reactie plaatsvindt.
De stof waarop een enzym inwerkt heet het substraat en de stof die
ontstaat bij de reactie heet het reactieproduct.
enzym-substraatcomplex (E-S complex): het moment dat het substraat
zich aan het actieve centrum bindt. Zo kan een enzym alleen reageren
met een stof die exact in het actieve centrum past (substraatspecifiek)
en kan elk enzym inwerken op slechts één stof.
De naam van het enzym is vaak de naam van het substraat + ase, zo
hoort bij het substraat maltose het enzym maltase.
Veel enzymen hebben voor hun werking een ander molecuul nodig, een
cofactor. Dit kan een organische of anorganische stof zijn. Bij co-enzym
spreek je van een organische stof. Het eigenlijke enzymmolecuul noemen
we apo-enzym.
Bij de werking van ATP’ase is ATP zowel het substraat als het co-enzym,
omdat bij dit proces er een ionentransport plaatsvindt met behulp van de
energie van ATP. In deze functie wordt ATP’ase ook wel ATP-synthase
genoemd.
Energiedrempel: de minimale energie die nodig is om een reactie op
gang te brengen (de top van de grafiek). Bij een lage temperatuur
bewegen moleculen traag, waardoor er onvoldoende energie vrijkomt om
een reactie op gang te brengen.
Activeringsenergie: de energie die toegevoegd moet worden om een
reactie op gang te brengen (de stijging voor de top van de grafiek). De
energie die vrijkomt bij de reactie is de reactie-energie.
Bij veel stofwisselingsprocessen is de energiedrempel hoog. De
temperatuur in de cel is te laag om voldoende activeringsenergie te
leveren. Enzymen verlagen deze energiedrempel door inwerking op een
substraat, waardoor er minder activeringsenergie nodig is. De reactie kan
nu bij de heersende temperatuur in de cellen plaatsvinden. De werking
van het enzym heeft geen invloed op de hoeveelheid vrijkomende reactie-
energie.
§1 Chemie in cellen
Stofwisseling of metabolisme: het geheel van chemische
omzettingsprocessen, oftewel de opbouw en afbraak van stoffen. Alle
stofwisselingsprocessen die in rust doorgaan, horen bij het basale
metabolisme (de grondstofwisseling). De intensiteit hiervan kun je bepalen
door te meten hoeveel zuurstof iemand in rust verbruikt. Dit is afhankelijk
van geslacht, leeftijd en gewicht.
Anorganische stoffen zijn kleine moleculen die uit 0 of maximaal 1
koolstofatoom (C) bestaan.
Organische stoffen zijn grote moleculen die uit 2 of meer koolstofatomen
bestaan en bevatten altijd waterstof (H) en vaak ook zuurstof (O). Bij het
verbreken van de C-H bindingen komt er chemische energie vrij in de
cel. Anorganische stoffen zijn eenvoudig gebouwd en bevatten weinig
energie.
De organische stof glucose (C6H12O6) is belangrijk voor de stofwisseling
als brandstof en bouwstof. In een structuurformule is weergeven welke
atomen aan elkaar zijn gebonden. Als twee atomen door twee bindingen
verbonden zijn is er sprake van een dubbele binding.
Assimilatie: de opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen,
waarbij energie wordt verbruikt.
Dissimilatie: de afbraak van organische moleculen tot kleinere
moleculen, waarbij energie vrijkomt.
Autotroof organisme: zelf voedende organismen die uit anorganische
stoffen organische stoffen kan maken (planten en cyanobacteriën).
Heterotroof organisme: moeten andere organismen opeten (dissimileren)
om te overleven.
Alleen autotrofe organismen kullen glucose vormen uit koolstofdioxide en
water (koolstofassimilatie) tijdens de fotosynthese. Glucose is de
grondstof voor de vorming van koolhydraten, vetten, eiwitten en DNA
(voortgezette assimilatie). Hierbij ontstaan grote organische moleculen
met energierijke bindingen en bij de dissimilatie hiervan komt energie vrij
voor cel processen, als assimilatie en stoffentransport.
De energie die nodig is voor stofwisselingsprocessen wordt gehaald uit
adenosinetrifosfaat (ATP). Moleculen van ATP transporteren chemische
energie naar plaatsen in de cel waar energie nodig is. ATP bestaat uit
adenosine (adenine en ribose) en drie fosfaatgroepen, waarvan de
bindingen chemische energie bevatten. Als de derde fosfaatgroep van het
ATP wordt afgesplitst (door dissimilatie), ontstaat adenosinedifosfaat
(ADP) en komt er energie vrij. Bij afsplitsing van de tweede fosfaatgroep
van ADP ontstaat AMP (adenosinemonofosfaat). Andere energiedragers
zijn de moleculen NAD+ en NADP+.
, Fosforylering: het vormen van ATP uit ADP door een losse fosfaat groep
te binden aan ADP, dit kost energie. ATP wordt gevormd bij fotosynthese
in chloroplasten (bladgroenkorrels) en bij verbranding in het
mitochondriën. In reactievergelijkingen wordt een vrije fosfaatgroep
weergeven dor P i.
§2 Enzymen
Enzymen zijn eiwitten die processen katalyseren, zo maken ze. Processen
mogelijk of kunnen ze die versnellen zonder daarbij zelf te worden
verbruikt. Enzymen kunnen meerdere malen dezelfde handeling uitvoeren
zonder dat ze vervangen hoeven te worden. Hierdoor zijn ze al in kleine
hoeveelheden werkzaam.
Actieve centrum: het deel van de molecuul waar de reactie plaatsvindt.
De stof waarop een enzym inwerkt heet het substraat en de stof die
ontstaat bij de reactie heet het reactieproduct.
enzym-substraatcomplex (E-S complex): het moment dat het substraat
zich aan het actieve centrum bindt. Zo kan een enzym alleen reageren
met een stof die exact in het actieve centrum past (substraatspecifiek)
en kan elk enzym inwerken op slechts één stof.
De naam van het enzym is vaak de naam van het substraat + ase, zo
hoort bij het substraat maltose het enzym maltase.
Veel enzymen hebben voor hun werking een ander molecuul nodig, een
cofactor. Dit kan een organische of anorganische stof zijn. Bij co-enzym
spreek je van een organische stof. Het eigenlijke enzymmolecuul noemen
we apo-enzym.
Bij de werking van ATP’ase is ATP zowel het substraat als het co-enzym,
omdat bij dit proces er een ionentransport plaatsvindt met behulp van de
energie van ATP. In deze functie wordt ATP’ase ook wel ATP-synthase
genoemd.
Energiedrempel: de minimale energie die nodig is om een reactie op
gang te brengen (de top van de grafiek). Bij een lage temperatuur
bewegen moleculen traag, waardoor er onvoldoende energie vrijkomt om
een reactie op gang te brengen.
Activeringsenergie: de energie die toegevoegd moet worden om een
reactie op gang te brengen (de stijging voor de top van de grafiek). De
energie die vrijkomt bij de reactie is de reactie-energie.
Bij veel stofwisselingsprocessen is de energiedrempel hoog. De
temperatuur in de cel is te laag om voldoende activeringsenergie te
leveren. Enzymen verlagen deze energiedrempel door inwerking op een
substraat, waardoor er minder activeringsenergie nodig is. De reactie kan
nu bij de heersende temperatuur in de cellen plaatsvinden. De werking
van het enzym heeft geen invloed op de hoeveelheid vrijkomende reactie-
energie.
