Hoofdstuk 3: Stofwisseling in de cel
3.1: Chemie in cellen
- stofwisseling (metabolisme): het geheel van chemische omzettingsprocessen in een
organisme → een groot deel van de stofwisseling vindt plaats in cellen: stoffen
worden opgenomen en omgezet in andere stoffen
- het basale metabolisme (de grondstofwisseling): alle stofwisselingsprocessen die in
rust doorgaan → intensiteit afhankelijk van geslacht, leeftijd en lichaamsgewicht
- organische moleculen bevatten altijd C, H en O
- chemische energie: de energie die in de atoombindingen van energierijke stoffen is
opgeslagen
- anorganische stoffen bestaan uit kleine, simpele moleculen → ze bevatten weinig
energie
- glucose (C6H12O6): een organische stof die belangrijk is voor de stofwisseling als
brandstof en bouwstof
- assimilatie: de opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen (energie
nodig)
→ koolstofassimilatie: de vorming van glucose uit CO2 en water door autotrofe
organismen
→ voortgezette assimilatie: de vorming van koolhydraten, vetten, eiwitten en DNA uit
glucose (zowel autotroof als heterotroof)
- dissimilatie: de afbraak van grote organische moleculen
tot kleinere moleculen (energie komt vrij)
- moleculen van de stof ATP (adenosinetrifosfaat)
transporteren chemische energie naar plaatsen in de cel
waar energie nodig is → ATP bestaat uit adenosine
(adenine + ribose) en drie fosfaatgroepen.
→ wanneer de derde fosfaatgroep afsplitst ontstaat ADP
(adenosinedifosfaat) en er komt bindingsenergie vrij
→ wanneer de tweede fosfaatgroep afsplitst ontstaat AMP (adenosinemonofosfaat)
→ andere energiedragers: NAD+ en NADP+
- ATP wordt gevormd bij de fotosynthese in chloroplasten en bij verbranding in
mitochondriën → lichtenergie en chemische energie uit glucose worden omgezet in
de chemische energie van ATP
- fosforylering: de binding van een fosfaatgroep aan ADP (zo ontstaat ATP)
3.2: Enzymen
- enzymen: eiwitten die chemische omzettingsprocessen katalyseren zonder te
worden verbruikt
- actieve centrum: het deel van het molecuul waar de reactie plaatsvindt → het heeft
een specifieke ruimtelijke structuur
- substraat: de stof waarop een enzym inwerkt → het substraatmolecuul past precies
in het actieve centrum
- enzymen zijn substraatspecifiek: elk enzym kan slechts inwerken op 1 stof (of groep)
- op het moment van binding ontstaat heel even een enzym-substraatcomplex
(E-S-complex)
- 1 enzymmolecuul maakt vaak dezelfde reactie mogelijk
, - de naam van een enzym is vaak samengesteld uit de naam van het substraat en het
achtervoegsel -ase → bijvoorbeeld ATP’ase
- als een enzym voor zijn werking een ander molecuul nodig heeft, wordt dit molecuul
cofactor genoemd (organisch: co-enzym) → het enzymmolecuul zelf wordt dan
apo-enzym genoemd
- de energiedrempel: de minimale hoeveelheid energie die nodig is om een reactie op
gang te brengen
- activeringsenergie: de energie die moet worden toegevoerd om de reactie op gang te
brengen → de reactie-energie komt vrij
- bij het gebruik van een enzym wordt de energiedrempel verlaagd, zodat er minder
activeringsenergie nodig is
- enzymactiviteit: de mate waarin een enzym een reactie versnelt → wordt beïnvloed
door temperatuur, pH, concentratie stoffen en door bindingen van enzymen met
stoffen die de activiteit kunnen verhogen of remmen
- denaturatie: enzymmoleculen zijn hun ruimtelijke structuur kwijt, want de temperatuur
is te hoog → de moleculen bewegen te heftig, en het substraat past niet meer in het
actieve centrum (onomkeerbaar)
- optimum: de temperatuur waarbij de enzymactiviteit het grootst is
- het verhogen of verlagen van de pH zorgt ervoor dat bij steeds meer
enzymmoleculen het actieve centrum verandert (omkeerbaar)
- activator: de stof die de enzymactiviteit verhoogt
- remstof: stof die de enzymactiviteit verlaagt
- reactieketen: een reeks van opeenvolgende stofwisselingsreacties die leidt tot een
eindproduct
3.3: Koolstofassimilatie
- fotosynthese is een voorbeeld van koolstofassimilatie → koolstofdioxide en water
worden omgezet in glucose en zuurstof
- chlorofyl (bladgroen) kan energie uit licht absorberen. chlorofyl bevat zich in de
chloroplasten (bladgroenkorrels) → de membranen hiervan zijn gerangschikt als
stapels munten: de thylakoïden. de binnenkant heet het lumen, en rondom de
thylakoïden bevindt zich het stroma
- fotosynthese bestaat uit twee samenhangende
reactieketens: de lichtreacties (op membranen
thylakoïden) en de donkerreacties (in stroma). bij
de lichtreacties wordt energie van zonlicht
gebruikt om H2O te splitsen in zuurstof en
waterstofionen en het energierijk maken van
elektronen → deze worden naar de
donkerreacties getransporteerd door ATP en
NADPH, H+. vervolgens wordt de energie en
waterstofionen gebruikt bij de vorming van
glucose in de donkerreacties
Lichtreacties
- fotosysteem: kan lichtenergie omzetten in chemische energie en potentiële energie
van concentratieverschillen → eerst PSII, dan PSI. (PSI eerder ontdekt)
3.1: Chemie in cellen
- stofwisseling (metabolisme): het geheel van chemische omzettingsprocessen in een
organisme → een groot deel van de stofwisseling vindt plaats in cellen: stoffen
worden opgenomen en omgezet in andere stoffen
- het basale metabolisme (de grondstofwisseling): alle stofwisselingsprocessen die in
rust doorgaan → intensiteit afhankelijk van geslacht, leeftijd en lichaamsgewicht
- organische moleculen bevatten altijd C, H en O
- chemische energie: de energie die in de atoombindingen van energierijke stoffen is
opgeslagen
- anorganische stoffen bestaan uit kleine, simpele moleculen → ze bevatten weinig
energie
- glucose (C6H12O6): een organische stof die belangrijk is voor de stofwisseling als
brandstof en bouwstof
- assimilatie: de opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen (energie
nodig)
→ koolstofassimilatie: de vorming van glucose uit CO2 en water door autotrofe
organismen
→ voortgezette assimilatie: de vorming van koolhydraten, vetten, eiwitten en DNA uit
glucose (zowel autotroof als heterotroof)
- dissimilatie: de afbraak van grote organische moleculen
tot kleinere moleculen (energie komt vrij)
- moleculen van de stof ATP (adenosinetrifosfaat)
transporteren chemische energie naar plaatsen in de cel
waar energie nodig is → ATP bestaat uit adenosine
(adenine + ribose) en drie fosfaatgroepen.
→ wanneer de derde fosfaatgroep afsplitst ontstaat ADP
(adenosinedifosfaat) en er komt bindingsenergie vrij
→ wanneer de tweede fosfaatgroep afsplitst ontstaat AMP (adenosinemonofosfaat)
→ andere energiedragers: NAD+ en NADP+
- ATP wordt gevormd bij de fotosynthese in chloroplasten en bij verbranding in
mitochondriën → lichtenergie en chemische energie uit glucose worden omgezet in
de chemische energie van ATP
- fosforylering: de binding van een fosfaatgroep aan ADP (zo ontstaat ATP)
3.2: Enzymen
- enzymen: eiwitten die chemische omzettingsprocessen katalyseren zonder te
worden verbruikt
- actieve centrum: het deel van het molecuul waar de reactie plaatsvindt → het heeft
een specifieke ruimtelijke structuur
- substraat: de stof waarop een enzym inwerkt → het substraatmolecuul past precies
in het actieve centrum
- enzymen zijn substraatspecifiek: elk enzym kan slechts inwerken op 1 stof (of groep)
- op het moment van binding ontstaat heel even een enzym-substraatcomplex
(E-S-complex)
- 1 enzymmolecuul maakt vaak dezelfde reactie mogelijk
, - de naam van een enzym is vaak samengesteld uit de naam van het substraat en het
achtervoegsel -ase → bijvoorbeeld ATP’ase
- als een enzym voor zijn werking een ander molecuul nodig heeft, wordt dit molecuul
cofactor genoemd (organisch: co-enzym) → het enzymmolecuul zelf wordt dan
apo-enzym genoemd
- de energiedrempel: de minimale hoeveelheid energie die nodig is om een reactie op
gang te brengen
- activeringsenergie: de energie die moet worden toegevoerd om de reactie op gang te
brengen → de reactie-energie komt vrij
- bij het gebruik van een enzym wordt de energiedrempel verlaagd, zodat er minder
activeringsenergie nodig is
- enzymactiviteit: de mate waarin een enzym een reactie versnelt → wordt beïnvloed
door temperatuur, pH, concentratie stoffen en door bindingen van enzymen met
stoffen die de activiteit kunnen verhogen of remmen
- denaturatie: enzymmoleculen zijn hun ruimtelijke structuur kwijt, want de temperatuur
is te hoog → de moleculen bewegen te heftig, en het substraat past niet meer in het
actieve centrum (onomkeerbaar)
- optimum: de temperatuur waarbij de enzymactiviteit het grootst is
- het verhogen of verlagen van de pH zorgt ervoor dat bij steeds meer
enzymmoleculen het actieve centrum verandert (omkeerbaar)
- activator: de stof die de enzymactiviteit verhoogt
- remstof: stof die de enzymactiviteit verlaagt
- reactieketen: een reeks van opeenvolgende stofwisselingsreacties die leidt tot een
eindproduct
3.3: Koolstofassimilatie
- fotosynthese is een voorbeeld van koolstofassimilatie → koolstofdioxide en water
worden omgezet in glucose en zuurstof
- chlorofyl (bladgroen) kan energie uit licht absorberen. chlorofyl bevat zich in de
chloroplasten (bladgroenkorrels) → de membranen hiervan zijn gerangschikt als
stapels munten: de thylakoïden. de binnenkant heet het lumen, en rondom de
thylakoïden bevindt zich het stroma
- fotosynthese bestaat uit twee samenhangende
reactieketens: de lichtreacties (op membranen
thylakoïden) en de donkerreacties (in stroma). bij
de lichtreacties wordt energie van zonlicht
gebruikt om H2O te splitsen in zuurstof en
waterstofionen en het energierijk maken van
elektronen → deze worden naar de
donkerreacties getransporteerd door ATP en
NADPH, H+. vervolgens wordt de energie en
waterstofionen gebruikt bij de vorming van
glucose in de donkerreacties
Lichtreacties
- fotosysteem: kan lichtenergie omzetten in chemische energie en potentiële energie
van concentratieverschillen → eerst PSII, dan PSI. (PSI eerder ontdekt)
