+
H5: bio-energetica
1. Het belang van energie
Vier essentiële behoeften van de cel
1. Moleculaire bouwstenen (AZ, nucleotiden, suikers, lipiden)
2. Biokatalysatoren
Chemische reacties kunnen in cel spontaan optreden: thermodynamisch (het is niet omdat het volgens de
wetten spontaan zal gaan, dat dat ook is: bv zo traag optreden tot enzymen (katalysator))
3. Informatie (DNA, RNA, eiwitten)
4. Energie (waarvoor?, waar vandaan?, wat is mogelijk overeenkomstig de wetten van de
thermodynamica?)
vrije E (DG) voorspellen of het spontaan zal optreden of niet
Belang van energie
Energie = de capaciteit om specifieke fysieke of chemische veranderingen te bewerkstelligen:
1. Biosynthese
2. Mechanisch werk
3. Concentratie werk
4. Elektrisch werk
5. Genereren van warmte
6. Genereren van licht
1. Biosynthese
=Synthese van macromoleculen (groei + homeostase) uit bouwstenen => vorming van nieuwe
covalente bindingen
- Voor groei of behouden van cel (=homeostase)
Input van E:
polymeriseren: van 2 of meer monomeren 1 polymeer maken
- tweede wet thermodynamica verhoging entropie
(=is, op het meest fundamentele niveau, een maat voor de waarschijnlijkheid van een bepaalde
verdeling van microtoestanden, binnen een geïsoleerd fysisch systeem)
Macro molecule: verlaging van entropie: er is E nodig (delta G is negatief)
Bv.: fotosynthese water en CO2 vormen suiker
, 2. Mechanisch werk
Een verandering in de positie of oriëntatie van een cel(organel):
- flagella, cilia: voor individueel voortbewegen van een cel
- spiercontractie: een groot aantal cellen werken samen zodat het volledige organisme kan
bewegen warmte komt vrij (ATP wordt omgezet in energie)
- Celdeling
Bv.: spiercontracties zijn noodzakelijk voor het opheffen van gewicht
3. Concentratie werk
Beweging van moleculen tegen een concentratiegradient (vb. import van suikers en aminozuren):
- actief transport
- het verwijderen van toxische bijproducten van cellulaire activiteit
- het constant houden van een hogere concentratie tegenover het extracellulair milieu
o import van bepaalde suiker en AZ van een lage naar hoge concentratie door het PM
o hoge concentratie van bepaalde enzymen in het celorganel constant houden
tegenover het cytosol
bv.: actief transport noodzakelijk om de concentratie van suiker en AZ binnenin de cel hoog te houden
4. Elektrisch werk
Beweging van ionen doorheen een membraan tegen een elektrochemische gradiënt in
=>ontstaan van membraanpotentiaal
- bij mitochondriën en chloroplasten is de membraanpotentiaal essentieel voor de vorming
van ATP en de fotosynthese
- neuronen houden hun membraanpotentiaal constant door Na+ en K+ in en uit de cel te
pompen
, 5. Genereren van warmte
Geldt voor homeotherme dieren (warmbloedige), niet voor poikilotherme (koudbloedige)
- Hemeotherm: lichaamsT wordt C gehouden
- Poikilotherm: T wordt niet C gehouden (warmtebron nodig; vb zon)
Homeotherme dieren: optimum-temperatuur voor enzymen constant houden:
- Als lichaamstemperatuur onder de 37°C gaat, beginnen de spieren te contracteren, wat
resulteert in bibberen
o Spieren geven hierbij warmte af, dat gebruikt wordt om je lichaamsT terug op peil te
houden
- Warmte ontstaat als bijproduct van veel chemische reacties en wordt bij homeotherme
dieren dus niet als verloren energie beschouwd
- Als lichaamstemperatuur boven de 37°C gaat, beginnen we te zweten, wat resulteert in
waterverlies
o water is solvent om na zweten heel wat warmte kwijt te raken, zonder dat T sterk
gaat dalen
6. Generen van licht
- Bioluminescentie: vereist ATP of energie uit chemische oxidatie
o Bioluminescentie: cel gaat zelf energie investeren (uit ATP of oxidatie) om licht te
maken
- Fluorescentie: vereist absorptie van licht van een kortere golflengte
o Fluorescentie= opnemen van UV-licht en het uitzenden van zichtbaar licht, dit vergt
geen E en behoort bijgevolg niet tot bioluminescentie
H5: bio-energetica
1. Het belang van energie
Vier essentiële behoeften van de cel
1. Moleculaire bouwstenen (AZ, nucleotiden, suikers, lipiden)
2. Biokatalysatoren
Chemische reacties kunnen in cel spontaan optreden: thermodynamisch (het is niet omdat het volgens de
wetten spontaan zal gaan, dat dat ook is: bv zo traag optreden tot enzymen (katalysator))
3. Informatie (DNA, RNA, eiwitten)
4. Energie (waarvoor?, waar vandaan?, wat is mogelijk overeenkomstig de wetten van de
thermodynamica?)
vrije E (DG) voorspellen of het spontaan zal optreden of niet
Belang van energie
Energie = de capaciteit om specifieke fysieke of chemische veranderingen te bewerkstelligen:
1. Biosynthese
2. Mechanisch werk
3. Concentratie werk
4. Elektrisch werk
5. Genereren van warmte
6. Genereren van licht
1. Biosynthese
=Synthese van macromoleculen (groei + homeostase) uit bouwstenen => vorming van nieuwe
covalente bindingen
- Voor groei of behouden van cel (=homeostase)
Input van E:
polymeriseren: van 2 of meer monomeren 1 polymeer maken
- tweede wet thermodynamica verhoging entropie
(=is, op het meest fundamentele niveau, een maat voor de waarschijnlijkheid van een bepaalde
verdeling van microtoestanden, binnen een geïsoleerd fysisch systeem)
Macro molecule: verlaging van entropie: er is E nodig (delta G is negatief)
Bv.: fotosynthese water en CO2 vormen suiker
, 2. Mechanisch werk
Een verandering in de positie of oriëntatie van een cel(organel):
- flagella, cilia: voor individueel voortbewegen van een cel
- spiercontractie: een groot aantal cellen werken samen zodat het volledige organisme kan
bewegen warmte komt vrij (ATP wordt omgezet in energie)
- Celdeling
Bv.: spiercontracties zijn noodzakelijk voor het opheffen van gewicht
3. Concentratie werk
Beweging van moleculen tegen een concentratiegradient (vb. import van suikers en aminozuren):
- actief transport
- het verwijderen van toxische bijproducten van cellulaire activiteit
- het constant houden van een hogere concentratie tegenover het extracellulair milieu
o import van bepaalde suiker en AZ van een lage naar hoge concentratie door het PM
o hoge concentratie van bepaalde enzymen in het celorganel constant houden
tegenover het cytosol
bv.: actief transport noodzakelijk om de concentratie van suiker en AZ binnenin de cel hoog te houden
4. Elektrisch werk
Beweging van ionen doorheen een membraan tegen een elektrochemische gradiënt in
=>ontstaan van membraanpotentiaal
- bij mitochondriën en chloroplasten is de membraanpotentiaal essentieel voor de vorming
van ATP en de fotosynthese
- neuronen houden hun membraanpotentiaal constant door Na+ en K+ in en uit de cel te
pompen
, 5. Genereren van warmte
Geldt voor homeotherme dieren (warmbloedige), niet voor poikilotherme (koudbloedige)
- Hemeotherm: lichaamsT wordt C gehouden
- Poikilotherm: T wordt niet C gehouden (warmtebron nodig; vb zon)
Homeotherme dieren: optimum-temperatuur voor enzymen constant houden:
- Als lichaamstemperatuur onder de 37°C gaat, beginnen de spieren te contracteren, wat
resulteert in bibberen
o Spieren geven hierbij warmte af, dat gebruikt wordt om je lichaamsT terug op peil te
houden
- Warmte ontstaat als bijproduct van veel chemische reacties en wordt bij homeotherme
dieren dus niet als verloren energie beschouwd
- Als lichaamstemperatuur boven de 37°C gaat, beginnen we te zweten, wat resulteert in
waterverlies
o water is solvent om na zweten heel wat warmte kwijt te raken, zonder dat T sterk
gaat dalen
6. Generen van licht
- Bioluminescentie: vereist ATP of energie uit chemische oxidatie
o Bioluminescentie: cel gaat zelf energie investeren (uit ATP of oxidatie) om licht te
maken
- Fluorescentie: vereist absorptie van licht van een kortere golflengte
o Fluorescentie= opnemen van UV-licht en het uitzenden van zichtbaar licht, dit vergt
geen E en behoort bijgevolg niet tot bioluminescentie
