9.1 Chemie in cellen
Stofwisseling (metabolisme) zijn alle chemische omzettingsprocessen in een organisme.
- Een groot deel van de stofwisseling vindt plaats in cellen: levende cellen nemen stoffen
op uit hun omgeving en zetten die stoffen om in andere stoffen, wat nodig is voor de
opbouw en instandhouding van de cel en de energievoorziening.
- Basale metabolisme /de grondstofwisseling: de processen die altijd plaatsvinden in je
lichaam, zoals de hartslag. De intensiteit van deze stofwisseling is door de hoeveelheid
verbruikte zuurstof in rusttoestand te meten. Dit hangt af van de leeftijd, gewicht en
geslacht.
Cellen bestaan uit:
● Organische stoffen (bijv. glucose): grote moleculen met koolstofketen(s) die altijd enkel
tot duizend koolstof bevat (C), waterstof (H) en meestal zuurstof (O). Ze hebben veel
chemische energie in hun bindingen C-H om bij elkaar te houden, die vrijkomt als ze
worden afgebroken.
● Anorganische stoffen (bijv. CO2): kleine moleculen met weinig chemische energie, dit is
opgeslagen in de atoombindingen van energierijke stoffen.
Glucose ( C6H12O6) is een belangrijke energiebron voor cellen en koolstofdioxide (CO2) speelt
een rol bij fotosynthese. (BINAS 67F)
Assimilatie: opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen, is er energie nodig.
Dissimilatie: afbraak van grote organische moleculen tot kleinere moleculen. Energie komt vrij in
de vorm van kinetische energie (bewegingsenergie), lichtenergie of warmte.
Planten en cyanobacteriën zijn autotrofe organismen. Dit betekent dat ze in staat zijn
om glucose te vormen uit koolstofdioxide en water, koolstofassimilatie. De energie
verkrijgen ze uit licht (fotosynthese). De meeste bacteriën, schimmels en dieren zijn
heterotroof. Dit betekent dat ze niet aan koolstofassimilatie kunnen doen.
Zij moeten dus organische stoffen via voedsel binnenkrijgen om energie te
krijgen. Glucose is de grondstof voor de vorming van koolhydraten, vetten,
eiwitten en DNA. Dit is de voortgezette assimilatie, waarbij grote
organische moleculen met energierijke bindingen ontstaan. Door
dissimilatie van organische moleculen komt energie beschikbaar voor
andere processen in de cel, zoals assimilatie of transport van stoffen.
Voortgezette assimilatie en dissimilatie vinden plaats in zowel autotrofe als
heterotrofe organismen.
Cellen hebben energie nodig. Bij de fotosynthese in chloroplasten en bij
verbranding in mitochondriën wordt ATP (adenosinetrifosfaat) gevormd.
ATP bestaat uit adenosine (adenine en ribose) en drie fosfaatgroepen. In
de fosfaatgroepen is veel chemische energie opgeslagen. Lichtenergie en chemische energie uit
glucose worden omgezet in de chemische energie van ATP, die bruikbaar is
voor de cel. Wanneer de derde fosfaatgroep van ATP wordt afgesplitst, komt
de vastgelegde energie weer vrij en ontstaat ADP (adenosinedifosfaat) en Pi.
Deze energie is nodig voor stofwisselingsreacties en processen zoals
eiwitsynthese of actief transport over membranen. Met energie uit licht of
dissimilatie kan een fosfaatgroep (Pi) binden aan ADP en ontstaat opnieuw
energierijk ATP. Deze reactie noem je fosforylering. Verliest ADP nog een
fosfaatgroep, dan ontstaat AMP. (adenosinemonofosfaat).
Andere moleculen die energie vastleggen (energiedrager of dragermoleculen) zijn:
- NADH (NADH,H+ ) bevat twee elektronen en een waterstofion meer dan NAD+
- NAD+ (nicotinamide-adenine-dinucleotide)
- NADP+ (nicotinamideadenine-dinucleotide-fosfaat)
- NADPH (NADPH,H+ ) bevat twee elektronen en een waterstofion meer dan NADP+
, 9.2 Enzymen
Enzymen (eitwitmoleculen) katalyseren (mogelijk maken/versnellen) stofwisselingsreacties
zonder daarbij zelf te worden gebruikt. Enzymen verlagen de
energiedrempel, de hoeveelheid activeringsenergie die nodig is om een
reactie op gang te brengen. De energie die vrijkomt, noem je de
reactie-energie. Enzymatische reacties zijn vaak evenwichtsreacties en
kunnen in twee richtingen verlopen. Elk enzym werkt op één specifieke
stof (specifieke ruimtelijke structuur): het substraat. De enzymwerking
is substraatspecifiek: elk enzym kan slechts één evenwichtsreactie
beïnvloeden. Het substraat past in het actieve centrum waar reactie
plaatsvindt. Er ontstaat een enzym-substraatcomplex (E-S-complex). Het
substraat wordt omgezet in een reactieproduct en laat los. Het enzym blijft
onveranderd en kan opnieuw gebruikt worden.
Enzymnamen eindigen vaak op -ase en bevatten de naam van het substraat (bijv. ATPase
breekt ATP af). Veel enzymen hebben een organische of anorganische
co-factor (hulpstof bijv. metaalion of vitamine) nodig om goed te kunnen
werken. Deze enzymen noem je apo-enzymen. Als de cofactor een organische
stof is, wordt deze een co-enzym genoemd (vitaminen, ATP of een hormoon)
Bij het enzym ATPase is ATP zowel substraat als co-enzym. ATPase
(ATP-synthase) werkt als transporteiwit in de membranen van cellen en
celorganellen.
De enzymactiviteit is de mate waarin een enzym een reactie versnelt. Dit kan worden
bepaald door de hoeveelheid substraat te meten die per tijdseenheid wordt omgezet of
hoeveel reactieproduct er ontstaat (indicator).
● Temperatuur: beïnvloedt de enzymactiviteit volgens een optimumkromme. Onder
de mim. temperatuur is geen enzymactiviteit, moleculen bewegen te traag. Bij
toenemende temperatuur (meer botsing) zetten intacte enzymmoleculen sneller
substraatmoleculen om. Boven de optimumtemperatuur, bij warmbloedige dieren >40
graden (heftige botsing), verliezen steeds meer enzymmoleculen hun specifieke
ruimtelijke structuur (denaturatie), waardoor substraat niet meer past. Deze
verandering is irreversibel (onomkeerbaar), de vorm komt niet meer terug.
● Zuurgraad (pH): De ruimtelijke structuur van een enzym blijft intact bij een bepaalde
zuurgraad: het optimum. Bij verhoging of verlaging van de pH verandert het actieve
centrum zijn vorm, waardoor het enzym zijn werking verliest. Bij kleine
pH-veranderingen kan het enzym soms herstellen, maar grote afwijkingen zijn
onomkeerbaar. Een oplossing die veel H+ ionen bevat, is zuur. De pH is lager dan 7.
● Binding van bepaalde stoffen aan een enzym beïnvloedt de enzymactiviteit. Een
activator verandert de ruimtelijke structuur van een enzymmolecuul zodanig dat
E-S-complexen sneller kunnen worden gevormd (bijv. sommige hormonen,
vitaminen, geneesmiddelen). Remstoffen, zoals zware metalen (zijn giftig),
veranderen de ruimtelijke structuur van enzymmoleculen, waardoor geen
E-S-complexen meer kunnen worden gevormd. Dit is irreversibel. Veel
stofwisselingsreacties verlopen in stappen via verschillende enzymen, een
reactieketen.
Het eindproduct (isoleucine) remt de activiteit van enzym 1. Er ontstaat een evenwicht
tussen de concentraties threonine en isoleucine in een cel.
Stofwisseling (metabolisme) zijn alle chemische omzettingsprocessen in een organisme.
- Een groot deel van de stofwisseling vindt plaats in cellen: levende cellen nemen stoffen
op uit hun omgeving en zetten die stoffen om in andere stoffen, wat nodig is voor de
opbouw en instandhouding van de cel en de energievoorziening.
- Basale metabolisme /de grondstofwisseling: de processen die altijd plaatsvinden in je
lichaam, zoals de hartslag. De intensiteit van deze stofwisseling is door de hoeveelheid
verbruikte zuurstof in rusttoestand te meten. Dit hangt af van de leeftijd, gewicht en
geslacht.
Cellen bestaan uit:
● Organische stoffen (bijv. glucose): grote moleculen met koolstofketen(s) die altijd enkel
tot duizend koolstof bevat (C), waterstof (H) en meestal zuurstof (O). Ze hebben veel
chemische energie in hun bindingen C-H om bij elkaar te houden, die vrijkomt als ze
worden afgebroken.
● Anorganische stoffen (bijv. CO2): kleine moleculen met weinig chemische energie, dit is
opgeslagen in de atoombindingen van energierijke stoffen.
Glucose ( C6H12O6) is een belangrijke energiebron voor cellen en koolstofdioxide (CO2) speelt
een rol bij fotosynthese. (BINAS 67F)
Assimilatie: opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen, is er energie nodig.
Dissimilatie: afbraak van grote organische moleculen tot kleinere moleculen. Energie komt vrij in
de vorm van kinetische energie (bewegingsenergie), lichtenergie of warmte.
Planten en cyanobacteriën zijn autotrofe organismen. Dit betekent dat ze in staat zijn
om glucose te vormen uit koolstofdioxide en water, koolstofassimilatie. De energie
verkrijgen ze uit licht (fotosynthese). De meeste bacteriën, schimmels en dieren zijn
heterotroof. Dit betekent dat ze niet aan koolstofassimilatie kunnen doen.
Zij moeten dus organische stoffen via voedsel binnenkrijgen om energie te
krijgen. Glucose is de grondstof voor de vorming van koolhydraten, vetten,
eiwitten en DNA. Dit is de voortgezette assimilatie, waarbij grote
organische moleculen met energierijke bindingen ontstaan. Door
dissimilatie van organische moleculen komt energie beschikbaar voor
andere processen in de cel, zoals assimilatie of transport van stoffen.
Voortgezette assimilatie en dissimilatie vinden plaats in zowel autotrofe als
heterotrofe organismen.
Cellen hebben energie nodig. Bij de fotosynthese in chloroplasten en bij
verbranding in mitochondriën wordt ATP (adenosinetrifosfaat) gevormd.
ATP bestaat uit adenosine (adenine en ribose) en drie fosfaatgroepen. In
de fosfaatgroepen is veel chemische energie opgeslagen. Lichtenergie en chemische energie uit
glucose worden omgezet in de chemische energie van ATP, die bruikbaar is
voor de cel. Wanneer de derde fosfaatgroep van ATP wordt afgesplitst, komt
de vastgelegde energie weer vrij en ontstaat ADP (adenosinedifosfaat) en Pi.
Deze energie is nodig voor stofwisselingsreacties en processen zoals
eiwitsynthese of actief transport over membranen. Met energie uit licht of
dissimilatie kan een fosfaatgroep (Pi) binden aan ADP en ontstaat opnieuw
energierijk ATP. Deze reactie noem je fosforylering. Verliest ADP nog een
fosfaatgroep, dan ontstaat AMP. (adenosinemonofosfaat).
Andere moleculen die energie vastleggen (energiedrager of dragermoleculen) zijn:
- NADH (NADH,H+ ) bevat twee elektronen en een waterstofion meer dan NAD+
- NAD+ (nicotinamide-adenine-dinucleotide)
- NADP+ (nicotinamideadenine-dinucleotide-fosfaat)
- NADPH (NADPH,H+ ) bevat twee elektronen en een waterstofion meer dan NADP+
, 9.2 Enzymen
Enzymen (eitwitmoleculen) katalyseren (mogelijk maken/versnellen) stofwisselingsreacties
zonder daarbij zelf te worden gebruikt. Enzymen verlagen de
energiedrempel, de hoeveelheid activeringsenergie die nodig is om een
reactie op gang te brengen. De energie die vrijkomt, noem je de
reactie-energie. Enzymatische reacties zijn vaak evenwichtsreacties en
kunnen in twee richtingen verlopen. Elk enzym werkt op één specifieke
stof (specifieke ruimtelijke structuur): het substraat. De enzymwerking
is substraatspecifiek: elk enzym kan slechts één evenwichtsreactie
beïnvloeden. Het substraat past in het actieve centrum waar reactie
plaatsvindt. Er ontstaat een enzym-substraatcomplex (E-S-complex). Het
substraat wordt omgezet in een reactieproduct en laat los. Het enzym blijft
onveranderd en kan opnieuw gebruikt worden.
Enzymnamen eindigen vaak op -ase en bevatten de naam van het substraat (bijv. ATPase
breekt ATP af). Veel enzymen hebben een organische of anorganische
co-factor (hulpstof bijv. metaalion of vitamine) nodig om goed te kunnen
werken. Deze enzymen noem je apo-enzymen. Als de cofactor een organische
stof is, wordt deze een co-enzym genoemd (vitaminen, ATP of een hormoon)
Bij het enzym ATPase is ATP zowel substraat als co-enzym. ATPase
(ATP-synthase) werkt als transporteiwit in de membranen van cellen en
celorganellen.
De enzymactiviteit is de mate waarin een enzym een reactie versnelt. Dit kan worden
bepaald door de hoeveelheid substraat te meten die per tijdseenheid wordt omgezet of
hoeveel reactieproduct er ontstaat (indicator).
● Temperatuur: beïnvloedt de enzymactiviteit volgens een optimumkromme. Onder
de mim. temperatuur is geen enzymactiviteit, moleculen bewegen te traag. Bij
toenemende temperatuur (meer botsing) zetten intacte enzymmoleculen sneller
substraatmoleculen om. Boven de optimumtemperatuur, bij warmbloedige dieren >40
graden (heftige botsing), verliezen steeds meer enzymmoleculen hun specifieke
ruimtelijke structuur (denaturatie), waardoor substraat niet meer past. Deze
verandering is irreversibel (onomkeerbaar), de vorm komt niet meer terug.
● Zuurgraad (pH): De ruimtelijke structuur van een enzym blijft intact bij een bepaalde
zuurgraad: het optimum. Bij verhoging of verlaging van de pH verandert het actieve
centrum zijn vorm, waardoor het enzym zijn werking verliest. Bij kleine
pH-veranderingen kan het enzym soms herstellen, maar grote afwijkingen zijn
onomkeerbaar. Een oplossing die veel H+ ionen bevat, is zuur. De pH is lager dan 7.
● Binding van bepaalde stoffen aan een enzym beïnvloedt de enzymactiviteit. Een
activator verandert de ruimtelijke structuur van een enzymmolecuul zodanig dat
E-S-complexen sneller kunnen worden gevormd (bijv. sommige hormonen,
vitaminen, geneesmiddelen). Remstoffen, zoals zware metalen (zijn giftig),
veranderen de ruimtelijke structuur van enzymmoleculen, waardoor geen
E-S-complexen meer kunnen worden gevormd. Dit is irreversibel. Veel
stofwisselingsreacties verlopen in stappen via verschillende enzymen, een
reactieketen.
Het eindproduct (isoleucine) remt de activiteit van enzym 1. Er ontstaat een evenwicht
tussen de concentraties threonine en isoleucine in een cel.
