Thema 4
- Beschrijf de eerste wet van de thermodynamica
Energie kan niet gecreëerd of vernietigd worden, maar energie transformeert van de ene vorm naar
de andere vorm zonder uitgeput te raken.
- Beschrijf de tweede wet van de thermodynamica.
De transfer van potentialen energie in elk proces, verloopt altijd in een richting dat het vermogen om
werk uit te voeren vermindert. Potentiële energie neigt af te breken tot kinestetische energie met
een lager arbeidsvermogen.
Baksteen laten vallen komt energie vrij, maar het terug draaien kost weer energie.
- Bespreek de rol van vrije energie tijdens biologische arbeid.
De vrije energie is een maat voor uitwendige arbeid die een systeem via isotherme processen kan
leveren. Dit kan door:
Exergonic = vrij lating van energie, dit is een downhill process omdat er een afgave is van
energie G = H – TS (G=vrije energie, H=thermische verandering, T=Temperatuur in F,
S=willekeurig)
Endergonic = opslag of absorptie van energie, dit is een uphill process verbindingen +
energie = product.
Veranderingen in vrije energie vinden plaats wanneer de reactentmoleculen nieuwe moleculen
vormen met verschillende bindingen:
G = T - TS
In exergonic is G negatief.
- Benoem en geef een voorbeeld van de drie vormen van biologische arbeid.
Mechanische arbeid = spiervezels zetten chemische energie om in mechanische energie
Chemische arbeid = synthese van glycogeen (glucose glycogeen) of eiwitten.
Transport arbeid = Concentreren van stoffen als Na+ en K+ in intracellulaire en extra
cellulaire vloeistoffen. Dit is het tegenovergestelde van diffusie, bij transport waar arbeid van
nodig is gaan moleculen van hoge naar een lage concentratie. Dit kan bijv. ook met ATP
(vanaf mitochondriën naar een hogere concentratie).
- Beschrijf hoe enzymen en co-enzymen het energiemetabolisme beïnvloeden.
Enzymen zijn proteïne-katalisatoren die de activatie van energie versnellen. Het enzym verandert
niet en wordt zelf niet verbruikt in de reactie.
Elk enzym heeft een ander turn-over number en heeft zijn eigen snelheid obv generatie, pH
en temperatuur.
De werking van enzym:
1. Substraat matches de actieve zijde van het enzym vormen een substraatcomplex
2. Het enzym katalyseert of versnelt de reactie door te knippen, hier wordt H2O aan
toegevoegd.
3. Eindproduct wordt om gevormd om het enzym vrij te geven en weer op een ander substraat
te laten werken.
Lock and Key Management = alleen de juiste enzymen het substraat activeren.
Coenzymen zorgen voor extra activatie van de enzymen, zij faciliteren de binding van substraat en
enzym, bijvoorbeeld vitaminesupplementen.
Co-enzym werkt als een cobinder of als tijdelijke drager van producten in een reactie.
Co-enzym NAD+ vormt NADH bij het transporteren van H-atomen en elektronen die
vrijkomen bij voedselafbraak.
Sommige substanten bevatten een enzym die juist een reactie vertragen (bv bij kanker)
,- Bespreek het verschil tussen hydrolyse en condensatie en hun belang voor fysiologisch
functioneren.
Hydrolyse = afbreken van complexe moleculen in kleinere sub units. Dit gebeurt door
toevoeging van water. Dit speelt een belangrijke rol bij vertering van macronutriënten en
energie metabolisme.
Condensatie = vormen van complexe moleculen uit kleinere sub units, hierbij komt H2O vrij.
Dit speelt een belangrijke rol bij weefselonderhoud en groei.
- Bespreek de rol van redoxreacties in energiemetabolisme.
Redoxreactie is de basis voor lichaamsenergie verplaatsende processen.
Oxidatie = verplaatsen van O2, H en elektronen. Hierbij verliezen te elektronen. Een oxidator
neemt elektroden op.
Reductie = elk proces waarbij atomen elektronen winnen. Een reductor staat elektrode af.
Oxidatie – reductie = 1 verliest een elektron, een ander wint hem. Dit vindt veel plaats in de
mitochondriën.
Redoxreacties vormen de basis van energie verplaatsing in het lichaam. Lang het binnen
membraan van de mitochondriën vindt redoxplaats, hierdoor kunnen reacties in de
mitochondriën plaats vinden uiteindelijk vrijmaken van energie.
- Definieer de high-energy fosfaten en bespreek hun bijdrage aan biologische arbeid.
ATP = high energy fosfaat, dit is de vrije energie in ATP hydrolyse:
Kcal
ATP+ H 2 O⃗atpase ADP+ Pi−G7,3
← mo
⃗
Pcr + ADP Creatine Cr+ ATP
kinase
←
Energie uit ATP bevat elke vorm van biologisch werk.
Het lichaam kan circa 80-100 g ATP opslaan, bij een kleine verandering reageert het lichaam direct
door ATP resynthese. Hierdoor kan het lichaam continu zorgen voor ATP.
- Beschrijf de electron transport-oxidative phosphorylation.
1. Tijdens cellulaire oxidatie kataliseren dehydrogenese enzymen de afgiste van waterstof en
elektronen uit voedingssubstraat. NAD+ accepteert een paar elektroden en 1 H+ NADH en
FAD accepteert paar elektrode en 2 H+ FADH2
2. Na deze reducering oxideren ze en geven ze hun elektron af aan cytochromen (ijzercomplex).
Het ijzerdeel van deze ijzer-eiwit bindingen kan in 2 staten voorkomen (geoxideert of
gereduceert)
3. De cytochoom- of ademhalingsketen wordt
gevormd door elektrode transport. Voor
elk paar waterstofatomen, stromen 2
elektrode door de keten, uiteindelijk wordt
er 1 O2 gereduceerd tot 2 waterstofatomen
om water te maken.
4. Elk elektronenacceptor verderop in de
keten heeft steeds grotere affiniteit voor
O2 = reductiepotentieel.
- Bespreek de rol van zuurstof in het metabolisme.
O2 dient als laatste elektrode acceptor in de ademhalingsketen om waterstof te binden en H 2O te
produceren.
, - Benoem de belangrijkste functies van koolhydraten in het metabolisme.
Koolhydraat is het enige substraat waar anaeroob ATP gegeneerd kan worden. Koolhydraat afbraak
gaat sneller dan vetafbraak. Tevens heeft het centraal zenuwstelsel koolhydraten nodig en rode
bloedcellen glucose.
- Beschrijf de cellulaire energie vrijmaking tijdens anaeroob metabolisme.
1. Glucose wordt omgezet in glucose-6-fosfaat. Dit kost 2 ATP. Of glycogeen kataboliseert tot
glucose-6-fosfaat (=glycogenalyse), dit kost 1 ATP
2. Dit wordt uiteindelijk omzet in fructose 6-fosfaat fructose 1,6-difosfaat
3. Dit gaat de elektrode trainsport keten in.
4. Er ontstaat 4 ATP.
5. Eindproduct is lactaat.
- Vergelijk de efficiëntie van aerobe en anaerobe metabolisme.
Bij aerobe glycolyse is het eindproduct pyruvate. In de citroenzuurcyclus wordt dit omgezet tot
energie, waarbij bij netto 32 ATP uit vrij kan komen. Dit is dus aanzienlijk meer dan anaerobe
metabolisme.
- Bespreek de vorming en ophoping van lactaat tijdens zware inspanning.
Bij zware inspanning heb je onvoldoende O 2. Het overtollig NADH kan niet worden verwerkt. Het H+
koppelt aan pyruvaat en vormt dan lactaat. De ‘normale’ stap naar elektronentransportketen kan
niet gemaakt worden.
Lactaat diffundeert naar de interstitiële ruimte en bloedbaan, waar:
Buffering bicarbonaat
Oxidatie in andere spiervezels lactaat shuttling.
Substraat voor glycogeen synthese cori cyclus.
Lactaat ophoping verlaging pH vermoeidheid.
- Beschrijf cori cyclus.
In je spier wordt lactaat gevormd door de venen gaat dit naar je lever hier wordt het omgezet
tot glucose door aterie weer terug naar je spier.
- Beschrijf de rol van de citroenzuurcyclus in het energiemetabolisme.
In aanwezigheid van O2 wordt pyrodruivenzuur omgezet naar acetyl-coA. Dit gaat naar de krebs-
+ ¿¿
+ ¿+ H ¿
cyclus: pyruvaat+ NAD +¿+COA → AcetylcoA +CO +NADH
2 ¿
Voornaamste functie van citroenzuurcyclus is het genereren van H + 1 glucose molecuul kan 20 H+
genereren.
Vetzuren kunnen de citroenzuurcyclus ingaan door beta-oxidatie.
- Beschrijf de eerste wet van de thermodynamica
Energie kan niet gecreëerd of vernietigd worden, maar energie transformeert van de ene vorm naar
de andere vorm zonder uitgeput te raken.
- Beschrijf de tweede wet van de thermodynamica.
De transfer van potentialen energie in elk proces, verloopt altijd in een richting dat het vermogen om
werk uit te voeren vermindert. Potentiële energie neigt af te breken tot kinestetische energie met
een lager arbeidsvermogen.
Baksteen laten vallen komt energie vrij, maar het terug draaien kost weer energie.
- Bespreek de rol van vrije energie tijdens biologische arbeid.
De vrije energie is een maat voor uitwendige arbeid die een systeem via isotherme processen kan
leveren. Dit kan door:
Exergonic = vrij lating van energie, dit is een downhill process omdat er een afgave is van
energie G = H – TS (G=vrije energie, H=thermische verandering, T=Temperatuur in F,
S=willekeurig)
Endergonic = opslag of absorptie van energie, dit is een uphill process verbindingen +
energie = product.
Veranderingen in vrije energie vinden plaats wanneer de reactentmoleculen nieuwe moleculen
vormen met verschillende bindingen:
G = T - TS
In exergonic is G negatief.
- Benoem en geef een voorbeeld van de drie vormen van biologische arbeid.
Mechanische arbeid = spiervezels zetten chemische energie om in mechanische energie
Chemische arbeid = synthese van glycogeen (glucose glycogeen) of eiwitten.
Transport arbeid = Concentreren van stoffen als Na+ en K+ in intracellulaire en extra
cellulaire vloeistoffen. Dit is het tegenovergestelde van diffusie, bij transport waar arbeid van
nodig is gaan moleculen van hoge naar een lage concentratie. Dit kan bijv. ook met ATP
(vanaf mitochondriën naar een hogere concentratie).
- Beschrijf hoe enzymen en co-enzymen het energiemetabolisme beïnvloeden.
Enzymen zijn proteïne-katalisatoren die de activatie van energie versnellen. Het enzym verandert
niet en wordt zelf niet verbruikt in de reactie.
Elk enzym heeft een ander turn-over number en heeft zijn eigen snelheid obv generatie, pH
en temperatuur.
De werking van enzym:
1. Substraat matches de actieve zijde van het enzym vormen een substraatcomplex
2. Het enzym katalyseert of versnelt de reactie door te knippen, hier wordt H2O aan
toegevoegd.
3. Eindproduct wordt om gevormd om het enzym vrij te geven en weer op een ander substraat
te laten werken.
Lock and Key Management = alleen de juiste enzymen het substraat activeren.
Coenzymen zorgen voor extra activatie van de enzymen, zij faciliteren de binding van substraat en
enzym, bijvoorbeeld vitaminesupplementen.
Co-enzym werkt als een cobinder of als tijdelijke drager van producten in een reactie.
Co-enzym NAD+ vormt NADH bij het transporteren van H-atomen en elektronen die
vrijkomen bij voedselafbraak.
Sommige substanten bevatten een enzym die juist een reactie vertragen (bv bij kanker)
,- Bespreek het verschil tussen hydrolyse en condensatie en hun belang voor fysiologisch
functioneren.
Hydrolyse = afbreken van complexe moleculen in kleinere sub units. Dit gebeurt door
toevoeging van water. Dit speelt een belangrijke rol bij vertering van macronutriënten en
energie metabolisme.
Condensatie = vormen van complexe moleculen uit kleinere sub units, hierbij komt H2O vrij.
Dit speelt een belangrijke rol bij weefselonderhoud en groei.
- Bespreek de rol van redoxreacties in energiemetabolisme.
Redoxreactie is de basis voor lichaamsenergie verplaatsende processen.
Oxidatie = verplaatsen van O2, H en elektronen. Hierbij verliezen te elektronen. Een oxidator
neemt elektroden op.
Reductie = elk proces waarbij atomen elektronen winnen. Een reductor staat elektrode af.
Oxidatie – reductie = 1 verliest een elektron, een ander wint hem. Dit vindt veel plaats in de
mitochondriën.
Redoxreacties vormen de basis van energie verplaatsing in het lichaam. Lang het binnen
membraan van de mitochondriën vindt redoxplaats, hierdoor kunnen reacties in de
mitochondriën plaats vinden uiteindelijk vrijmaken van energie.
- Definieer de high-energy fosfaten en bespreek hun bijdrage aan biologische arbeid.
ATP = high energy fosfaat, dit is de vrije energie in ATP hydrolyse:
Kcal
ATP+ H 2 O⃗atpase ADP+ Pi−G7,3
← mo
⃗
Pcr + ADP Creatine Cr+ ATP
kinase
←
Energie uit ATP bevat elke vorm van biologisch werk.
Het lichaam kan circa 80-100 g ATP opslaan, bij een kleine verandering reageert het lichaam direct
door ATP resynthese. Hierdoor kan het lichaam continu zorgen voor ATP.
- Beschrijf de electron transport-oxidative phosphorylation.
1. Tijdens cellulaire oxidatie kataliseren dehydrogenese enzymen de afgiste van waterstof en
elektronen uit voedingssubstraat. NAD+ accepteert een paar elektroden en 1 H+ NADH en
FAD accepteert paar elektrode en 2 H+ FADH2
2. Na deze reducering oxideren ze en geven ze hun elektron af aan cytochromen (ijzercomplex).
Het ijzerdeel van deze ijzer-eiwit bindingen kan in 2 staten voorkomen (geoxideert of
gereduceert)
3. De cytochoom- of ademhalingsketen wordt
gevormd door elektrode transport. Voor
elk paar waterstofatomen, stromen 2
elektrode door de keten, uiteindelijk wordt
er 1 O2 gereduceerd tot 2 waterstofatomen
om water te maken.
4. Elk elektronenacceptor verderop in de
keten heeft steeds grotere affiniteit voor
O2 = reductiepotentieel.
- Bespreek de rol van zuurstof in het metabolisme.
O2 dient als laatste elektrode acceptor in de ademhalingsketen om waterstof te binden en H 2O te
produceren.
, - Benoem de belangrijkste functies van koolhydraten in het metabolisme.
Koolhydraat is het enige substraat waar anaeroob ATP gegeneerd kan worden. Koolhydraat afbraak
gaat sneller dan vetafbraak. Tevens heeft het centraal zenuwstelsel koolhydraten nodig en rode
bloedcellen glucose.
- Beschrijf de cellulaire energie vrijmaking tijdens anaeroob metabolisme.
1. Glucose wordt omgezet in glucose-6-fosfaat. Dit kost 2 ATP. Of glycogeen kataboliseert tot
glucose-6-fosfaat (=glycogenalyse), dit kost 1 ATP
2. Dit wordt uiteindelijk omzet in fructose 6-fosfaat fructose 1,6-difosfaat
3. Dit gaat de elektrode trainsport keten in.
4. Er ontstaat 4 ATP.
5. Eindproduct is lactaat.
- Vergelijk de efficiëntie van aerobe en anaerobe metabolisme.
Bij aerobe glycolyse is het eindproduct pyruvate. In de citroenzuurcyclus wordt dit omgezet tot
energie, waarbij bij netto 32 ATP uit vrij kan komen. Dit is dus aanzienlijk meer dan anaerobe
metabolisme.
- Bespreek de vorming en ophoping van lactaat tijdens zware inspanning.
Bij zware inspanning heb je onvoldoende O 2. Het overtollig NADH kan niet worden verwerkt. Het H+
koppelt aan pyruvaat en vormt dan lactaat. De ‘normale’ stap naar elektronentransportketen kan
niet gemaakt worden.
Lactaat diffundeert naar de interstitiële ruimte en bloedbaan, waar:
Buffering bicarbonaat
Oxidatie in andere spiervezels lactaat shuttling.
Substraat voor glycogeen synthese cori cyclus.
Lactaat ophoping verlaging pH vermoeidheid.
- Beschrijf cori cyclus.
In je spier wordt lactaat gevormd door de venen gaat dit naar je lever hier wordt het omgezet
tot glucose door aterie weer terug naar je spier.
- Beschrijf de rol van de citroenzuurcyclus in het energiemetabolisme.
In aanwezigheid van O2 wordt pyrodruivenzuur omgezet naar acetyl-coA. Dit gaat naar de krebs-
+ ¿¿
+ ¿+ H ¿
cyclus: pyruvaat+ NAD +¿+COA → AcetylcoA +CO +NADH
2 ¿
Voornaamste functie van citroenzuurcyclus is het genereren van H + 1 glucose molecuul kan 20 H+
genereren.
Vetzuren kunnen de citroenzuurcyclus ingaan door beta-oxidatie.
