T3/B1. Vrije en gebonden energie

T3. Energie

B1. Vrije en gebonden energie B2. Enzymen

B3. Aërobe dissimilatie van glucose B4. Fotosynthese

B5. Andere assimilatie- en dissimilatieprocessen B6. Kringlopen

EB7. Leren onderzoeken: Respiratoir quotiënt bepalen EB8. ANW: Duurzame energie

EB9. Leren en werken: Onderzoeker in opleiding V1. Chromatografie

V2. Stofwisseling bij sport V3. Leren en werken

V4. Ideeën voor onderzoek V5. Werken met de computer Practica

T3/B1. Vrije en gebonden energie

Vrije energie: direct te gebruiken

Gebonden energie: zit opgeslagen in bijv. glucose Verschillende typen reacties:

• Endotherm: in energie bij nodig

• Exotherm: komt energie bij vrij Wet van behoud van energie:

Energie voor reactie = energie na reactie

bv. Auto: Benzine (100%) = beweging (45%) + warmte (55%)

bron: www.autotrack.nl

T3/B1. Vrije en gebonden energie

Organische stoffen: (herhaling thema ordening)

• Grote moleculen

• Bevatten altijd koolstof (C) en waterstof (H) atomen

• Meestal ook zuurstofatomen (O)

• Vaak ook stikstof (N), zwavel (S) en fosfaat (P) atomen

• Soms metalen; ijzer (Fe) of magnesium (Mg)

• Vb. glucose en DNA

T3/B1. Vrije en gebonden energie

Stofwisseling (metabolisme):

Assimilatie;

Het opbouwen van energiehoudende stoffen.

fotosynthese:

6CO2 + 6H2O + energie  C6H12O6 + 6O2

• Hierover meer in het volgende deel v/h hoofdstuk.

T3/B1. Vrije en gebonden energie

Stofwisseling (metabolisme):

Dissimilatie;

Het afbreken van energiehoudende stoffen.

verbranding: (omgekeerde fotosynthese) C₆H₁₂O₆ + 6O₂  6CO₂ + 6H₂O + energie

T3/B1. Vrije en gebonden energie

ATP (adenosine tri-fosfaat):

Belangrijke stof bij overbrengen van energie.

Is een tijdelijke energie opslag.

T3/B1. Vrije en gebonden energie

ATP  ADP + P_i + energie (warmte, beweging, enz)

+ + energie

T3/B1. Vrije en gebonden energie

Energierijke elektronen

Moleculen:

• elektronen (negatief geladen)

• protonen (positief geladen)

• neutronen (geen lading)

T3/B1. Vrije en gebonden energie

Energieoverdracht via elektronen

T3/B2. Enzymen

B2. Enzymen (eiwitten)

Versnellen van reacties, hebben een lagere activeringsenergie waarbij de energiedrempel omlaag gaat. Hierbij worden de enzymen zelf, niet verbruikt.

Werken in op één stof => enzymen zijn reactiespecifiek.

Enzymactiviteit: hoe snel werkt een stof.

T3/B2. Enzymen

T3/B2. Enzymen

co-enzym: ion/molecuul of vitamine (uit voedsel) dat nodig is om de reactie plaats te laten vinden. "co" = samen.

Invloed van de temperatuur:

T3/B2. Enzymen

Activering/remming enzymactiviteit Activator: exhibitor

Remmer: inhibitor (blokkeert het enzym)

T3/B2. Enzymen

Negatieve terugkoppeling

Voldoende produkt? --> remming afbraak glucose

T3/B3. Aërobe dissimilatie van glucose

Verbranding waarbij zuurstof aanwezig is.

C₆H₁₂O₆ + 6O₂  6CO₂ + 6H₂O

Hierbij komt 2870 kJ/mol aan energie vrij.

Van belang voor cellen:

• Geleidelijke dissimilatie anders??

• Wegvangen van vrije elektronen  door acceptormolecuul (het acceptormolecuul is NAD⁺)

• Vrijgekomen energie moet worden omgezet naar ATP.

T3/B3. Aërobe dissimilatie van glucose

Bestaat uit drie verschillende stappen:

1. Glycolyse

Vindt plaats in het grondplasma van de cel.

2. Citroenzuurcyclus (Krebscyclus)

Vindt plaats in de matrix van mitochondria.

3. Oxidatieve fosforylering (elektronentransportketen) Vindt plaats op het binnenste mitochondriamembraan.

Elk proces wordt met behulp van BINAS uitgelegd.

T3/B3. Aërobe dissimilatie van glucose

Opdracht: Benoem de delen.

1:

2:

3: (het kleine rode bolletje) 4:

5:

6:

7:

8:

9:

10:

11:

12:

T3/B3. Aërobe dissimilatie van glucose

Opdracht: Benoem de delen.

1: Kernlichaampje 2: Kernmembraan 3: Ribosomen

4: Blaasje 5: (R)ER

6: Golgi- apparaat 7: Microtubuli

8: (G)ER

9: Mitochondrium 10: Peroxisoom

11: Cytoplasma 12: Lysosoom 13: Centriolen

T3/B3. Glycolyse

T3/B3. Glycolyse

68B

T3/B3. Glycolyse - vragen

• In welk deel van de cel vindt deze reactie plaats?

• Hoe wordt de energie genoemd die nodig is de reactie op gang te brengen?

• Als je energie moet toevoegen aan een reactie, wat voor type reactie is het dan?

• Hoeveel ATP is er nodig om de reactie op gang te brengen?

• Hoeveel ATP ontstaat er bruto?

• Hoeveel ATP ontstaat er netto?

• Vindt deze reactie plaats wanneer er geen zuurstof aanwezig is?

T3/B3. Citroenzuurcyclus

Gaat verder waar glycolyse

stopt wanneer O2 aanwezig is.

Decarboxylatie:

Afsplitsen van CO2

Per pyrodruivezuur ontstaan:

1 ATP 1 FADH2

4 NADH

In totaal 2 pyrodruivezuur uit glycolyse dus totaal:

2 ATP 2 FADH2

8 NADH

Laatste 2 gaan naar ETK!

T3/B3. Citroenzuurcyclus

68C

T3/B3. Oxidatieve fosforylering

T3/B3. Oxidatieve fosforylering

68D

http://www.atpsynthase.info/old/FAQ.ht

ml

T3/B3.

T3/B3. Overzicht dissmilatie

68A

T3/B4. Fotosynthese

Lichtenergie

Opname van water (H₂O)

Bladgroenkorrels nemen de lichtenergie op

Opname/afgifte van koolstofdioxide (CO₂) en zuurstofgas (O₂ ) door de huidmondjes Vorming van

Glucose naar de bastvaten

T3/B4. Fotosynthese

Fotosynthese wordt ook wel koolstofassimilatie genoemd.

6CO₂ + 6H₂O + energie => C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Chlorofyl in chloroplasten absorbeert licht waardoor een elektron in een hogere baan word geleid en dus meer energie bevat. Een elektron wordt ‘aangeslagen’.

Éénmaal aangeslagen -> terug naar oorsprong

Hiervoor zijn drie manieren mogelijk om energie af te staan:

1. Warmte afgeven

2. Energie overdragen op ander chlorofyl

3. Elektron overdragen aan elektronen acceptor

Absorptiespectra

T3/B4. Fotosynthese

Absorptiespectra

T3/B4. Fotosynthese

Absorptiespectra

T3/B4. Fotosynthese

Absorptiespectra

T3/B4. Fotosynthese

Lichtreactie

Deze reactie vindt alleen plaats wanneer het licht is.

ADP wordt omgezet naar ATP (gebruikt om CO2 te koppelen) NADP+ wordt omgezet naar NADPH (maakt een éénvoudig

suiker, één lange keten)

Bestaat uit twee fotosystemen die onafhankelijk van elkaar kunnen werken.

Fotosysteem 1: P700 (pigment, opt 700 nm, rood)

Fotosysteem 2: P680 (pigment, opt 680 nm, oranje/rood) Fotosysteem 2 doet als éérste zijn werk: fotolyse

H₂O -> 2H+ en ½O₂

T3/B4. Fotosynthese

Fotosysteem 1

T3/B4. Fotosynthese

Fotosysteem 2

T3/B4. Fotosynthese

Fotosynthetisch pigment

T3/B4. Fotosynthese

BINAS 69B1

T3/B4. Fotosynthese

Niet-cyclische fotofosforylering: membraanreacties BINAS 69B2

T3/B4. Fotosynthese

Cyclische fotofosforylering: membraanreacties BINAS 69B3

T3/B4. Fotosynthese

T3/B4. Fotosynthese

Donkerreactie (Calvincyclus) Vindt plaats in de vloeistof

van chloroplasten.

Kan plaats vinden zonder dat er licht aan te pas komt.

Stopt wanneer de lichtreactie niet heeft plaatsgevonden.

Opdracht:

Waarom stopt de

donkerreactie wanneer de lichtreactie niet heeft

plaatsgevonden?

Donkerreactie (Calvincyclus) BINAS 69C

T3/B4. Fotosynthese

Overzicht BINAS 69A

T3/B4. Fotosynthese

T3/B5.

Chemosynthese

Energie niet afkomstig uit zonlicht maar uit energie afkomstig van een bepaalde chemische reactie.

Bijvoorbeeld:

Tubeworms

T3/B5.

Assimilatie van koolhydraten

Aan elkaar plakken van kleine bouwstenen tot grote ketens.

Het plakken gebeurd door water tussen de enkele bouwstenen uit te halen. Dit proces wordt polymerisatie genoemd.

Assimilatie van eiwitten

Het aan elkaar koppelen van aminozuren door er water

tussenuit te halen. Er ontstaat een peptidebinding tussen twee aminozuren.

Planten maken zelf aminozuren.

Dieren kunnen dit niet!

T3/B5.

Assimilatie van vetten

Het aan elkaar koppelen van een glycerolmolecuul met een vetzuurmolecuul door er water tussenuit te halen.

T3/B5.

T3/B5.

Eiwitturnover

T3/B5.

T3/B5.

BINAS 68E

T3/B5.

Respiratoir quotiënt/Basaal metabolisme RQ = aantal afgegeven CO₂ moleculen

aantal opgenomen O₂ moleculen

T3/B6. Kringlopen - koolstofkringloop

T3/B6. Kringlopen - koolstofkringloop

T3/B6. Kringlopen - koolstofkringloop

glucose

andere

organische stoffen

producenten

voortgezette assimilatie

consumenten organische stoffen

reducenten organische stoffen

CO₂

koolstofassimilatie (fotosynthese)

dissim ilatie

dissimilatie

dissimilatie

detritus

detritus

T3/B6. Kringlopen - koolstofkringloop

BINAS 93G

T3/B6. Kringlopen - koolstofkringloop

T3/B6. Kringlopen - Stikstofkringloop

T3/B6. Kringlopen - stikstofkringloop

aminozuren

plantaardige eiwitten

producenten

consumenten dierlijke eiwitten

rottingsbacteriën

eiwitten en afbraakproducten

van eiwitten

NH₄⁺ NO₂^-

nitrietbacteriën NO₃^-

nitraatbacteriën

stikstofbindende bacteriën

NH₃

NH₃ Ureum N₂

denitrificerende bacteriën

glucose

bodem

stikstofassimilatie

dissimilatie dode dieren

dode planten

T3/B6. Kringlopen - stikstofkringloop

• 80% in de lucht als N2

– ONBRUIKBAAR

• In sedimenten van zeeën en oceanen ook opslag.

• Belangrijkste proces:

– Stikstof fixatie door bacteriën ( & bliksem) – Wortelknolletjes (symbiose)

T3/B6. Kringlopen - stikstofkringloop

BINAS 93H

Verband assimilatie/dissimilatie

H4. Planten: blz. 128 – 129: Samenhang tussen diss/ass (OB; opdracht 14 t/m 17)

Verband assimilatie/dissimilatie

T3/V1. Chromatografie

T3/V2. Stofwisseling bij sport

T3/V3. Leren en werken

T3/V4. Ideeën voor onderzoek

T3/V5. Werken met de computer