Thema 3 Energie Boek Biologie voor jou VWO

Thema 3: Energie Boek: Biologie voor jou VWO b 2 deel 1

Vrije en gebonden energie • Vrije energie komt vrij in de vorm van warmte beweging (kinetische energie) licht, elektrische stroom en geluid. • Gebonden energie (potentiele energie) is te beschouwen als opgeslagen energie. • Om gebonden energie te krijgen, moet vrije energie worden toegevoegd.

Vrije en gebonden energie • Bij alle omzettingen van de energievorm in de andere blijft de totale hoeveelheid energie gelijk. • We noemen dat de wet van behoud van energie. • Bij elke omzetting komt echter een deel van de energie vrij als warmte. Deze energie gaat voor de gebruiker verloren.

Vrije en gebonden energie • Vrije energie kan ook worden gebonden in chemische verbindingen, vooral in organische stoffen. • De in chemische verbindingen vastgelegde energie wordt chemische energie genoemd. • Om zo’n reactie te laten plaatsvinden is vrije energie nodig.

Vrije en gebonden energie • Reacties waarbij vrije energie wordt vastgelegd in chemische energie, noemen we endotherm. • Reacties waarbij energie vrij komt, noemen we exotherm

Organische stoffen • Organische moleculen zijn groter dan anorganische moleculen. • Organische stoffen zijn koolstofverbindingen. • Een organisch molecuul bevat naast het element koolstof (C) altijd waterstof (H) en vrijwel altijd zuurstof (O) en vaak de elementen stikstof (N), zwavel (S) en fosfor (P).

Assimilatie en dissimilatie • Het geheel van chemische processen in een organisme wordt stofwisseling (metabolisme) genoemd. • De opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen wordt assimilatie genoemd. • De afbraak van organische moleculen wordt dissimilatie genoemd.

Assimilatie en dissimilatie • Planten en cyanobacterien zijn autotroof. • Ze zijn in staat de organische stof glucose te vormen uit CO 2 en H 2 O. (koolstofassimilatie). • Heterotrofe organisme zijn niet in staat hun eigen organische stoffen te vormen.

ATP • Het overbrengen van chemische energie van de ene stof naar de andere stof vindt meestal plaats via moleculen van de stof ATP. • ATP is een nucleotide. • Opbouw: ADP + P(i) + energie > ATP • Afbraak: ATP > ADP + P(i) + energie

Energierijke elektronen • De chemische energie bevindt zich vooral in elektronen. • Elektronen die in een ruime baan om de atoomkern bewegen, zijn energierijk. • Bij dissimilatiereacties worden energierijke elektronen overgedragen aan elektronenacceptoren (waterstofacceptoren)

Enzymen • Enzymen katalyseren (versnellen) de stofwisselingfsreacties zonder zelf te worden verbruikt. • De stof(fen) waarop een enzym inwerkt, noemen we een substraat. • Bij een evenwichtsreactie kan een enzym de reactie in beide richtingen versnellen.

Enzymen • Enzymen zijn eiwitten. • In een bepaald deel van het enzummolecuul bevindt zich een actief centrum. • Het substraatmolecuul past hier precies op. • Er ontstaat een enzym-substraatcomplex. • Hierdoor zijn enzymen subsraatspecifiek.

Enzymen • De snelheid waarmee een enzym een reactie versneld, wordt enzymactiviteit genoemd. • Soms hebben enzymen een co-enzym nodig. • Het eigenlijke enzym noemen we dan een apo-enzym.

Enzymen • De enzymactiviteit is afhankelijk van de temperatuur • van de p. H • en van chemische stoffen.

Aerobe dissimilatie van glucose • Bij de aerobe dissimilatie van glucose worden glucosemoleculen volledig afgebroken, waarbij CO 2 en H 2 O worden gevormd. • In cellen moet glucose zodanig aeroob worden gedissimileerd dat de vrijkomende energie wordt gebruikt voor de synthese van ATP.

Aerobe dissimilatie van glucose • Drie voorwaarden: • Dissimilatie van glucose moet geleidelijk plaatsvinden. • Uit de glucose komen energierijke elektronen vrij. Via een enzymsysteem komt energie geleidelijk vrij en ontstaat er H 2 O.

Aerobe dissimilatie van glucose • De energie die elektronen afstaan, moet kunnen worden benut om ATP-moleculen op te bouwen uit ADP en Pi. • De aerobe dissimilatie vindt plaats in een groot aantal stappen, die zijn te verdelen in drie reactieketens.

Aerobe dissimilatie van glucose • De glycolyse • De citroenzuurcyclus • De oxidatieve fosforylering

Fotosynthese • De koolstofassimilatie die plaats vindt bij foto-autotrofe organismen noemen we fotosynthese. • Voor fotosynthese is bladgroen nodig. • Bladgroen is een verzamelnaam voor fotosynthetische pigmenten.

Fotosynthese • Fotosynthetische pigmenten absorberen energie in (zon)licht. • Deze energie wordt opgenomen door elektronen in de pigmentmoleculen. • Deze elektronen worden aangeslagen. • Ze kunnen worden overgedragen aan een acceptor, maar ook geleidelijk afstaan voor de vorming van ATP.

Fotosynthese • Deze reacties noemen we lichtreacties. • De lichtreactie levert veel moleculen op die veel chemische energie bevatten. • M. b. v. deze energie wordt via een keten van reacties glucosemoleculen opgebouwd. • Dit zijn de donkerreacties.

Fotosynthese • Het belangrijkste fotosynhetische pigment is chlorofyl. • Twee vormen: • Chlorofyl a • Chlorofyl b

Chemosynthese • Chemosynthese: koolstofassimilatie m. b. v. energie, verkregen uit de oxidatie van een organische stof. • Zwavelbacterien oxideren H 2 S tot S en vervolgens tot H 2 SO 4 • Nitrietbacterien oxideren NH 3 of NH 4+ tot nitrietionen (NO 2 -)

Voortgezette assimilatie • Voortgezette assimilatie: de vorming van andere koolhydraten, eiwitten en vetten uit glucose. • Hierbij is ATP de energiebron. • Assimilatie van koolhydraten: • Uit monosachariden worden disachariden gevormd. • Door polymerisatie worden polymeren gevormd.

Voortgezette assimilatie • Assimilatie van eiwitten: • Planten kunnen aminozuren assimileren uit glucose en nitraationen. Dieren alleen uit andere aminozuren. • Eiwitturnover: eiwitten worden meestal opgebouwd uit aminozuren die vrijkomen uit juist afgebroken eiwitten. • Assimilatie van vetten: opgeslagen als reservestof

Dissimilatie • Anaerobe dissimilatie van glucose: alleen glycolyse. • Alcoholgisting: eindproduct van glycolyse wordt omgezet in ethanol. • Melkzuurgisting: pyrodruivezuur wordt omgezet in melkzuur.

Dissimilatie • Dissimilatie van eiwitten: • eiwitten worden gesplitst in aminozuren • van de aminozuren wordt de aminogroep afgesplitst en omgezet in ammoniak. • De overblijvende koolstofketen wordt omgezet in pyrodruivezuur, azijnzuur of een andere stof en verder gedissimileerd in de citroenzuurcyclus.

Dissimilatie • Dissimilatie van vetten: • Vetten worden gesplitst in glycerol en vetzuren. • Glycerol wordt omgezet in pyrodruivezuur • Van de vetzuren worden de C 2 -moleculen afgesplitst en omgezet in azijnzuur.

RQ • Respiratoir Quotient: aantal afgegeven CO 2 moleculen / aantal opgenomen O 2 moleculen. • Basale stofwisseling: de stofwisseling van een organisme in rust.

Kringlopen • Je moet de koolstof en stikstofkringloop kunnen beschrijven. • Deze staat zeer helder in je boek! • Zonde om letterlijk over te typen. • Succes met blok 5. 2!!!