HS 6.1
Metabolisme → geheel aan chemische reacties in organisme. Chemische reacties ontstaan door
interacties tussen moleculen binnen cellen.
Metabolic pathways → begint met specifiek molecuul, eindigt met product. Elke stap gekatalyseerd
door specifiek enzym. 2 typen:
1. Catabolic pathways:
a. Komt energie bij vrij door afbraak
complexe moleculen tot simpele
moleculen. Voorbeeld: cellulaire respiratie: afbraak glucose m.b.v. zuurstof
2. Anabolic pathways:
a. Gebruiken energie voor opbouw complexe moleculen uit simpele moleculen.
Voorbeeld: synthese eiwitten uit aminozuren.
Bioenergetics → studie die zich bezighoudt met de manier waarop organismen met hun
energiebronnen omgaan.
Energie → capaciteit om veranderingen te veroorzaken. Vormen van energie:
• Kinetische energie → energievorm geassocieerd met beweging. Bijvoorbeeld water uit dam
die turbines aandraait of contractie van beenspieren waardoor trappers bewegen van fiets.
• Warmte (thermische energie) → kinetische energie geassocieerd met willekeurige
bewegingen van atomen of moleculen. Bijvoorbeeld licht → fotosynthese.
• Potentiele energie → energie die een materie bevat door zijn locatie of structuur.
Bijvoorbeeld water achter een dam → hoger dan water zeeniveau → energie.
• Chemische energie → potentiele energie beschikbaar in moleculen om afgegeven te worden
bij een chemische reactie.
Energie kan van ene vorm worden omgezet in andere vorm.
Wetten van energietransformatie → thermodynamica → studie van energietransformaties. Systeem
→ 2 typen:
1. Geïsoleerd systeem → geen uitwisseling van stoffen of energie met omgeving mogelijk.
Voorbeeld: vloeistof in thermoskan.
2. Open systeem → energie en stoffen kunnen worden uitgewisseld met omgeving. Organisme
is open systeem.
Eerste wet van thermodynamica → energie in het universum is constant → energie kan worden
overgedragen en getransformeerd maar het kan niet worden gecreëerd of vernietigd → de wet van
behoud van energie.
Tweede wet van thermodynamica → tijdens elke energie overdracht of transformatie is een gedeelte
van de energie onbruikbaar en wordt vaak verloren als warmte. Elke energieoverdracht of
transformatie verhoogt de entropie (wanorde) van het universum. Entropie → kleine moleculen
betekent meer wanorde.
Levende cellen zetten onvermijdelijk georganiseerd vormen van energie om in warmte. Spontane
processen → vinden plaats zonder energie input & vinden snel of langzaam plaats.
Als een proces plaatsvindt zonder energie input, moet het de entropie van het universum verhogen.
Cellen creëren geordende structuren van minder geordende materialen. Organismen vervangen ook
geordende vormen van materie en energie door minder geordende vormen van energie. Energie
stroomt ecosysteem in als licht en verlaat een ecosysteem als warmte.
2 typen reacties:
1. Spontane reacties
2. Reacties waar energie input voor nodig is.
Om te bepalen om welke reactie het gaat → bepalen welke energie omzettingen plaatsvinden.
,HS 6.2
Verandering in vrije energie G (J. Willard Gibbs) → energie die werk kan verrichten wanneer
temperatuur en druk gelijk blijven → bijvoorbeeld in levende cel.
Verandering in vrije energie (∆G) tijdens een proces is gerelateerd aan de verandering in enthalpie, of
de verandering in totale energie (∆H), verandering in entropie (∆S), en temperatuur in Kelvin (T)
∆G = ∆H – T∆S
Alleen processen met een negatieve ∆G zijn spontaan.
Spontane processen kunnen worden benut om werk te verrichten.
Vrije energie → maat voor instabiliteit van systeem → tendens om te veranderen naar stabielere
toestand.
Spontane verandering → vrije energie neemt af & stabiliteit van systeem neemt toe.
Evenwicht → toestand van maximale stabiliteit.
Proces is alleen spontaan en kan alleen werk verrichten als het naar een evenwicht toewerkt.
Metabolisme → 2 typen reacties:
1. Exotherme reacties → spontaan & netto afgifte van vrije
energie
2. Endotherme reacties → niet spontaan & absorbeert vrije
energie van omgeving.
Gesloten systeem → reacties bereiken uiteindelijk evenwichtstoestand
→ hierna geen werk meer.
Cellen zijn niet in evenwicht → open systemen met constante stroom
aan materialen.
Metabolisme levende organismen → per definitie nooit in evenwicht.
Analogieën → gesloten en open hydro-elektrische systemen.
,HS 6.3
Een cel doet 3 typen werk:
1. Chemisch → bijvoorbeeld aandrijven endotherme reacties.
2. Transport → bijvoorbeeld pompen van stoffen over membranen.
3. Mechanisch → bijvoorbeeld aanspannen spieren.
Werk komt tot stand door energy coupling → aandrijving endotherm proces m.b.v. exotherm proces.
Meeste energy coupling cellen d.m.v. ATP.
ATP → adenosine trifosfaat → energie shuttle cel. 3 delen:
1. Ribose (suiker)
2. Adenine (stikstofbase)
3. 3 fosfaat groepen
Hydrolyse ATP → bindingen tussen fosfaatgroepen kunnen
worden gebroken d.m.v. hydrolyse → energie komt vrij als
binding terminale fosfaatgroep wordt verbroken. Vrijkomen
energie door overgang naar situatie met minder vrije energie,
niet door fosfaatbinding zelf.
Koppeling ATP-hydrolyse met endotherme reacties → 3 typen
cellulair werk (mechanisch, transport en chemisch)
aangedreven door hydrolyse ATP. In cel → energie hydrolyse
ATP (exotherme reactie) → aandrijving endotherme reacties.
Gekoppelde reacties in totaal exotherm.
Aandrijving endotherme reacties m.b.v. ATP d.m.v. forforylatie
(overdracht fosfaatgroep naar ander molecuul) → molecuul
dat fosfaatgroep ontvangt → gefosforyleerde tussenvorm.
Regeneratie ATP → ATP is hernieuwbare bron → koppeling ADP met fosfaatgroep. Energie
fosforylatie ADP afkomstig van katabole processen cel.
, HS 6.4
Katalysator → chemisch middel dat reactie versnelt zonder erbij verbruikt te worden
Enzym → katalytisch eiwit. Voorbeeld: hydrolyse sucrose m.b.v. enzym sucrase
Chemische energie → verbreken en vormen verbindingen.
Energie nodig om chemische reactie te starten →
activeringsenergie (EA). Activeringsenergie in vorm van
thermische energie uit omgeving.
Verlagen activeringsenergie (EA) → enzymen → katalyseren
reacties door EA te verlagen
Veranderen niet de vrije energie (∆G) (endotherm → niet
exotherm). Versnellen reacties die uiteindelijk zouden plaats
vinden.
Substraat specifiteit enzymen:
• Substraat: reactieve stoffen waarop enzym inwerkt
• Enzym-substraatcomplex: binding enzym met substraat
• Actieve site: plek op enzym waar substraat bindt
• Induced fit (geïnduceerde fit): brengt chemische groepen in
actieve site in positie om eigen reactie te katalyseren
In enzym reactie bindt enzym substraat aan actieve site enzym →
actieve site brengt EA omlaag door:
• Substraten goed te oriënteren
• Bindingen substraat overbelasten → buigen, strekken
• Gunstige micro omgeving bieden → bijvoorbeeld basische micro omgeving in neutrale cel
• Covalent te binden aan substraat
Enzymactiviteit beïnvloed door:
• Algemene omgevingsfactoren
o Temperatuur en pH
• Chemicaliën die specifiek enzym beïnvloeden
o Cofactoren
o Enzym inhibitors
Elk enzym heeft optimale temperatuur en optimale
pH. Optimale condities → meest actieve vorm enzym.
Cofactoren → helpen enzym, geen eiwitten.
2 vormen:
1. Anorganisch → bijvoorbeeld metalen in ion
vorm.
2. Organisch → co-enzym. Bijvoorbeeld vitaminen.
Metabolisme → geheel aan chemische reacties in organisme. Chemische reacties ontstaan door
interacties tussen moleculen binnen cellen.
Metabolic pathways → begint met specifiek molecuul, eindigt met product. Elke stap gekatalyseerd
door specifiek enzym. 2 typen:
1. Catabolic pathways:
a. Komt energie bij vrij door afbraak
complexe moleculen tot simpele
moleculen. Voorbeeld: cellulaire respiratie: afbraak glucose m.b.v. zuurstof
2. Anabolic pathways:
a. Gebruiken energie voor opbouw complexe moleculen uit simpele moleculen.
Voorbeeld: synthese eiwitten uit aminozuren.
Bioenergetics → studie die zich bezighoudt met de manier waarop organismen met hun
energiebronnen omgaan.
Energie → capaciteit om veranderingen te veroorzaken. Vormen van energie:
• Kinetische energie → energievorm geassocieerd met beweging. Bijvoorbeeld water uit dam
die turbines aandraait of contractie van beenspieren waardoor trappers bewegen van fiets.
• Warmte (thermische energie) → kinetische energie geassocieerd met willekeurige
bewegingen van atomen of moleculen. Bijvoorbeeld licht → fotosynthese.
• Potentiele energie → energie die een materie bevat door zijn locatie of structuur.
Bijvoorbeeld water achter een dam → hoger dan water zeeniveau → energie.
• Chemische energie → potentiele energie beschikbaar in moleculen om afgegeven te worden
bij een chemische reactie.
Energie kan van ene vorm worden omgezet in andere vorm.
Wetten van energietransformatie → thermodynamica → studie van energietransformaties. Systeem
→ 2 typen:
1. Geïsoleerd systeem → geen uitwisseling van stoffen of energie met omgeving mogelijk.
Voorbeeld: vloeistof in thermoskan.
2. Open systeem → energie en stoffen kunnen worden uitgewisseld met omgeving. Organisme
is open systeem.
Eerste wet van thermodynamica → energie in het universum is constant → energie kan worden
overgedragen en getransformeerd maar het kan niet worden gecreëerd of vernietigd → de wet van
behoud van energie.
Tweede wet van thermodynamica → tijdens elke energie overdracht of transformatie is een gedeelte
van de energie onbruikbaar en wordt vaak verloren als warmte. Elke energieoverdracht of
transformatie verhoogt de entropie (wanorde) van het universum. Entropie → kleine moleculen
betekent meer wanorde.
Levende cellen zetten onvermijdelijk georganiseerd vormen van energie om in warmte. Spontane
processen → vinden plaats zonder energie input & vinden snel of langzaam plaats.
Als een proces plaatsvindt zonder energie input, moet het de entropie van het universum verhogen.
Cellen creëren geordende structuren van minder geordende materialen. Organismen vervangen ook
geordende vormen van materie en energie door minder geordende vormen van energie. Energie
stroomt ecosysteem in als licht en verlaat een ecosysteem als warmte.
2 typen reacties:
1. Spontane reacties
2. Reacties waar energie input voor nodig is.
Om te bepalen om welke reactie het gaat → bepalen welke energie omzettingen plaatsvinden.
,HS 6.2
Verandering in vrije energie G (J. Willard Gibbs) → energie die werk kan verrichten wanneer
temperatuur en druk gelijk blijven → bijvoorbeeld in levende cel.
Verandering in vrije energie (∆G) tijdens een proces is gerelateerd aan de verandering in enthalpie, of
de verandering in totale energie (∆H), verandering in entropie (∆S), en temperatuur in Kelvin (T)
∆G = ∆H – T∆S
Alleen processen met een negatieve ∆G zijn spontaan.
Spontane processen kunnen worden benut om werk te verrichten.
Vrije energie → maat voor instabiliteit van systeem → tendens om te veranderen naar stabielere
toestand.
Spontane verandering → vrije energie neemt af & stabiliteit van systeem neemt toe.
Evenwicht → toestand van maximale stabiliteit.
Proces is alleen spontaan en kan alleen werk verrichten als het naar een evenwicht toewerkt.
Metabolisme → 2 typen reacties:
1. Exotherme reacties → spontaan & netto afgifte van vrije
energie
2. Endotherme reacties → niet spontaan & absorbeert vrije
energie van omgeving.
Gesloten systeem → reacties bereiken uiteindelijk evenwichtstoestand
→ hierna geen werk meer.
Cellen zijn niet in evenwicht → open systemen met constante stroom
aan materialen.
Metabolisme levende organismen → per definitie nooit in evenwicht.
Analogieën → gesloten en open hydro-elektrische systemen.
,HS 6.3
Een cel doet 3 typen werk:
1. Chemisch → bijvoorbeeld aandrijven endotherme reacties.
2. Transport → bijvoorbeeld pompen van stoffen over membranen.
3. Mechanisch → bijvoorbeeld aanspannen spieren.
Werk komt tot stand door energy coupling → aandrijving endotherm proces m.b.v. exotherm proces.
Meeste energy coupling cellen d.m.v. ATP.
ATP → adenosine trifosfaat → energie shuttle cel. 3 delen:
1. Ribose (suiker)
2. Adenine (stikstofbase)
3. 3 fosfaat groepen
Hydrolyse ATP → bindingen tussen fosfaatgroepen kunnen
worden gebroken d.m.v. hydrolyse → energie komt vrij als
binding terminale fosfaatgroep wordt verbroken. Vrijkomen
energie door overgang naar situatie met minder vrije energie,
niet door fosfaatbinding zelf.
Koppeling ATP-hydrolyse met endotherme reacties → 3 typen
cellulair werk (mechanisch, transport en chemisch)
aangedreven door hydrolyse ATP. In cel → energie hydrolyse
ATP (exotherme reactie) → aandrijving endotherme reacties.
Gekoppelde reacties in totaal exotherm.
Aandrijving endotherme reacties m.b.v. ATP d.m.v. forforylatie
(overdracht fosfaatgroep naar ander molecuul) → molecuul
dat fosfaatgroep ontvangt → gefosforyleerde tussenvorm.
Regeneratie ATP → ATP is hernieuwbare bron → koppeling ADP met fosfaatgroep. Energie
fosforylatie ADP afkomstig van katabole processen cel.
, HS 6.4
Katalysator → chemisch middel dat reactie versnelt zonder erbij verbruikt te worden
Enzym → katalytisch eiwit. Voorbeeld: hydrolyse sucrose m.b.v. enzym sucrase
Chemische energie → verbreken en vormen verbindingen.
Energie nodig om chemische reactie te starten →
activeringsenergie (EA). Activeringsenergie in vorm van
thermische energie uit omgeving.
Verlagen activeringsenergie (EA) → enzymen → katalyseren
reacties door EA te verlagen
Veranderen niet de vrije energie (∆G) (endotherm → niet
exotherm). Versnellen reacties die uiteindelijk zouden plaats
vinden.
Substraat specifiteit enzymen:
• Substraat: reactieve stoffen waarop enzym inwerkt
• Enzym-substraatcomplex: binding enzym met substraat
• Actieve site: plek op enzym waar substraat bindt
• Induced fit (geïnduceerde fit): brengt chemische groepen in
actieve site in positie om eigen reactie te katalyseren
In enzym reactie bindt enzym substraat aan actieve site enzym →
actieve site brengt EA omlaag door:
• Substraten goed te oriënteren
• Bindingen substraat overbelasten → buigen, strekken
• Gunstige micro omgeving bieden → bijvoorbeeld basische micro omgeving in neutrale cel
• Covalent te binden aan substraat
Enzymactiviteit beïnvloed door:
• Algemene omgevingsfactoren
o Temperatuur en pH
• Chemicaliën die specifiek enzym beïnvloeden
o Cofactoren
o Enzym inhibitors
Elk enzym heeft optimale temperatuur en optimale
pH. Optimale condities → meest actieve vorm enzym.
Cofactoren → helpen enzym, geen eiwitten.
2 vormen:
1. Anorganisch → bijvoorbeeld metalen in ion
vorm.
2. Organisch → co-enzym. Bijvoorbeeld vitaminen.
