Biologie VWO 5 Thema 3 Stofwisseling in de cel
Basisstof 1 chemie in de cel
Metabolisme
- Stofwisseling (metabolisme): het geheel van chemische omzettingsprocessen in een
organisme. (glucose belangrijk voor stofwisseling als brandstof en bouwstof).
- Levende cellen nemen stoffen op uit hun omgeving en zetten die stoffen om in andere
stoffen. nodig voor opbouw cel en energievoorziening.
- Alle stofwisselingsprocessen die in rust doorgaan, worden gerekend tot het basale
metabolisme (grondstofwisseling). intensiteit (meten hvlheid O2) afhankelijk van geslacht,
leeftijd en lichaamsgewicht.
Energierijke organische stoffen
- Een organisch molecuul bevat naast C, H en meestal O 2.
- Bij het verbreken van C-H-bindingen komt de energie beschikbaar voor de cel.
- Chemische energie: de energie die in atoombindingen van energierijke stoffen is
opgeslagen.
- Anorganische stoffen bestaan uit kleine, eenvoudig gebouwde moleculen (weinig energie).
- Dubbele binding: wanneer twee atomen door twee bindingen aan elkaar zijn gebonden.
Assimilatie en dissimilatie
- Assimilatie: de opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen (energie nodig).
- Dissimilatie: de afbraak van grote organische moleculen tot kleinere moleculen (energie
komt beschikbaar voor cel processen, zoals assimilatie en stoffentransport).
- Koolstofassimilatie: C6H12O6 (glucose) vormen uit CO2 en H2O (alleen autotrofe organismen,
planten en cyanobacteriën).
- Voortgezette assimilatie: glucose is grondstof voor vorming andere koolhydraten, vetten,
eiwitten en DNA. grote organische moleculen ontstaan met energierijke bindingen.
- Dissimilatie en voortgezette assimilatie bij heterotrofe en autotrofe organismen.
Energiedragers:
- Moleculen van ATP transporteren chemische energie naar plaatsen in de cel waar energie
nodig is. ATP wordt gevormd bij fotosynthese in chloroplasten en bij verbranding in
mitochondriën.
- Lichtenergie en chemische energie van glucose worden omgezet in chemische energie ATP.
- ADP ontstaat wanneer de 3e fosfaatgroep van ATP wordt afgesplitst + komt bindingsenergie
vrij. energie kan worden overgedragen aan stofwisselingsreacties en processen in de cel.
- AMP ontstaat bij afsplitsing 2e PO43-groep van ADP.
- NAD+ en NADP+ chemisch aan ATP-verwant.
- Fosforylering: door binding van PO43-groep aan ADP ontstaat energierijk ATP.
Basisstof 2 enzymen
Bouw en werking
- Enzymen: eiwitten die chemische omzettingsprocessen katalyseren (mogelijk maken of
versnellen) zonder zelf te worden verbruikt.
- Actieve centrum: het deel van het molecuul waar de reactie plaatsvindt.
- Substraat: de stof waarop een enzym inwerkt.
- Substraatspecifiek: elk enzym kan slechts inwerken op 1 stof (of 1 groep van stoffen) en elke
reactie vereist een eigen enzym.
- Reactieproduct: de stof of de stoffen die bij een reactie ontstaan (zodra een
substraatmolecuul aan het actieve centrum bindt).
, - In het substraatmolecuul worden bindingen tussen atomen verbroken en komen bindingen
tussen andere atomen tot stand. Het substraat wordt omgezet in het product.
- Na reactie laat het ontstane molecuul los van het actieve centrum en kan een volgende
reactie plaatsvinden.
- Enzymmolecuul is na reactie niet veranderd en kan zich weer binden aan volgend
substraatmolecuul.
- Cofactor: zo heet molecuul als een enzym voor zijn werking een ander molecuul nodig heeft.
- Apo-enzym: het eigenlijke enzymmolecuul.
- Co-enzym: Als de cofactor een organische stof is.
Activeringsenergie
- Energiedrempel: de minimale hoeveelheid energie die nodig is om een reactie op gang te
brengen.
- Activeringsenergie: de energie die moet worden toegevoerd om de reactie op gang te
brengen.
- Reactie-energie: de energie die bij de reactie vrijkomt.
- Door inwerking van een enzym op een substraat wordt de energiedrempel verlaagd, zodat
er minder activeringsenergie nodig is.
- De werking van het enzym is niet van invloed op de hoeveelheid vrijkomende reactie-energie.
Enzymactiviteit
- Enzymactiviteit: de mate waarin een enzym een reactie versnelt.
- Kan worden bepaald door te meten hoeveel substraat per tijdseenheid wordt omgezet.
- Wordt beïnvloed door de temperatuur, de zuurgraad, de concentratie van de deelnemende
stoffen en door bindingen van enzymen met stoffen die de activiteit kunnen verhogen of
remmen.
Invloed van de temperatuur
- Onder de minimum temperatuur is er geen enzymactiviteit, doordat de beweging te traag is
voor de vorming van enzym-substraatcomplexen (E-S-complexen).
- Denaturatie: boven de maximumtemperatuur hebben alle enzymmoleculen hun specifieke
ruimtelijke structuur verloren (onomkeerbaar).
- Minimum: temperatuur waar enzym actief wordt, optimum: temperatuur waarbij
enzymactiviteit het grootst is en maximum: temperatuur waarbij geen enzymactiviteit meer
meetbaar is.
Invloed van de PH
- Zuur <7, basisch >7.
- Ruimtelijke structuur enzymmolecuul intact bij optimum. Verhoging of verlaging van pH
verandert actieve centrum, enzym verliest werking (omkeerbaar, bij optimale pH krijgt het
enzym de passende structuur weer terug.
Regulering van de stofwisseling
- Bij verhoging van de enzymactiviteit wordt de stof een activator genoemd.
- Remstoffen: stoffen die de enzymactiviteit verlagen. er wordt geen E-S-complex meer
gevormd.
- Reactieketen: een reeks van opeenvolgende stofwisselingsreacties die leidt tot een
eindproduct. eindproduct kan functioneren als remstof op een enzym in de reactieketen.
Basisstof 1 chemie in de cel
Metabolisme
- Stofwisseling (metabolisme): het geheel van chemische omzettingsprocessen in een
organisme. (glucose belangrijk voor stofwisseling als brandstof en bouwstof).
- Levende cellen nemen stoffen op uit hun omgeving en zetten die stoffen om in andere
stoffen. nodig voor opbouw cel en energievoorziening.
- Alle stofwisselingsprocessen die in rust doorgaan, worden gerekend tot het basale
metabolisme (grondstofwisseling). intensiteit (meten hvlheid O2) afhankelijk van geslacht,
leeftijd en lichaamsgewicht.
Energierijke organische stoffen
- Een organisch molecuul bevat naast C, H en meestal O 2.
- Bij het verbreken van C-H-bindingen komt de energie beschikbaar voor de cel.
- Chemische energie: de energie die in atoombindingen van energierijke stoffen is
opgeslagen.
- Anorganische stoffen bestaan uit kleine, eenvoudig gebouwde moleculen (weinig energie).
- Dubbele binding: wanneer twee atomen door twee bindingen aan elkaar zijn gebonden.
Assimilatie en dissimilatie
- Assimilatie: de opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen (energie nodig).
- Dissimilatie: de afbraak van grote organische moleculen tot kleinere moleculen (energie
komt beschikbaar voor cel processen, zoals assimilatie en stoffentransport).
- Koolstofassimilatie: C6H12O6 (glucose) vormen uit CO2 en H2O (alleen autotrofe organismen,
planten en cyanobacteriën).
- Voortgezette assimilatie: glucose is grondstof voor vorming andere koolhydraten, vetten,
eiwitten en DNA. grote organische moleculen ontstaan met energierijke bindingen.
- Dissimilatie en voortgezette assimilatie bij heterotrofe en autotrofe organismen.
Energiedragers:
- Moleculen van ATP transporteren chemische energie naar plaatsen in de cel waar energie
nodig is. ATP wordt gevormd bij fotosynthese in chloroplasten en bij verbranding in
mitochondriën.
- Lichtenergie en chemische energie van glucose worden omgezet in chemische energie ATP.
- ADP ontstaat wanneer de 3e fosfaatgroep van ATP wordt afgesplitst + komt bindingsenergie
vrij. energie kan worden overgedragen aan stofwisselingsreacties en processen in de cel.
- AMP ontstaat bij afsplitsing 2e PO43-groep van ADP.
- NAD+ en NADP+ chemisch aan ATP-verwant.
- Fosforylering: door binding van PO43-groep aan ADP ontstaat energierijk ATP.
Basisstof 2 enzymen
Bouw en werking
- Enzymen: eiwitten die chemische omzettingsprocessen katalyseren (mogelijk maken of
versnellen) zonder zelf te worden verbruikt.
- Actieve centrum: het deel van het molecuul waar de reactie plaatsvindt.
- Substraat: de stof waarop een enzym inwerkt.
- Substraatspecifiek: elk enzym kan slechts inwerken op 1 stof (of 1 groep van stoffen) en elke
reactie vereist een eigen enzym.
- Reactieproduct: de stof of de stoffen die bij een reactie ontstaan (zodra een
substraatmolecuul aan het actieve centrum bindt).
, - In het substraatmolecuul worden bindingen tussen atomen verbroken en komen bindingen
tussen andere atomen tot stand. Het substraat wordt omgezet in het product.
- Na reactie laat het ontstane molecuul los van het actieve centrum en kan een volgende
reactie plaatsvinden.
- Enzymmolecuul is na reactie niet veranderd en kan zich weer binden aan volgend
substraatmolecuul.
- Cofactor: zo heet molecuul als een enzym voor zijn werking een ander molecuul nodig heeft.
- Apo-enzym: het eigenlijke enzymmolecuul.
- Co-enzym: Als de cofactor een organische stof is.
Activeringsenergie
- Energiedrempel: de minimale hoeveelheid energie die nodig is om een reactie op gang te
brengen.
- Activeringsenergie: de energie die moet worden toegevoerd om de reactie op gang te
brengen.
- Reactie-energie: de energie die bij de reactie vrijkomt.
- Door inwerking van een enzym op een substraat wordt de energiedrempel verlaagd, zodat
er minder activeringsenergie nodig is.
- De werking van het enzym is niet van invloed op de hoeveelheid vrijkomende reactie-energie.
Enzymactiviteit
- Enzymactiviteit: de mate waarin een enzym een reactie versnelt.
- Kan worden bepaald door te meten hoeveel substraat per tijdseenheid wordt omgezet.
- Wordt beïnvloed door de temperatuur, de zuurgraad, de concentratie van de deelnemende
stoffen en door bindingen van enzymen met stoffen die de activiteit kunnen verhogen of
remmen.
Invloed van de temperatuur
- Onder de minimum temperatuur is er geen enzymactiviteit, doordat de beweging te traag is
voor de vorming van enzym-substraatcomplexen (E-S-complexen).
- Denaturatie: boven de maximumtemperatuur hebben alle enzymmoleculen hun specifieke
ruimtelijke structuur verloren (onomkeerbaar).
- Minimum: temperatuur waar enzym actief wordt, optimum: temperatuur waarbij
enzymactiviteit het grootst is en maximum: temperatuur waarbij geen enzymactiviteit meer
meetbaar is.
Invloed van de PH
- Zuur <7, basisch >7.
- Ruimtelijke structuur enzymmolecuul intact bij optimum. Verhoging of verlaging van pH
verandert actieve centrum, enzym verliest werking (omkeerbaar, bij optimale pH krijgt het
enzym de passende structuur weer terug.
Regulering van de stofwisseling
- Bij verhoging van de enzymactiviteit wordt de stof een activator genoemd.
- Remstoffen: stoffen die de enzymactiviteit verlagen. er wordt geen E-S-complex meer
gevormd.
- Reactieketen: een reeks van opeenvolgende stofwisselingsreacties die leidt tot een
eindproduct. eindproduct kan functioneren als remstof op een enzym in de reactieketen.
