Samenvatting Beckers:hoofdstuk 5 (volledige vertaling in Nederlands)

Hoofdstuk 5 : bio-energetica


Er gebeurt niets in onze cellen gebeurt tegen de wetten van de fysica

Vier essentiele behoeften voor een cel:
• Moleculaire bouwstenen
• Bio-katalysatoren (nodig om macromoleculen te maken uit moleculaire
bouwstenen (om reacties te laten voortgaan volgens de wetten van de
thermodynamica te versnellen )
• Informatie (DNA)
• Energie

Het belang van energie

 alle levende systemen hebben continue toevoer aan energie nodig
 soms gedefinieerd als het vermogen om te werken
 betere definitie: energie is het vermogen om fysische of chemische verandering te
veroorzaken
=> omdat leven wordt gekenmerkt door verandering
 6 soorten processen die kunnen plaatsvinden in cellen waarvoor energie nodig is:
=> Synthetisch werk: verandering in chemische bindingen
=> belangrijk activiteit van de cel is biosynthese
=> vorming van nieuwe chemische bindingen (geen energie
nodig om ze weer af te breken)
=> synthese van nieuwe moleculen
=> deze activiteit zichtbaar bij groeiende cellen waar
extra moleculen moeten geproduceerd worden om
cellen in grootte en/of aantal te laten toenemen
=> nodig om bestaande cellulaire structuren te behouden
=> meeste structurele compontenten moeten constant
opnieuw aangemaakt en afgebroken worden
=> bijna alle energie die een cel nodig heeft voor biosynthese wordt
gebruikt om energierijke organische moleculen te maken van
eenvoudigere uitgangsmaterialen en die op te nemen in
macromoleculen

,=> Mechanisch werk: verandering in de locatie of orientatie van een cel of
subcellulaire structuur (deel van de cel)
Voorbeelden:
=> de beweging van een cel tov zijn omgeving
=> vereist een of meer aanhangsels zoals cilia/trilhaar of
flagella/ zweepstaart
=> hebben energie nodig om de cel vooruit de duwen
=> omgeving wordt voorbij de cel geduwd
=> bv. gekoppelde cellen die je luchtpijp omcirkelen
slaan de ingeademde deeltjes naar boven
=> spiercontractie
=> veel spiercellen die samenwerken
=> het bewegen van chromosomen tijdens de mitose
=> de stroming van cytoplasma
=> het bewegen van celorganellen en vesikels langs microtubuli
=> translocatie van een ribosoom langs mRNA
=> Concentratie werk: Beweging van moleculen doorheen een membraan
tegen een concentratiegradient
=> doel: opstapelen van substanties of toxische bijproducten van
cellulaire activiteiten verwijderen
=> Voorbeelden
=> import van sommige suikers en aminozuren van lage naar
hoge concentratie doorheen het plasmamembraan
=> concentratie van specifieke moleculen en enzymen in
organellen in stand houden
=> opstapeling van spijsverteringsenzymen in secretorische
vesikels die vrijgelaten worden wanneer je je eten verteert (om
deze enzymen te kunnen opstapelen moet de concentratie daar
hoger worden dan in de rest van de cel)
=> Elektrisch werk: ionen verplaatsen doorheen een membraan tegen de
elektronische gradient
=> speciaal geval van concentratie werk
=> een ladingsverschil = elektrische potentiaal of membraanpotentiaal
=> elk cellulair membraan heeft een karakterisitieke elektrische
potentiaal dat wordt gegenereerd door elektrisch werk
=> verschil in concentratie van protonen aan weerzijden van
mitochondriale of chloroplastmembraan vomt een elektrisch
potentiaal dat essentieel is voor de productie van ATP in zowel
cellulaire ademhaling als fotosynthese
=> belangrijk bij de overdracht van impulsen in zenuwcellen
=> vb. electrophorus electricus, elektrische paling: individuele cellen in
zijn elektrische orgaan gebruiken energie om een membraanpotentiaal
van 150 mV te genereren in een cel en vele cellen kunnen samen
elektrische potentialen genereren van over de 100 volt

, => Genereren van warmte: een verhoging van temperatuur die
warmbloedigen/homeotherme dieren gebruiken
=> warmbloedigen: dieren die hun lichaamstemperatuur behouden bij
37° onafhankelijk van de omgevingstemperatuur
=> belangrijk: bij deze temperatuur gebeuren uw
lichaamsfuncties het meest efficient omdat het de optimale
temperatuur is voor enzymactiviteit en cellulair metabolisme
=> warmte is een bijproduct van vele chemische reacties waar
warmbloedigen gebruik van maken
=> wanneer je het koud hebt, gaan uw spieren deze energie gebruiken
om te trillen, warmte creeren om u warm te houden
=> bioluminoscentie en fluorescentie: de productie van licht
=> bioluminoscentie: productie van licht bij gebruik van ATP of
chemische oxidatie als de bron van energie
=> luciferine + ATP → luciferyladenylaat + PPi
luciferyladenylaat + O2 → oxyluciferine + AMP + licht
=> fluorescentie: productie van licht door absorbtie van licht met een
kortere golflengte
=> vb. vuurvliegje, sommige kwallen en lichtgevende paddenstoelen
=> studies van de bioluminoscende kwal kwal aquorea victoria
(1960s) hebben geleid tot de isolatie van aequorin (proteine die
calciumionen kan binden en een oxidatieve reactie kan
uitvoeren waarbij energie vrijkomt in de vorm van lichtblauw
licht
=> verder studie van dit organisme leidt tot de
ontdekking van een groene fluorescente proteine (GFP)
die dit lichtblauw licht absorbeerd en daardoor een
lichtgroene fluorescentie produceert
=> GFP werd een belangrijk hulpmidden bij het
bestuderen van de locatie en functies van
specifieke proteinen binnen de cel: wanneer GFP
samengesmolten is met de proteine en bestraald
wordt met blauw licht, zal het fluoreceren
=> de verdeling en beweging van de
proteine kan gevolgd worden bij
fluorescente microscopie