Samenvatting biologie thema 1

1 Verzuurde spieren

Boven de twaalf minuten stijgt het hartritme niet verder. De spieren verzuren dan door een zuurstof tekort.

2 wat is stofwisseling?

Stofwisseling is het totaal van alle chemische processen in de cellen van een organisme.

Organische en anorganische stoffen

Er zijn twee verschillende typen stoffen: organische en anorganische stoffen. De moleculen van organische stoffen bevatten altijd een of meer atomen van de elementen Koolstof (C), waterstof (H), en vaak ook zuurstof (O). Glucose is een organische stof die een centrale rol speelt bij de energievoorziening en de opbouw van organismen.  Eiwitmoleculen zijn veel groter dan glucosemoleculen. Een eiwitmolecuul kan uit duizenden atomen bestaan en bevatten zeker C-, H-,O- en N-atomen. De moleculen van anorganische stoffen  kunnen heel verschillende atomen bevatten.

Assimilatie en Dissimilatie

Enzymen (stoffen die chemische reacties in cellen mogelijk maken) spelen hierbij een belangrijke rol. Assimilatie is de opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen. Hierbij wordt altijd energie gebruikt.

Energie in moleculen noemen we chemische energie.

Dissimilatie is de omzetting van grote energierijke organische moleculen tot kleinere moleculen

Energieomzetting

Bij dissimilatie wordt chemische energie omgezet in andere energievormen zoals Bewegingsenergie, warmte, elektrische energie en lichtenergie. Deze energie kan ook weer worden opgeslagen als chemische energie.

ATP

De chemische energie uit glucose wordt eerst gebruikt voor de vorming van ATP. Een ATP-molecuul bevat drie fosfaat groepen. Wanneer de derde fosfaatgroep ont splitst ontstaat ADP en komt chemische energie beschikbaar. 

3 Dissimilatie

Verbranding is een voorbeeld van dissimilatie. In elke cel vindt voortdurend dissimilatie plaats. Naarmate een organisme meer energie gebruikt zal er meer dissimilatie plaatsvinden.

Aerobe dissimilatie van glucose

De aerobe dissimilatie van glucose (verbranding) vind vooral plaats in mitochondriën. Hierbij worden C- en H-moleculen gevormd . de zuurstof die hiervoor nodig is kan door cellen uit het milieu worden opgenomen. Wanneer er voldoende zuurstof aanwezig is in de cellen van een individu is de dissimilatie aeroob.

Deze energie wordt tijdelijk omgezet in chemische energie van ATP-moleculen. Daarna wordt deze benut bij levensprocessen.

Anaerobe dissimilatie van glucose

Vaak kan glucose ook dissimileren zonder zuurstof. Ook deze energie wordt opgeslagen in ATP-moleculen. Er kan melkzuur of alcohol ontstaan (alcoholgisting). Dit gebeurt bijvoorbeeld in gistcellen. Bij anaerobe dissimilatie komt per glucosemolecuul minder energie beschikbaar.

In een zuurstofarme omgeving breken melkzuurbacteriën glucose af tot melkzuur. Deze anaerobe dissimilatie wordt melkzuurgisting genoemd. Dit kan ook in de spieren van mensen gebeuren als ze sporten. In de spieren is dan onvoldoende zuurstof aanwezig voor aerobe dissimilatie.

Dissimilatie van vetten en eiwitten

In organismen worden ook andere koolhydraten, vetten en eiwitten gedissimileerd. Bij aerobe dissimilatie van vetten komt het meeste energie vrij. Eiwitten worden gesplitst in aminozuren waarbij ammoniak ontstaat. Bij mensen wordt dit omgezet in ureum, bij sommige dieren in urinezuur.

4 Stofwisseling in planten

Glucose die wordt gebruikt bij dissimilatie is vaak gevormd bij fotosynthese. Dit vind bij planten vooral plaats in de bladeren. Via huidmondjes en luchtholten worden zuurstof en koolstofdioxide door diffusie uitgewisseld tussen bladcellen en langs het blad stromende lucht. Een huidmondje is omgeven door twee sluitcellen.

Het transport van stoffen tussen cellen en hun omgeving over kleine afstand kan plaatsvinden door diffusie, osmose en actief transport. Op grotere afstand vind transport plaats via stroming.  Dit gaat via vaten. Bij planten liggen vaten in vaatbundels. Bij bladeren liggen ze in de nerven. Via houtvaten worden water en mineralen uit de wortels naar bladeren vervoerd. Bastvaten vervoeren water en assimilatieproducten van bladeren naar alle delen van de plant.

Transport door houtvaten

Het transport van water met opgeloste stoffen naar andere plantendelen vind plaats via de houtvaten. Dit is het gevolg van verdamping van water uit de bladeren en van capillaire werking. uit celwanden van de bladcellen verdampt water naar intercellulaire ruimtes tussen de cellen. Dit kan een grote opwaartse kracht opleveren. Door de capillaire werking wordt het water als een soort draad omhooggetrokken. Dit kan omdat houtvaten nauw zijn. Worteldruk kan een bijdrage leveren aan de opwaartse kracht.

Transport door bastvaten

Het overschot aan glucose wordt gebruikt bij de vorming van zetmeel dat wordt opgeslagen in de bladcellen. Het tijdelijk opgeslagen zetmeel wordt omgezet in sacharose en afgevoerd naar andere delen van de plant. sacharose kan worden omgezet in glucose voor dissimilatie of in andere stoffen als reservestoffen.

Opslag van assimilatieproducten

Grote hoeveelheden reservestoffen worden opgeslagen in de cellen van verdikte delen. Ook in de zaden worden veel reservestoffen opgeslagen. Vetten zijn opgeslagen als druppels in het cytoplasma. Eiwitten zijn opgelost in het vacuolevocht of kunnen in het cytoplasma voorkomen.

5 koolstofassimilatie

Planten zijn autotrofe organismen en nemen anorganische stoffen op uit het milieu zoals koolstofdioxide en water. Uit deze stoffen wordt glucose gevormd. Hierbij ontstaat zuurstof. We noemen dit koolstofassimilatie. (de vorming van glucose en zuurstof uit koolstofdioxide en water)

fotosynthese

fotosynthese komt voor bij planten en cyanobacteriën. Ze zijn foto-autotroof en hebben chlorofyl. Bij planten zit chlorofyl in bladgroenkorrels. De bladgroenkorrels bevatten ook enzymen die een rol spelen bij fotosynthese. 

Licht

Elke kleur heeft een bepaalde golflengte. Alle kleuren samen vormen het spectrum. De kleur die je ziet is de kleur licht die wordt teruggekaatst. De andere kleuren uit het zonlicht worden geabsorbeerd. Bij fotosynthese wordt lichtenergie omgezet in chemische energie en opgeslagen in glucosemoleculen. Het absorptiespectrum van een stof geeft aan in welke mate verschillende kleuren licht door die stof worden geabsorbeerd.

6 Voortgezette assimilatie

De vorming van andere organische stoffen uit glucose wordt voortgezette assimilatie genoemd. Hierbij kunnen onder andere koolhydraten, vetten en eiwitten worden gevormd.

Koolhydraten

De kleinste koolhydraat-moleculen zijn de monosachariden. (glucose, fructose). Twee moleculen van monosachariden  kunnen zich met elkaar verbinden tot een disacharide. (Maltose, lactose, sacharose). Moleculen van monosachariden kunnen ook in grote aantallen gekoppeld worden. Zo ontstaan moleculen van polysachariden. In plantaardige cellen kunnen op deze manier zetmeelmoleculen worden gevormd.

Vetten

Vetten worden ook wel lipiden genoemd. Een algemeen kenmerk van vetten is dat ze niet mengen met water. Alle organismen kunnen glucose omzetten in vetten. Bij mensen en warmbloedige dieren worden vetten ook gebruikt als reservestof en hebben ze een warmte-isolerende functie.

Eiwitten

Eiwitten worden ook wel proteïnen genoemd. Een eiwitmolecuul bestaat uit aan elkaar gekoppelde aminozuren. Planten zijn in staat aminozuren op te bouwen uit glucose en stikstofhoudende verbindingen.

Glucose  +  nitraat  +  energie  >  aminozuur

Planten nemen nitraationen op uit de bodem. Dieren kunnen geen aminozuren opbouwen uit glucose. Alle organismen kunnen eiwitmoleculen opbouwen door aminozuren aan elkaar te koppelen. Door de vorm kunnen eiwitten hele andere functies hebben.

7 Enzymen

Enzymen zijn stoffen die chemische reacties van stofwisselingsprocessen versnellen. Hierbij blijven de enzymmoleculen intact, ze worden zelf niet verbruikt. Een stof die door een enzym wordt omgezet noemen we een substraat. Een stof die bij een reactie ontstaat noemen we een product van de reactie. Enzymen zijn onmisbaar voor een goed verloop van de stofwisseling. Enzymen zijn eiwitten en worden in de ribosomen gemaakt op basis van erfelijke informatie. Een enzymmolecuul heeft een substraat-specifieke  vorm. (sleutel-slot principe) het substraatmolecuul wordt op de bindingsplaats aan het enzymmolecuul gebonden. Hierdoor ontstaat een enzym-substraatcomplex.

Enzymactiviteit

De snelheid waarmee een enzym een reactie uitvoert wordt enzymactiviteit genoemd. De enzymactiviteit wordt onder andere beïnvloed door de temperatuur en zuurgraad.

Temperatuur 

 Het verband tussen de temperatuur en de enzymactiviteit wordt weergegeven in een optimumkromme. Beneden de minimumtemperatuur is er geen enzymactiviteit. Bij stijging van de temperatuur neemt de enzymactiviteit toe tot een bepaalde optimumtemperatuur. Als de temperatuur daarna verder stijgt neemt het aantal intacte, werkzame enzymmoleculen af. Boven de maximumtemperatuur hebben alle enzymmoleculen hun vorm verloren. Dit proces is onomkeerbaar.

Zuurgraad

Als een stof wordt opgelost in water heeft de oplossing een bepaalde zuurgraad (pH). Elk van de enzymen werkt optimaal bij een bepaalde pH-waarde. Als de pH verder van het optimum af komt te liggen verandert de vorm van de enzymen en kunnen ze hun werk niet meer doen.

8 De intensiteit van de stofwisseling

In ons lichaam vinden processen plaats die altijd doorgaan. De minimale stofwisseling die nodig is om deze processen op gang te houden heet basale stofwisseling. Dit is de stofwisseling in rust. De intensiteit van de basale stofwisseling is de snelheid waarmee deze plaats vind. Deze intensiteit is onder andere afhankelijk van het geslacht, de leeftijd en het lichaamsgewicht. De lichaamstemperatuur heeft ook invloed. Dieren met een constante lichaamstemperatuur worden warmbloedig genoemd. Dieren met een wisselende lichaamstemperatuur worden koudbloedig genoemd. De intensiteit is ook afhankelijk van het tijdstip. Tijdens een winterslaap is de intensiteit bijvoorbeeld lager dan zomers.

Intensiteit van fotosynthese

De intensiteit van fotosynthese is de snelheid waarmee glucose wordt gevormd en zuurstof ontstaat. Deze intensiteit is afhankelijk van de kleur en sterkte van het licht, de beschikbare hoeveelheid koolstofdioxide en water, de temperatuur en de hoeveelheid bladgroen. Is een van deze factoren niet aanwezig, dan vind er geen fotosynthese plaats. De factor die in verhouding het minste aanwezig is bepaalt de intensiteit en wordt beperkende factor genoemd.