Welkom bij de uitleg van een nieuw thema, het thema stofwisseling in de cel. En in de eerste baastof gaan we kijken naar chemie in cellen. Waar gaan we naar kijken?
Nou, we gaan kijken naar wat de kenmerken zijn van organische en anorganische stoffen, wat chemische energie is, wat assimilatie en wat dissimulatie zijn, welke stofwisselingsprocessen er plaatsvinden in autotrofen en in heterotrofen organismen, want daar zit namelijk een verschil tussen. En tot slot gaan we kijken hoe energie in een organisme vastgelegd en getransporteerd kan worden. Dan beginnen we met het begrip stofwisseling.
Stofwisseling, dat zijn alle chemische onopzettingsprocessen in een organisme, ten behoeven van de instandhouding van cellen. Dat betekent dus dat een organisme dat uit weinig cellen bestaat, daarin vindt stofwisseling plaats, maar dus ook organismen die uit heel veel cellen bestaan, ook daar vindt stofwisseling plaats. Dan moet je bijvoorbeeld denken aan processen als verbranding, dan moet je denken aan het verteringsproces dat zich afspeelt in het verteringsstelsel.
En zo zijn er nog veel meer stofwisselingsprocessen. die er allemaal op gericht zijn om die cellen in stand te houden. Want je moet je bedenken dat die cellen natuurlijk allerlei stoffen nodig hebben om in stand te blijven. Die cellen hebben energie nodig.
Op het moment dat er verbranding plaatsvindt in die cellen, dan komen er ook weer stoffen vrij. Als er stoffen omgebouwd worden in de cel, dan komen er ook weer nieuwe stoffen. Als we het hebben over stoffen, dan kunnen we die in twee groepen indelen, namelijk de organische en de anorganische stoffen. Op het moment dat we het hebben over organische stoffen, dan zijn dat stoffen die bestaan uit ketens van koolstofatomen.
In combinatie met waterstofatomen en vaak zijn daar ook zuurstofatomen bij betrokken. Organische stoffen zijn daardoor vaak vrij grote stoffen en bevatten ook heel veel chemische energie. Dan moet je bijvoorbeeld denken aan de stof glucose die bestaat uit 6 C-atomen, 12 H-atomen en 6 O-atomen, C6H12O6. En daar zit heel veel chemische energie in. En dat is ook meteen een verschil met...
anorganische stoffen, want die bevatten over het algemeen weinig chemische energie. En daarbij zijn anorganische stoffen vaak veel kleiner dan organische stoffen. Want het glucosemolecuul wat ik nu net noem, dat bestaat dus uit C6H12O6, maar die kunnen vervolgens ook weer aan elkaar gekoppeld worden en veel langere ketens vormen. En dan zie je natuurlijk al heel snel een formaatverschil ontstaan tussen bijvoorbeeld glucose of moleculen die van glucose gemaakt zijn en bijvoorbeeld zuurstof of water wat voorbeelden zijn van anorganische stoffen.
Ik zei net al dat organische stoffen over het algemeen veel meer chemische energie bevatten dan anorganische stoffen. En die chemische energie, dat is de opgeslagen energie tussen atoombindingen. Je ziet hier een glucose molecule, die bindingen tussen die atomen, daartussen bevindt zich de energie. Dus op het moment dat een organisme energie nodig heeft voor een proces, dan kun je die bindingen doorbreken en dan komt die energie vrij en kan dat voor allerlei zaken gebruikt worden.
Als we het hebben over chemische energie... Dan komen we ook al gauw aan bij twee andere begrippen, namelijk de begrippen assimilatie en dissimilatie. Op het moment dat we het hebben over assimilatie, dan is dat een proces dat energie kost en waarbij grotere organische moleculen gevormd worden uit kleinere moleculen.
Een voorbeeld van zo'n proces is het proces van fotosynthese, dat is koolstofassimilatie en daarbij wordt water en koolstofdioxide gebruikt om glucose en zuurstof te maken. Dat kan alleen maar plaatsvinden omdat er lichtenergie... op bladgroenkorrels terecht komt en die lichtenergie die wordt vervolgens gebruikt om dus uiteindelijk die glucose en die zuurstof te maken. En dat betekent dus dat de lichtenergie in zo'n bladgroenkorrel wordt omgezet naar chemische energie.
Want de energie van dat zonlicht komt uiteindelijk te zitten in de bindingen in zo'n glucose molecule. Dan hebben we vervolgens ook dissimulatie. En dissimulatie is juist een proces dat energie oplevert. En wat gebeurt er dan?
Dan heb je dus grotere organische moleculen. Die worden afgebroken tot kleinere moleculen. En daarbij komt die energie vrij. Die chemische energie die tussen die bindingen in zit, komt vrij en kan vervolgens weer voor allerlei processen gebruikt worden.
We zullen zo meteen bijvoorbeeld zien dat in zo'n glucose molecule heel veel chemische energie zit. En die chemische energie kan door middel van dissimulatie gebruikt worden voor de productie van bijvoorbeeld ATP. Als we kijken naar die stofwisselingsprocessen, dan is er een verschil tussen autotroven en heterotroven organismen. Autotroof was de zelfvoedende organismen, de organismen met bladgroenkorrels.
Hetero-troof zijn de organismen die zich voeden met andere organismen. In een autotroof organisme vindt zowel assimilatie als voortgezette assimilatie plaats. En er vindt dissimulatie plaats. Kijken we eerst even naar de vormen van assimilatie die plaatsvinden in zo'n autotroof organisme. En daar vindt een type van assimilatie plaats dat echt heel specifiek alleen voorkomt in autotroof organismen.
En dat is namelijk die koolstof assimilatie. Dat is... Het proces waarbij water... Koolstofdioxide met behulp van lichtenergie wordt omgezet naar glucose en zuurstof, oftewel proces van fotosynthese.
Dit is typisch voor een autotrooforganisme. Verder vindt er in zo'n autotrooforganisme ook voortgezette assimilatie plaats. Die glucose die gewonnen wordt uit die koolstofassimilatie kan dan ook weer gebruikt worden voor de vormen van eiwitten, vetten, DNA, koolhydraten en vaak in combinatie met mineralen die de plant ook uit de omgeving haalt.
Tot slot vindt er in zo'n autotroof organisme ook dissimulatie plaats, oftewel verbranding. Kijk je nu naar de stofwisseling in hetero-troof organismen, dan zie je dat daar geen koolstofassimulatie plaats kan vinden. Wel voortgezet in de assimilatie, wel dissimulatie. Dus een autotroof organisme is voor zijn energiereike organische stoffen afhankelijk van andere organismen. Die eet je op, die komen in het verteringsstelsel terecht.
En vervolgens wordt dat dan weer gebruikt voor het proces van voortgezette assimilatie. Dus voor de vorm van eiwitten, vetten, DNA. Ga zo maar door.
Als we het hebben over organismen, dan hebben we het over stofwisseling. En wat je elke keer ziet terugkomen is dat het heel vaak over energie gaat. Een organisme, afhankelijk van hoe groot het is, heeft energie nodig of misschien wel heel veel energie. En die moet natuurlijk ook door het lichaam heen verplaatst kunnen worden.
Dat vervoer van dat energie gaat heel vaak met behulp van het molecuul ATP, adenosine. 3-fosfaat. Oftewel een molecuul met 3 fosfaatgroepen aan het eind. En met name in die laatste binding zit heel veel chemische energie. Dus op het moment dat ergens energie nodig is in het lichaam, dan kan zo'n ATP-molecuul naar dat punt toe.
Dan wordt zo'n binding verbroken en dan komt daar energie vrij. En die energie kan voor allerlei processen gebruikt worden. Dan hou je een ADP-molecuul plus P over.
Oftewel adenosine-difosfaat, want er zitten nog 2 fosfaatgroepen aan vast en een losse. Vervolgens kan in een mitochondrie met behulp van bijvoorbeeld glucose die binding weer gemaakt worden en wordt zo'n molecuul dus weer één fosfaatgroepje langer en bevat het dus weer veel meer chemische energie. Dan is hier nog de samenvatting en is het einde van de uitleg van baas 2.1.