Overview
Dit college behandelt hoe cellen energie opwekken, opslaan en gebruiken via stofwisselingsprocessen zoals celademhaling, gisting, fotosynthese en chemosynthese.
Endergonische en exergonische processen in cellen
- Endergonische processen hebben energie nodig en omvatten beweging, actief transport, molecuulsynthese en warmteproductie.
- ATP (adenosinetrifosfaat) is de belangrijkste directe energiebron voor cellulaire processen.
- Hydrolyse van ATP tot ADP levert 30 kJ energie; mitochondriën regenereren ATP uit ADP door opname van energie uit organische verbindingen zoals glucose.
- Anabolisme (assimilatie) bouwt grotere moleculen uit kleinere op met energieverbruik; katabolisme (dissimilatie) breekt moleculen af met energievrijgave.
Type organismen en hun energievoorziening
- Autotrofen maken zelf energierijke verbindingen uit CO2 en water; fotoautotrofen gebruiken licht, chemoautotrofen gebruiken chemische energie.
- Heterotrofen nemen organische stoffen op uit hun omgeving; kunnen chemo- of fotoheterotroof zijn.
Celademhaling en energieproductie
- Celademhaling levert ATP uit de afbraak van voedingsstoffen; glucose is het belangrijkste substraat.
- Aerobe celademhaling: glucose + O2 → CO2 + H2O + energie (ATP), via redoxreacties met NAD+ en FAD als elektronenacceptoren.
- Celademhaling bestaat uit glycolyse (cytoplasma), krebscyclus (mitochondriale matrix) en eindoxidaties (mitochondriale binnenmembraan).
Glycolyse, krebscyclus en eindoxidaties
- Glycolyse: Glucose wordt gesplitst in 2 pyrodruivenzuur, netto 2 ATP en 2 NADH, verloopt zonder zuurstof.
- Krebscyclus: Pyrodruivenzuur naar acetyl-coA, daarna CO2-vorming, 1 ATP, 3 NADH, 1 FADH2 per cyclus.
- Eindoxidaties: NADH en FADH2 dragen elektronen over aan O2, H+-gradiënt drijft ATP-synthese aan.
Anaerobe processen: gisting en fermentatie
- Bij gebrek aan zuurstof vindt alleen glycolyse plaats, gevolgd door omzetting van pyrodruivenzuur in alcohol (gist) of melkzuur (spieren, bacteriën), levert slechts 2 ATP per glucose.
Anaerobe celademhaling
- Anaerobe bacteriën gebruiken anorganische verbindingen (SO42-, NO3-) i.p.v. O2 als elektronenacceptor bij glucoseafbraak.
Assimilatie: Fotosynthese en chemosynthese
- Fotosynthese: 6 CO2 + 6 H2O + licht → C6H12O6 + 6 O2; gebeurt in chloroplasten, vooral in bladcellen.
- Lichtreacties: In thylakoïdmembraan, produceren ATP, NADPH en O2.
- Calvin-cyclus (donkerreacties): In stroma, gebruikt ATP en NADPH om CO2 om te zetten in suikers.
- Chemosynthese: Chemoautotrofe bacteriën bouwen glucose uit CO2 m.b.v. oxidatie van anorganische stoffen (NH3, H2S).
Factoren die fotosynthese beïnvloeden
- Lichtintensiteit, CO2-concentratie, waterbeschikbaarheid, temperatuur, en O2-gehalte beïnvloeden de snelheid van fotosynthese.
Overzicht stofwisseling
- Fotosynthese en chemosynthese leggen energie vast in organische stoffen.
- Synthese van grote moleculen uit kleine gebeurt bij alle organismen; afbraak van grote naar kleine stoffen (spijsvertering) gebeurt ook universeel.
- Celademhaling levert energie; bij onvoldoende zuurstof vindt gisting plaats.
Oefeningen & Vragen
- Testvragen over locatie van reacties, eindproducten, volgorde van elektronenstromen, invloeden van factoren, en interpretatie van diagrammen over fotosynthese en celademhaling.
Key Terms & Definitions
- Endergonisch/Exergonisch — Energie-absorberende/verstrekkende processen.
- ATP — Adenosinetrifosfaat, energiedrager van de cel.
- Glycolyse — Eerste stap van glucoseafbraak zonder zuurstof.
- Krebscyclus — Cyclisch proces in mitochondriën dat ATP, NADH en FADH2 produceert.
- Eindoxidaties — Elektronentransportsysteem in mitochondria.
- Fotosynthese — Lichtomzetting in glucose en O2 door planten.
- Chemosynthese — Opbouw van organische stoffen via chemische energie.
- Autotroof/Heterotroof — Zelfvoedende/afhankelijk van externe organische stoffen.
- NAD+/FAD — Elektronendragers bij celademhaling.
- Calvin-cyclus — Donkerreacties van de fotosynthese.
Action Items / Next Steps
- Maak de oefenvragen door over fotosynthese, celademhaling en energieomzetting in cellen.
- Bestudeer de grafieken en diagrammen bij fotosynthese en celademhaling.
- Herhaal de definities en het verschil tussen anabolisme en katabolisme.