2 Cellulaire processen (WACO 5) PDF

2 DE CEL HOOFDSTUK 2 CELLULAIRE PROCESSEN Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 94 2 Cellulaire processen 2.1 Rol van enzymen bij cellulaire processen CONTEXT In aardappelcellen zal tijdens het celmetabolisme waterstofperoxide (H 2O2), een schadelijke bijproduct, ontstaan. Dankzij kat...

2 DE CEL HOOFDSTUK 2 CELLULAIRE PROCESSEN Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 94 2 Cellulaire processen 2.1 Rol van enzymen bij cellulaire processen CONTEXT In aardappelcellen zal tijdens het celmetabolisme waterstofperoxide (H 2O2), een schadelijke bijproduct, ontstaan. Dankzij katalase, een bijzonder eiwit in de aardappelcel, wordt die stof onschadelijk gemaakt. ONDERZOEKSVRAAG Hoe beïnvloedt het eiwit katalase de snelheid van de reactie waarbij het substraat (H 2O2) afgebroken wordt tot O2 en H2O? Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 94 2 Cellulaire processen 2.1 Rol van enzymen bij cellulaire processen Enzymen: kunnen chemische reacties in organismen versnellen Specifiek per biochemische reactie Katalase: versnelt enkel de afbraak van H2O2 tot O2 en H2O Biokatalysatoren Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 94 2 Cellulaire processen 2.1 Rol van enzymen bij cellulaire processen 2.1.1 Bouw van enzymen Twee delen: Apo-enzym: eiwitgedeelte Driedimensionale vorm Co-factor: niet-eiwitgedeelte Vitaminen en mineralen Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 94 2 Cellulaire processen 2.1 Rol van enzymen bij cellulaire processen 2.1.2 Werking van enzymen Substraat: stof waaraan enzym bindt Actieve centrum: plaats waar enzym bindt aan substraat Substraatspecificiteit: enzymen reageren slechts met één soort substraat Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 95 2 Cellulaire processen 2.1 Rol van enzymen bij cellulaire processen 2.1.2 Werking van enzymen Sleutel-slotmodel Substraat = sleutel Enzym = slot Enzym-substraat-complex Werking van enzym wordt beïnvloed door: Temperatuur Zuurtegraad Enzym- en substraat concentratie Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 95 2 Cellulaire processen 2.1 Rol van enzymen bij cellulaire processen 2.1.2 Werking van enzymen Katabole stofwisseling Katabolisme (dissimilatie): afbraak van grote moleculen tot kleinere moleculen Polymeren (polysacharide, lipiden, proteïnen, …) --> monomeren (glucose, vetzuur, aminozuur, …) Ontstaan van thermische en chemische energie (ATP) Specifiek enzym voor elke katabole reactie: substraat + -ase Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 95 2 Cellulaire processen 2.1 Rol van enzymen bij cellulaire processen 2.1.2 Werking van enzymen Katabole stofwisseling Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 95 2 Cellulaire processen 2.1 Rol van enzymen bij cellulaire processen 2.1.2 Werking van enzymen Anabole stofwisseling Anabolisme (assimilatie): opbouw van grote moleculen uit kleinere moleculen Monomeren (glucose, vetzuur, aminozuur, …) --> polymeren (polysachariden, lipiden, proteïnen, …) Aangedreven door verbruik van energie (ATP) Specifieke enzym voor elke anabole reactie Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 96 2 Cellulaire processen JUIST/FOUT? Een enzym is pas werkzaam zodra de cofactor ermee gebonden is. Antwoord: Juist Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 96 2 Cellulaire processen JUIST/FOUT? De afbraak van vetten in het lichaam gebeurt door anabole enzymen. Antwoord: Fout Anabole enzymen bouwen op, katabole enzymen breken af Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 96 2 Cellulaire processen 2.2 Fotosynthese CONTEXT Bij waterplanten merk je overdag gasbelletjes op die vanuit de bladeren opstijgen. ONDERZOEKSVRAAG Welk gas ontstaat er tijdens de fotosynthesereactie? Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 97 2 Cellulaire processen 2.2 Fotosynthese Anabool stofwisselingsproces CO2 en H2O omzetten naar C6H12O6 (glucose) en O2 Met behulp van lichtenergie CO2 komt in het blad via de huidmondjes Via diffusie bereikt CO2 de intracellulaire ruimten en de groene bladcellen O2 verlaat het blad via de huidmondjes Glucose (energierijk) wordt opgeslagen als reservestof Sacharose Zetmeel Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 97 2 Cellulaire processen 2.2 Fotosynthese In de chloroplasten Bladgroen/chlorofyl Belangrijke rol bij de fotosynthese In de thylakoïden Groene kleur Carotenoïden Ondersteunende rol Roodachtig pigment Caroteen (wortelen - oranje) Luteïne (gele wortelen, kiwi, sinaasappel – geel) Lycopeen (tomaten – rood) Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 98 2 Cellulaire processen 2.2 Fotosynthese 2 groepen chemische reacties Lichtreacties Donkerreacties Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 98 2 Cellulaire processen 2.2 Fotosynthese 2.2.1 Lichtreacties Afhankelijk van zonlicht In het thylakoïdmembraan van de chloroplast Lichtenergie omzetten in energierijke moleculen (ATP en NADPH) H2O wordt verbruikt, O2 ontstaat Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 99 2 Cellulaire processen 2.2 Fotosynthese 2.2.2 Donkerreacties Niet afhankelijk van zonlicht In het stroma van de chloroplast Aanmaak glucose uit CO2 (lucht) en H+-ionen (lichtreacties) Nodige energie komt uit ATP en ADPH (lichtreacties) Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 101 2 Cellulaire processen 2.2 Fotosynthese Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 102 2 Cellulaire processen 2.2 Fotosynthese 2.2.3 Opslag van glucose in de vorm van zetmeel Glucose Celmetabolisme Energiebron Omzetten naar bouwstenen (vetten, eiwitten) Overtollige glucose  zetmeel Amyloplasten Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 102 2 Cellulaire processen JUIST/FOUT? De lichtreacties vinden plaats in het buitenste membraan van de chloroplast. Antwoord: Fout Deze gaan door in het thylakoïdmembraan. Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 103 2 Cellulaire processen JUIST/FOUT? Tijdens de donkerreacties worden 6 CO2-moleculen omgezet tot glucose. Antwoord: Juist Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 103 Oefeningen 3 Het substraat wordt afgebroken, dus het gaat om een katabole reactie. Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 110 Oefeningen 37°C Deze temperatuur komt overeen met onze lichaamstemperatuur Bij hoge temperaturen denatureren eiwitten (en dus ook enzymen) waardoor ze hun werking verliezen. De werking van enkele noodzakelijke processenLeerboek stopt dan. WACO 5 Natuurwetenschappen p. 110 Oefeningen Donkerreactie s Lichtreacties Uit de lucht. Via de huidmondjes wordt het CO2 door de plant opgenomen. Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 110 Oefeningen In de lente krijgen bomen en struiken terug bladeren. Hierdoor gaan ze opnieuw aan fotosynthese doen, en kunnen ze dus CO2 uit de lucht opnemen. Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 110 Oefeningen Thylakoïdmembraa Stroma n H2O en lichtenergie en CO2 en moleculen met een moleculen met een lage hoge energie (o.a. ATP) energie (o.a. ADP) O2 en moleculen met een Glucose en moleculen met hoge energie (o.a. ATP) een lage energie (o.a. ADP) Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 110 2 Cellulaire processen 2.3 Aerobe celademhaling CONTEXT Op het einde van de schooldag zal in een slecht geventileerd klaslokaal een muffe geur hangen, waar je slaperig van wordt. ONDERZOEKSVRAAG Welke stoffen, ontstaan door de verbranding van glucose in de cellen, adem je uit? Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 103 2 Cellulaire processen 2.3 Aerobe celademhaling Katabool stofwisselingsproces Organische verbindingen (glucose, vetten, eiwitten) oxideren (verbranden) tot anorganische stoffen CO2 en H2O In de aanwezigheid van O2 (aeroob) Er komt veel energie vrij Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 103 2 Cellulaire processen 2.3 Aerobe celademhaling 2.3.1 Glycolyse In het cytosol Glucose (C6H12O6)  2 moleculen pyruvaat (C3H4O3) + vrije H+-ionen Geen zuurstof nodig Voorbereidende stap Energie voor reactie: 2 ATP  2 ADP Nettowinst: 2 ATP Energie die vrijkomt: 4 ATP Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 104 2 Cellulaire processen 2.3 Aerobe celademhaling 2.3.2 Krebscyclus Pyruvaat wordt opgenomen in de mitochondriën CO2 komt vrij als afvalproduct Er komen ook energierijke moleculen vrij (ATP) Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 105 2 Cellulaire processen 2.3 Aerobe celademhaling 2.3.3 Oxidatieve fosforylering Na Krebscyclus: Netto-ATP-opbrengst per glucose molecule: 4 ATP Glycolyse: 2 ATP Krebsyclus: 1 glucose  2 pyruvaat, 1 ATP/pyruvaat  2 ATP Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 107 2 Cellulaire processen 2.3 Aerobe celademhaling 2.3.3 Oxidatieve fosforylering Elektronentransportketen In de mitochondriën Zuurstof vereist! Oxidatie van energiedragende moleculen Levert 32 moleculen ATP op Water als bijproduct Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 107 2 Cellulaire processen 2.3 Aerobe celademhaling 2.3.4 Energieopbrengst van de aerobe celademhaling Glycolyse en Krebscyclus: 4 ATP Oxidatieve fosforylering: 34 ATP Totale energieopbrengst van 38 ATP per glucosemolecule Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 108 2 Cellulaire processen JUIST/FOUT? De glycolyse vindt plaats in het mitochondrion. Antwoord: Fout Glycolyse gaat door in het cytosol, het vloeibare deel van het cytoplasma. Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 109 2 Cellulaire processen JUIST/FOUT? CO2 wordt enkel tijdens de oxidatieve fosforylering aangemaakt. Antwoord: Fout CO2 wordt aangemaakt tijdens de Krebscyclus. Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 109 Oefeningen Juist. Juist. Fout. Glucose wordt eerst afgebroken tot pyruvaat. Dit pyruvaat wordt dan opgenomen door het mitochondrion. Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 110  Oefeningen Opname van glucose via celmembraan -> glycolyse -> Krebscyclus -> oxidatieve fosforylering Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 111 Oefeningen Glycolyse Oxidatieve fosforylering Krebscyclus Oxidatieve fosforylering Leerboek WACO 5 Natuurwetenschappen p. 111