Dierkunde Inleiding PDF

Dus morfologisch erg verschillend 1. Inleiding : Fundamenteel op dezelfde manier gebouwd 1.1. Enkele algemene biologische basisprincipes levende wezens zijn opgebouwd uit zelfde materie als niet-levende dingen o belangrijkst atoom in levende organismen is koolstof basiselement voor opbouw meest i...

Dus morfologisch erg verschillend 1. Inleiding : Fundamenteel op dezelfde manier gebouwd 1.1. Enkele algemene biologische basisprincipes levende wezens zijn opgebouwd uit zelfde materie als niet-levende dingen o belangrijkst atoom in levende organismen is koolstof basiselement voor opbouw meest ingewikkelde organische levensverschijnselen in elke cel volgens dezelfde principes (zie cursus plantkunde). Cellen ontstaan door deling van al bestaande cel elk levend wezen ontstaat alleen uit bestaand levend wezen moleculen Eiwitten => vlees momenteel geen uitzondering Vetten => frituurolie/vet miljarden jaren geleden moet dit anders geweest zijn Koolhydraten => suiker/bloem/planten Koolstof afkomstig van CO2 uit de lucht levende organismen ontstaan uit niet-levende materie. slechts mogelijk bij chemische en fysische omstandigheden die thans op aarde niet meer voorkomen. hoe ingewikkeld en hoe onoverzichtelijk vele levensverschijnselen ook Bouw en levensactiviteit organismen => onderhevig aan voortgaande nog zijn veranderingen met inwendige oorzaken: gehoorzamen aan fysische en chemische wetten Ontwikkelingsprocessen => veroudering Individuen groeien door vermeerdering cellen levende wezens (behalve virussen) zijn opgebouwd uit cellen cel is de kleinste vitale eenheid kunnen aangepast zijn aan speciale milieus en functies Levercellen gestructureerd in organen en speciale functie bestaan en ontwikkeling individu komt tot een einde (dood) ofwel vormt gehele individu het nageslacht Huidcellen of na afgeven van voortplantingscellen, verouderen en sterven. Hersencellen Eén richtingsproces => biomorfose. voortplanting => leven is een oneindig periodiek proces aantal individuen en hoeveelheid levende stof vermeerderd milieu kan vermeerdering beperken. Energie wordt gebruikt voor verrichten van arbeid Beweging opbouw complexe moleculen Te weinig voedsel transport Te veel afval geen 100% efficiëntie => warmteverliezen celbestanddelen opgebouwd uit: levende cel uitgerust om: zeer efficiënt energie om te zetten van ene vorm in andere primaire energiebron voor levende wezens grote, ingewikkelde, energierijke moleculen macromoleculen eiwitten zonlicht => zetmeel (planten) sacchariden(koolhydraten) zetmeel => beweging (Dieren) vetten Lichtenergie door groene planten => chemische energie (ATP) ATP + CO2 + water en zouten => organische moleculen (glucose) nucleïnezuren. gesynthetiseerd uit eenvoudige bouwstenen. Autotrofe organismen: Bouwen uit anorganische stoffen + geschikte Eiwitten meest fundamentele bouwelementen energiebron (zonlicht) => eigen organisch moleculen Sturing levensprocessen Vooral planten Opbouw van verschillende eiwitten terug te vinden in Organische stof afbreken tot ATP en dan eigen organische moleculen vormen erfelijk materiaal sacchariden => brandstof Heterotrofe organismen vetten => energiereserves dieren, zwammen en bacteriën nucleïnezuren => erfelijk materiaal verbruiken chemische energie van autotrofe organismen levensverrichtingen => groot aantal chemische omzettingen mogelijk gemaakt en geregeld door: Elk organisme aangepast aan zijn leefomgeving wijzigingen in milieu => bepaalde vormaanpassingen organische specifieke katalysatoren: enzymen modificaties Enzymen zijn eiwitten Koude omgeving => ronder dier door cel zelf gesynthetiseerd aanmaakcode te vinden op erfelijk materiaal Sterke aanpassingen => mutatie => erfelijk kopieer fout gentechnologie Enkel best aangepaste overleven Werking enzymen gebonden aan zeer bepaalde fysische en chemische omstandigheden. Dierwelzijn? Diereigenschappen verbonden aan leefomgeving metabolische celprocessen worden zo geregeld dat omstandigheden in cel constant blijven => homeostase organismen laten zich rangschikken in een systeem tussen de dieren zijn bepaalde overeenkomsten deze verschillen in bouw vertonen een zodanige stapsgewijze cel sterk afhankelijk van haar onmiddellijke omgeving: stoffen opnemen doorheen celoppervlak schakering dat hieruit een systeem van soorten voortvloeit. Al naar gelang graad van overeenkomst rangschikking verwijderen van afvalstoffen soort Transport door membramen geslachten (overeenkomstige soorten) eencellige organismen water het leefmilieu families (overeenkomstige geslachten) meercellige organismen geen rechtstreeks contact omgeving orden (overeenkomstige families) lichaamsvochten rol van milieu overgenomen klassen (overeenkomstige orden) Hoe beter een organisme in staat is samenstelling van stammen (overeenkomstige klassen) zijn lichaamsvochten te regelen, des te onafhankelijker grote organismerijken is het t.o.v. veranderingen in het uitwendig milieu. dierenrijk plantenrijk. vorming van soorten => door levensvatbare mutaties nieuwe erfelijke eigenschappen dieren die in overeenkomstige ontwikkelingsstadia onder gelijke uitwendige omstandigheden in bouw en functie gelijk zijn, worden processen waarbij complexe verbindingen en weefsels opgebouwd worden uit substraat van enkelvoudige verbindingen substraat planten: tot een soort of species verenigd. zonlicht individuen van dezelfde soort hebben een voortplantingsrelatie CO2 organismen brengen bij voorplanting soortgelijke N/P/K wezens voort Substraat dieren: bij geslachtelijke voorplanting paren individuen van Aminozuren dezelfde soort. Glucose Vetzuren 1.2. Voortbestaan en productie Kenmerkend levend organisme: individueel functioneren ontwikkelen (= groei) vermenigvuldigen (= voortplanting). Vaak scheiden ze nuttige producten uit voortbestaan andere(nageslacht) anabolisme of synthese processen waarbij organisch materiaal afgebroken wordt tot substraat bouwstoffen (aminozuren, vetzuren, glucose) energie (ATP) tot onbruikbare afvalstoffen mest levenskenmerken mogelijk door: complex samenspel chemische processen Organische chemie warmte Katabolisme. ongestoord verloop levensprocessen => constante aanvoer essentiële voedingsstoffen nutriënten verbindingen noodzakelijk voor soort eigen synthese. energie die niet direct gebruikt wordt door plant opgeslagen in suikers en zetmeel. Soms ook in vetten zonlicht vastleggen in chemische energie zeer efficiënt Bouwstenen (eiwitten) Verbindingen gebruikt als energiebron: processen te initiëren endotherme synthese reacties landbouwkundig oogpunt vooral geïnteresseerd in synthese processen bepaalt productie en efficiëntie 1.2.2.Dierlijke synthese. Dierlijke organismen missen het vermogen tot: Fotosynthese Opbouw dier eigen weefsel uit elementaire organische grondstoffen. afbraakprocessen aandacht in verband milieu. uitsluitend voortbestaan en produceren indien ze beschikken over 1.2.1.Plantaardige synthese. Planten onderscheiden zich van dieren door vermogen uit eenvoudige bouwstenen complexe verbindingen op te kunnen bouwen. Eenvoudige verbindingen: complexe verbindingen => organische moleculen Planten Dieren Planteneters (herbivoren) => plantaardig voedsel Water / anorganische zouten => bodem Vleeseters (carnivoren) => (prooi-) dieren. koolzuur => lucht Alleseters (omnivoren) => beide zonlicht => energiebron fotosynthetisch vermogen => zonlicht omgezet in Complexe verbindingen verteerd in spijsverteringskanaal tot betrekkelijk eenvoudige componenten. chemische energie Eiwitten => aminozuren ATP Koolhydraten => glucose Vetten => glycerol en vetzuren Afbraakproducten zijn nog organische moleculen Kunnen opgenomen worden in het bloed verteerde componenten passeren actief of passief darmwand absorptie. 1.3. Energiestroom in levende wereld drie stappen te onderscheiden in energietransformaties groene planten: stralingsenergie zon +> chemische energie onverteerde resten verlaten het lichaam via feces (mest) opbouw organische moleculen (glucose) geabsorbeerde bestanddelen, substraat voor ingewikkelde fysiologische, chemische processen in het lichaam koolstofdioxide en water fotosynthese. Vorming eigen weefsel Levering spierarbeid Opslag reserve intermediaire stofwisseling. opbouw weefsels en producten. Afbraak voor winning chemische energie energierijke organische moleculen via oxidatie terug afgebroken tot koolstofdioxide en water vorming biologisch bruikbare energie (ATP) ademhaling (respiratie) zowel bij planten als dieren. Warmtebron synthese processen. Afvalproducten: Gebruik biologisch bruikbare energie voor arbeid Beweging via nieren als urine uitgescheiden Synthese via de huid => zweten. Opslag reserve bij vertering en de intermediaire stofwisseling => verliezen Heterotrofe organismen blijven niet bestaan zonder autotrofe organismen plantaardige productie heeft hoger rendement als dierlijke Dieren => consumenten productie Planten => producenten rendement planteneters groter vleeseters. 1.3.1.a. Eenheden fysische eenheid energie => joule 1.3.1.Enkele Enkele basisbegrippen Verbranding organische stof => warmteontwikkeling warmteontwikke Chemische energie in organische molecule omgezet in warmte verbrande stof gaat over in andere stoffen verbrande (hoeveelheden oeveelheden energie bij metabolische metabolische processen vaak nog kilocalorie (kcal))) Eénn calorie calorie: hoeveelheid warmte warmte-energie energie nodig om (bij normale atmosferische druk) 1g water van 14,5 C tot 15,5 C te verwarmen kunnen niet meer branden 1 kcal = 4186 joule dus een kleinere energie energie-inhoud inhoud 1 joule = 0,24 cal = 2,4.10-4 kcal. Energie inhouden nutriënten nutriënten: Deze warmteproductie meten in calorimeter eiwit 23,8 kJ vet 39,7 kJ zetmeel 17,6 kJ. 1.3.1.b. Inwendige energie energie waarover een systeem op bepaald ogenblik beschikt afhankelijk van fysische en chemische eigenschappen: samenstelling, temperatuur, druk, volume, enz... opgenomen of afgestane warmte goede maat voor verandering enthalpie en energie-inhoud energie inhoud systeem endothermische reactie => H positief exothermische reactie => H negatief totale inwendige energie is niet te kennen wel meetbaar is energie veranderingen Warmte is een gemakkelijk uitgewisselde vorm van energie Energie kan opgenomen worden uit buitenwereld of er kan energie glucose verbranden in calorimeter met zuurstof zuurstof tot koolstofdioxide en water (volledige oxidatie) vrijkomende warmte => temperatuur water stijgt uit temperatuur temperatuurstijging => af afleiden leiden dat: dat worden afgestaan. energie opname (warmte) => proces is endotherm energieafgifte (warmte) => exotherm. eerste wet thermodynamica: totale energie blijft constant 1 Mol verbrande glucose 288 2880 kJ wordt vrijgemaakt. 1 mol glucose = 180 g glucose volledige oxidatie => energierijke stof glucose overgegaan in eenvoudige stabiele stoffen CO2 en H2O deze hebben kleinere inwendige energie 1.3.1.c. Enthalpie en verbrandingswarmte energie inhoud = enthalpie H inwendige energie geleverde arbeid Alleen meetbaar is enthalpie verandering ( H) => geleverde arbeid Biochemische reacties spelen zich af in verdunde waterige oplossingen: druk- en volumeveranderingen treden niet op 1 Mol C6H12O6 + 6 Mol O2 6 Mol CO2 + 6 Mol H2O H= =-288 2880 kJ verbrandingswarmte glucose H = =-2880 kJ / Mol Bij oxidatie in het lichaam van glucose: mate van structuurloos tructuurloos is de entropie 1117 kJ ATP 39% kristal van een stof bij absoluut nulpunt => toest toestand and van maximale 1763 kJ warmte 61% orde 1.3.1.d. Organismen zijn geen thermische machines Overdracht energie onder vorm van warmte is in fysische systemen (machines ) zeer gewoon. biologische systemen geen energieoverdracht door warmte. entropie nul verhogen temperatuur meer bewegingen van moleculen => entropie neemt toe. entropie gassen groter dan van vloeistoffen Geen temperatuursverschillen tussen verschillende van vloeistoffen groter dan van vaste stoffen delen van een cel of van organisme Bij verbranding glucose tot CO2 en H2O Energie overdracht via warmte => temperatuursverschil nodig Ook een entropie entropietoename toename overgang glucose glucose(vast) (vast) => water (vloeistof) Energieoverdracht in levende organismen => onder vorm van chemische energie (ATP) daarom beter termen endergonische en exergonische reacties te gebruiken, 1.3.1.e. Entropie De inwendige energie in systeem kan op een niet homogene wijze verdeeld zijn bepaalde delen zijn warmer => moleculen meer bewegen Concentratie verschillen Onevenwicht spontaan beweging naar gelijke verdeling energie => koolstofdioxide (gas) 1.3.2.Autotrofie De ademhaling is precies het omgekeerde van fotosynthese. cellen die over geschikte pigmenten (bv. chlorofyl) beschikken kunnen Energetisch is dit een proces dat bergaf gaat gaat. stralingsenergie vast leggen fotosynthese opbouwen energierijke stoffen => in eerste plaats glucose C6Hl2O6 + 6O2 6CO2 + 6 H2O H =-288 = 2880 kJ/Mol. Globale reactie: Dit is een globale chemische reactie reactie: 6 CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 H = + 2880 kJ/Mol. in feite een keten van tientallen chemische reacties Waarbij een deel van de vrijgekomen energie wordt synthese reacties => opbouw van grote moleculen uitgaande van kleinere zijn endergonisch vastgelegd in de zgn. energierijke fosfaatbin fosfaatbindingen dingen => ATP (adenosine trifosfaat). energie toevoegen stoffen na reactie grotere energie-inhoud dan ervoor: energie die vrijkomt bij de hydrolyse van ATP is ca.29,4 29,4 kJ Glucose en erin vastgelegde chemische energie gebruikt door autotrofe ATP4- + H2O cellen om er hun andere bestanddelen mee te maken polysacchariden, vetten, eiwitten en nucleïnezuren 1.3.3.Heterotrofie Heterotrofe cellen verbruiken de door autotrofe cellen opgebouwde complexe organische moleculen nodig als brandstof als bouwstof. alle planten en dieren cellen kunnen glucose oxideren tot eenvoudige, stabiele en energiearme stoffen CO2 en H2O de ademhaling is exergonisch ADP3- + HPO42- + H+ - 29,4 kJ. Deze energie uit ATP wordt gebruikt bij cchemische hemische reacties, waarvoor energie vereist is opgenomen moleculen gebruikt als: bouwsteen voor ander celbestanddeel Omgekeerd kan bij reacties, reac , waarbij energie wordt vrijgemaakt, maximaal voornaamste celbestanddelen => macromoleculen: ca. 29,4 kJJ per Mol ADP worden vastgelegd polysacchariden oxidatieve fosforylatie => ADP => ATP eiwitten ATP heeft sleutelpositie als energiedrager inn alle levensverschijnselen vetten Voor arbeid door organisme energie uit ATP alle ATP iinn ADP omgezet => stoppen nucleïnezuren voortdurend uit eenvoudiger stoffen opgebouwd. levensverschijnselen. groei van de cel Bij oxidatie vrijgemaakte energie, wordt via ATP biologisch bruikba bruikbaarr instandhouding: macromoleculen worden voortdurend afgebroken en door nieuwe vervangen levende cel is een dynamisch systeem, dat zichzelf voortdurend vernieuwt. brandstof om er energie uit te betrekken. synthese macromoleculen door samenvoeging van zijn bouwstenen endergonisch proces. 1.3.4. Arbeid Arbeid verricht onder drie vormen: 1.3.4.a. Chemische arbeid Dierlijke cellen zijn heterotroof alle energie uit stoffen vvanuit anuit hun onmiddellijke omgeving 1 Mol glucose + 1 Mol fructose 1 Mol saccharose + 1 Mol H2O H = + 34 kJ. 1.3.4.b. Transport 1.3.4.c. Mechanische arbeid cellen kunnen stoffen op nemen en op stapelen bv: glucose gemakkelijkst waarneembare vorm van arbeid: concentratie hoger in de cel dan er buiten. verrichten van beweging: Glucose zal niet door passieve diffusie de cel binnendringen samentrekken van spier, bewegen van flagel enz. spontaan verloop: (streven maximum entropie) glucose cel verlaten => tot gelijke concentraties binnen en buiten de cel opnemen glucose dus een energievereisend proces analoge manier schadelijke stoffen naar buiten werken. 1.4. Het opnemen en het gebruik van voedingsstoffen 1.4.1. De celmembraan protoplasma (celinhoud) van cel naar buiten toe begrensd door zeer dun membraan: protoplasmamembraan of celmembraan verplaatsing moleculen tegen concentratiegradiënt in actief transport door ononderbroken pompwerking wordt hun inwendige samenstelling constant gehouden dikte orde van 1200 m drie lagen: twee lagen eiwit (elk een molecule dik) sluiten dubbele laag fosfolipiden in optimaal verloop van celprocessen door actief transport van ionen doorheen membraan ongelijke verdeling van ladingen potentiaalverschil doen ontstaan tussen binnen- en buitenzijde van membraan. elektrische verschijnselen die zich bv. in spieren, zenuwen en elektrische organen (bv. bij sidderaal) afspelen gevolg van transportarbeid door cellen Bij meeste plantencellen buitenzijde van celmembraan: uit cellulose opgebouwde celwand ontbreekt bij dierlijke cellen Sommige cellen kunnen water in of uit de cel pompen celmembraan => ultrafilter; voorzien van ultramicroscopische poriën Hierdoor wordt inwendige osmotische waarde op constant niveau behouden dat verschilt van de omgeving. laten bepaalde moleculen door en andere niet Bij plantencellen stevige elastische celwand in staat om de druk van celmembraan bezit selectieve permeabiliteit Water en ongeladen kleine moleculen kunnen vrij gemakkelijk celmembraan passeren (passief osmotisch binnenstromende water op te vangen: celwanddruk compenseert aldus zuigspanning. transport). verplaatsing in hoofdzaak bepaald door osmose Het zeer fragiele celmembraan van dierlijke cellen kan slechts in zeer beperkte mate volumetoename opvangen: In hypotonische oplossing zal een dierlijke cel zwellen en barsten. celmembraan bezit mogelijkheid vele stoffen tegen concentratiegradiënt in op te nemen. actief transport Kost wel energie => ATP fagocytose ( vaste partikels) Sommige cellen op zeer selectieve wijze stoffen opstapelen concentratie jodium in zeewieren of schildklier meestal betrekkelijk kleine moleculen opgenomen doorheen celmembraan grotere moleculen opgenomen door: pinocytose (vloeistof) kunnen ook omgekeerd grote moleculen secreteren 1.4.2.Welke stoffen worden opgenomen? chemische omzettingen in organisme mogelijk omdat betrokken stoffen in opgeloste toestand met elkaar in contact Water komen. anorganische ionen direct milieu van cellen => water organische stoffen. voedsel mengsel van deze stoffen wisselende concentraties anorganische en organische stoffen opgelost. organische stoffen => meestal macromoleculen osmotische waarde bepaalt hoeveel water cellen eiwitten, polysacchariden, vetten kunnen niet doorheen het celmembraan In spijsverteringsstelsel chemische afbraak tot hun binnendringt. cel kan in celvocht concentratie van elk bestanddeel afzonderlijk handhaven op niveau verschillend van omgeving bouwstenen Eiwitten => aminozuren Koolhydraten => monosacchariden (glucose) Vetten => glycerol en vetzuren doorheen darmwand geabsorbeerd en via bloed naar 1.4.3.b. Sacchariden voornaamste energiebron Autotrofe plantencellen => zelf opbouwen Heterotrofe cellen => uit directe omgeving opnemen. alle delen van organisme voedsel bevat meestal aanzienlijke hoeveelheden sacchariden suikers => glucose zetmeel => glucose 1.4.3. Wat doet de cel met de opgenomen stoffen? 1.4.3.a. Water en anorganische ionen ruwe celstof => enkel herkauwers (bacteriën) Water is meest essentiële stof alleen glucose komt voor de celstofwisseling in aanmerking Zonder is leven niet denkbaar Sommige andere monosacchariden in lever => glucose belangrijke merkwaardige eigenschappen: oplosmiddel => voornaamste. omgebouwd glucose door actief transport door celmembranen hormoon insuline Verwerking glucose in de cel: Oxidatie Oxidatie: => > verliezen van elektronen (verhoging oxidatietrap) zodra glucosemolecule in de cel komt => gefosforyleerd; Fe2+ oxidatie Fe3+ + e- fosfaatgroep van ATP wordt gebonden aan glucose (activatieelektronen opvangen energie) reductie reactie gekatalyseerd door enzym hexokinase: biologische systemen voornaamste Glucose + ATP (hexokinase) glucose-6 fosfaat (G6P) + ADP waterstofacceptor waterstofacceptor: NAD (nicotinamide adenine dinucleotide dinucleotide) reactie is irreversibel (alleen in levercellen) gereduceerde vorm => NADH glucose in cel opgesloten elektronenoverdracht gekatalyseerd door elektronenoverdracht specifieke enzymen enzymen: dehydrogenasen. Verdere verwerking volgens drie wegen: elektronen overgedragen op zuurstof zuurstofgas => water 1) geoxideerd => CO2 en H2O => vastleggen energie in ATP Bij elk van deze stappen verliezen elektronen energie 2) bij overaanbod glucose in de cel => vorming glycogeen => ATP opgestapeld als reserve (vooral lever- en spiercellen) 3) overtollige hoeveelheden glucose => omgebouwd in vetten opgestapeld in vetweefsel lever 1) De oxidatie van glucose (energiestofwisseling) Oxidatie van malonzuur tot oxaalazijnzuur belangrijke typen chemische reacties bij verbranding glucose Fosforylatie => energie to toevoegen evoegen molecule door binden van fosfaatgroep ATP => ADP + fosfaatgroep splitsing splits ing moleculen en omzetting maar pyrodruivenzuur Decarboxylatie => afsplitsen CO2 van organische molecule. molecule CO2 afvoeren via respiratie Decarboxylatie van pyrodruivenzuur Verloop afbraak glucose. verbranding glucose ttot CO2 en H2O => twintigtal tussentrappen elke trap is enzymatisch gekatalyseerde reactie telkens wordt deel inwendige energie glucose overgedragen op ATP. drietal fasen fasen:: glycolyse cyclus van Krebs terminale oxidaties oxidaties. Reactieschema eactieschema s vereenvoudigd vereenvoudigd weergegeven A) Glycolyse: Glycolyse: eerst activeringsenergie => fosforylatie van glucose (2 (2 moleculen ATP verbruikt verbruikt) vorming 4 ATP vorming 2 NAD Samenvattende reactie glycolyse: C6H12O6 + 2~ P 2 pyrodruivenzuur + 2NADH + 4 ~ P netto resultaat energie => 2 Mol ATP per Mol glucose. B) KREBS-cyclus (citroenzuurcyclus) pyrodruivenzuur omgevormd tot azijnzuur en gebonden aan coënzym A acetyl-coënzym A. => azijnzuur is geactiveerd verder afbraak volgens een cyclische reeks reacties Decarboxylatie tot CO2; Vorming NADH / FADH (flavine adenine dinucleotide) Vorming 2 ATP globale resultaat => KREBS-cyclus : 2 pyrodruivenzuur 6CO2 + 8NADH + 2 FADH + 2~P C) terminale oxidatie waterstofatomen van NADH en F FADH ADH worden overgedragen op zuurstof => water waterstofatomen doorlopen een energiewaterval vastgelegd in ATP globale reactie: reactie NADH + ½O2 NAD + 3ATP + 4H2O E) Afbraak van glucose in anaerobe omstandigheden waterstofacceptor van glucoseoxidatie => zuurstof Wanneer geen zuurstof beschikbaar is: D) Globaal resultaat resultaat: glucoseoxidatie Geen terminale oxidaties Pyrodruivenzuur wordt niet afgebroken KREBScyclus Wordt omgezet in melkzuur Bij afwezigheid zuurstofgas: alleen glycolyse met melkzuur als eindproduct. energieopbrengst veel geringer dan bij volledige oxidatie anaerobe omstandigheden => 2 ATP moleculen/Mol glucose . Sommige micro-organismen leven anaeroob: totale ATPATP-opbrengst opbrengst => 38 ATP. 29,4 kJ / Mol ATP => verbranding erbranding 1 Mol glucose 38 x 29,4kJ kJ = Pensbateriën Melkzuurbacteriën (inkuilproces) 1117 117 kJ in ATP hogere organismen tijdelijk anaerobe ademhaling: verbranding 1 Mol glucose in calorimeter => 288 2880 kJ in spieren bij intense spierarbeid rendement biologische oxidatie glucose glucose: pyrodruivenzuur sneller gevormd dan het kan worden 1117/288 /2880 * 100 = ca. 39 %. 39 % van totale energie energie-inhoud inhoud glucose is biologisch biologisch geoxideerd opstapeling als melkzuur bruikba r van cel bruikbaar rest energie energie komt vrij als warmte 2) Opstapeling van glycogeen totaalreactie van de cellulaire ademhaling ademhaling: Glucose in cel dat niet meteen geoxideerd wordt: als glycogeen opgestapeld snel aanspreekbare energiereserve 3) Ombouw sacchariden in andere moleculen a. Gebruik van vetten door cel glucose leverancier koolstofketens andere moleculen bij overmaat energie => vetten gevorm vormd via glycolyseketen tot pyrodruivenzuur en acetylcoenzym A => vetzuren 1) Glycerol Gemakkelijke opname cel gefosforyleerd met ATP tot glyceraldehyde-3-fosfaat stof reactieketen van glycolyse 2) Vetzuren 1.4.3.c. Vetten vetten in lichaamscellen afkomstig uit: uit Voeding oeding gesynthetiseerd uit glucose of (aminozuren aminozuren aminozuren) gebruikt voor opbouw celmembranen. Oxideren voor energieproductie via -oxidatie 2 C-atomen worden weggenomen - vooral lever Vorming acetylcoenzym A lichaamsvloeistoffen circuleren vett vetten en als als: via KREBScyclus tot CO2 en H2O. micellen Of als vetzuren vetzuren en glycerol hoge energieopbrengst: elk fragment van 2C-atomen levert: Overmaat vet opslag in vetweefsel als reserve 12 ATP-moleculen + ATP van de -oxidatie 3) Synthese van de vetten Belangrijkste synthese cellen vet: lever- en vetcellen Voornamelijk glucose als grondstof synthese vertrek vanuit acetylcoenzym A Glycerol uit glyceraldehyde-3-fosfaat via reacties glycolyse Glycerol via activatie ATP veresterd met 3 moleculen vetzuren Een triglyceride of vet als energie => N- verlies oxidatie aminozuren: 1.4.3.d. Aminozuren eerste stap verwijdert aminogroep; 22 verschillende aminozuren: ammonia (NH3) omgebouwd in minder toxische stoffen als ureum of urinezuur. Waarvan essentiële aminozuren rest via de Krebs-cyclus geoxideerd. Kunnen niet uit andere stoffen worden gesynthetiseerd moeten dus in de voeding aanwezig zijn Niet essentiële structuur van eiwitten is zeer complex volgorde aminozuren terug te vinden in DNA Welke aminozuren essentieel verschilt volgens diersoort voornaamste functie => bouwsteen van eiwitten geen aanleg reserves van aminozuren Eiwitten zijn zeer labiele stoffen voortdurend opgebouwd en weer afgebroken in de cel. 1.4.4.Regulatie van de metabolische processen 1.4.4.a. Metabolische processen worden geregeld door enzymen karakteristiek voor levende organismen is uitvoeren van groot aantal chemische omzettingen som van alle chemische activiteiten van cel of organisme voor instandhouding en groei => metabolisme Aminozuren in cel afkomstig van: chemische omzettingen mogelijk gemaakt door aanwezigheid van voedingseiwitten; afbraak van celeiwitten; ter plaatse beperkt worden gesynthetiseerd uit andere moleculen. Gebruik van deze aminozuurmoleculen: voor eiwitsynthese andere organische verbindingen specifieke katalysatoren: enzymen. zijn eiwitten door cel zelf gemaakt omzetting substraat in product door enzymen versneld vormen tijdelijke verbinding: Enzymen => eiwitten enzym-substraat-complex vorming gecontroleerd door DNA is veel reactiever vorming welbepaald eiwit => welbepaald stuk DNA activatie-energie wordt sterk verlaagd een gen. Elke chemische reactie in cel: 1.4.4.b. Metabolische processen staan onder controle van de genen Enzymen meestal actief binnen zeer nauwe grenzen van: fysische en chemische omstandigheden temperatuur pH gecontroleerd door welbepaald enzym vorming van dat enzym gecontroleerd door gen één gen-één enzym-één reactie-hypothese. een bepaald morfologisch of functioneel kenmerk resultaat van groot aantal chemische reacties concentratie substraat product en reactie => substraat voor volgende specifieke activatoren (coënzym, ionen) Elke reactie gekatalyseerd door specifieke enzymen. voor elk enzym zijn optimumwaarden Enzymen betrekkelijk onstabiel meeste enzymen onomkeerbaar geïnactiveerd door temperaturen boven voortdurend nieuwe enzymmoleculen synthetiseren 60 C 1.4.4.c. Regeling van de genactiviteit metabolische processen verlopen zo dat de inwendige omstandigheden cel zo constant mogelijk blijven homeostasis berusten op terugkoppelingsmechanismen (feedback). => product chemische reactie bepaalt snelheid van reactie zodat een evenwicht zich instelt. gen in bepaalde cel actief werkt zelden aan maximale capaciteit elk gen is min of meer onderdrukt: repressie. Deze repressie kan worden opgeheven: derepressie; productie overeenkomstige eiwitten zal toenemen vorming enzymen en andere eiwitten gestuurd door mechanismen van genrepressie en genderepressie afhankelijk behoefte cel repressor eiwitten worden geproduceerd voor regulator genen blokkeren kkeren w werking erking van bepaalde genen inductor stof die met repressor complex vormt en repressie verhindert. b.v. een hormoon, of een andere stof stof,, die informatie vanuit de buitenwereld naar de cel brengt => productie bepaalde eiwitten naast gewone genen (structurele ucturele genen genen), zijn er ook genen (regulatorische regulatorische genen)) die repressoren maken die werking van zgn. operatorgenen remmen. This document was created with Win2PDF available at http://www.win2pdf.com. The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only. This page will not be added after purchasing Win2PDF.