H19 en 20: Stofwisseling

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

Van ATP naar ADP

H19 en 20: Stofwisseling

Onderwerpen

• ATP als universele energiedrager
• Andere energiedragers: NADP, NAD & FAD
• Verschil aeroob en anaeroob

Energie om te leven

Om in leven te blijven heb je energie nodig.

Planten zijn alleen afhankelijk van licht, fotosynthese zorgt voor voedsel.

Dieren zijn afhankelijk van andere organismen. Door te eten krijgen zij voedsel.

Energie om te leven

Om in leven te blijven heb je energie nodig.

Bij planten moet je kunnen uitleggen hoe fotosynthese verloopt en welke strategieën sommige planten gebruiken om te overleven.

Alle organismen doen aan dissimilatie, je moet kunnen uitleggen hoe ze aan ATP komen.

Op welke manieren kan dat?

Dissimilatie en assimilatie

Fotosynthese is een voorbeeld van assimilatie.

Er is energie bij nodig (via lichtreactie).

Dissimilatie herken je aan het feit dat dat er energie vrijkomt. Deze kan vervolgens gebruikt worden. 

Dissimilatie en assimilatie

Fotosynthese is een voorbeeld van assimilatie.

Er is energie bij nodig (via lichtreactie).

Dissimilatie herken je aan het feit dat dat er energie vrijkomt. Deze kan vervolgens gebruikt worden. 

Energie om te leven

Energie wordt vaak opgeslagen in energiedragers (moleculen). Zij geven hun energie weer af waar het nodig is.

Energiedragers zijn (BINAS 67L):

• ADP    <--> ATP
• NADP <--> NADPH,H⁺
• NAD⁺ <--> NADH,H⁺
• FAD     <--> FADH₂

Toepassen bij dissimilatie

Dissimilatie kent twee vormen:

• anaerobe (blauw)
• aerobe (rood)

Toepassing:

• Anaeroob is geen mitochondrium of zuurstof bij nodig. Organismen die dit niet hebben maken hier sowieso gebruik van.
• Het duurt het even voordat aeroob opgestart kan worden. Daarom eerst fosfaataccu > anaeroob > aeroob.

Toepassen bij dissimilatie

Aerobe dissimilatie bestaat eigenlijk uit drie stappen:

1) anaerobe dissimilatie (glycolyse) van glucose naar 2 pyrodruivenzuur.

2) citroenzuurcyclus: volledige afbraak van glucose tot CO₂.

3) oxidatieve fosforylering: gebruik van (andere) energiedragers om ADP --> ATP op te laden.

Oxidatieve fosforylering

1. Opgeladen NADH,H⁺ en FADH₂
gebruiken om H⁺ te verplaatsen.

2. H+ worden naar lumen
mitochondruim verplaatst.

3. Gebruik maken van
concentratieverschil om via ATP-synthase

ADP naar ATP op te laden.

Fotosynthese

Aerobe dissimilatie kan alleen plaatsvinden in een mitochondrium door de 'ruimtes' gecreëerd door de membranen. 

Fotosynthese kan alleen in chloroplast plaatsvinden om dezelfde reden. 

Fotosynthese bestaat uit:

• lichtreactie
• donkerreactie

Fotosynthese

Fotosynthese bestaat uit:

• lichtreactie
• donkerreactie

Toepassing:

• lichtreactie kan alleen plaatsvinden onder invloed van licht. Hoe zit dat met de donkerreactie?
• Als de ene reactie stilvalt wat betekent dat voor de andere reactie?

Fotosynthese

Bij de lichtreactie door fotosystemen energie uit licht gebruikt en aan elektronen gegeven.

Deze elektronen gaan via enzymen in het membraan en wordt de energie gebruikt om H⁺ over membraan te transporteren. 

Samen met H+ uit water gaan ze via ATP-synthase en zorgen voor ATP.

De elektronen binden vervolgens aan NADP.

Opbrengst NADPH,H en ATP.

Hier is wel genoeg water nodig!

Wordt o.a. gebruikt voor juiste verhouding NADPH,H en ATP

Donkerreactie

Bij de donkerreactie vindt daadwerkelijk assimilatie van CO2 naar glucose plaats. 

Hierbij is de energie nodig uit de lichtreactie. 

Bij chemosynthese komt energie uit andere bron (zie BINAS 69D).

Donkerreactie

In 3 stappen (boek maakt er 4 van) wordt er van CO2 > glucose gemaakt.

Stap 1: Koolstofassimilatie met behulp van rubisco (enzym): toevoegen C aan ribulose-1,5-difosfaat.

Stap 2: Reductie (opnemen van electronen) door NADPH (ATP levert benodigde energie). 

Stap 3: terugvormen ribulose-1,5-difosfaat.

stap 4: vorming van glucose (en andere suikers)

C3, C4 en CAM fotosynthese

De meeste planten zijn C3-planten. 

Zij hebben als nadeel dat rubisco alleen goed werkt bij (relatief) hoge CO2 concentraties. 

Er onstaat bij deze C3 planten fotorespiratie. Hierbij gebruikt rubisco zuurstof om te binden aan ribulose-1,5-fosfaat. 

De donkerreactie loopt hierdoor vast. 

C3, C4 en CAM fotosynthese

C4 planten lossen dit probleem op door CO2 gelijk aan een C3 te binden. Dit gebeurt ook bij lage CO2-concentraties.

Daarna in speciale cellen dieper in het blad wordt de CO2 weer afgegeven voor de donkerreactie.

C3, C4 en CAM fotosynthese

CAM-plant is variatie op C4-fotosynthese.

Tijdens nacht binden zij CO2 aan een C3: C4.

Tijdens de dag als lichtreactie opstart, start ook de donkerreactie op. C4-molecuul geeft dan CO2 weer af.

Voordeel: CO2 opnemen in koele nacht.

Huidmondjes zijn tijdens warme dag dicht.

Minder waterverlies en geen fotorespiratie.