Assimilatie en dissimilatie (Biologie havo), les 1: Uitleg

• newEditor
• Biologie
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 4,5

Introduction

Uitleg over stofwisseling, energievormen en ATP, fotosynthese en voortgezette assimilatie, aerobe en anaerobe dissimilatie en reactievergelijkingen. Tussendoor 6 checks en een afsluitende poll en reflectievraag.

STOFWISSELING VAN DE CEL · ENERGIE

Assimilatie en dissimilatie

Examenstof biologie havo

Les 1 van 3: uitleg. Les 2 is de examentraining, les 3 de terugblik met quiz. Syllabus: M2.3 specificatie 1 t/m 7 (B2.3), O1.2 (B3.2). Image credit: MUuslimabonu / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

STOFWISSELING VAN DE CEL · ENERGIE

Wat ga je kunnen?

Ik kan fotosynthese, voortgezette assimilatie en dissimilatie beschrijven en herkennen in reactievergelijkingen.

Waar denk je aan bij het woord stofwisseling?

Verwacht: eten, verbranden, energie, spijsvertering, afvallen. Koppel de woorden aan de begrippen van de les: assimilatie (opbouwen) en dissimilatie (afbreken). Veelgemaakte misvatting: stofwisseling is alleen de vertering van voedsel. Het gaat hier om wat er in elke cel gebeurt.

STOFWISSELING VAN DE CEL · ENERGIE

Stoffen opbouwen en afbreken

• Cellen nemen stoffen op, transporteren, zetten om en geven af. Dat kost energie; enzymen zijn katalysatoren die dit versnellen.

• Stoffen bestaan uit atomen en moleculen. Een ion is een geladen deeltje, zoals nitraat (NO3-).

• Autotroof (zoals gras): maakt zelf organische stoffen uit anorganische. Heterotroof (zoals een koe): heeft voedsel nodig.

• Assimilatie is het opbouwen van stoffen en kost energie.

• Dissimilatie is het afbreken van stoffen en levert energie.

Syllabus M2.3 punt 1: atoom, molecuul, ion, energie, autotroof, heterotroof, assimilatie, dissimilatie. Enzymen krijgen een eigen les, hier alleen: een enzym is een katalysator. Veelgemaakte fout: denken dat alleen dieren dissimilatie uitvoeren. Planten doen beide, en alle cellen van een organisme voeren dissimilatie uit.

Een koe eet gras: de chemische energie komt van de zon

STOFWISSELING VAN DE CEL · ENERGIE

Energievormen en omzettingen

• Vormen: chemische energie, lichtenergie, kinetische energie (beweging) en warmte.

• Energie kan van vorm veranderen. Gras zet lichtenergie om in chemische energie.

• Een koe zet die chemische energie om in kinetische energie en warmte.

• Bij elke omzetting komt ook warmte vrij.

Syllabus M2.3 punt 2 en 3: chemische energie, lichtenergie, kinetische energie, warmte. Energie gaat niet verloren maar verandert van vorm. De warmte is voor de cel meestal niet meer bruikbaar. Veelgemaakte fout: denken dat de koe energie van de grond haalt in plaats van van de zon via het gras. Image credit: Osmo Lundell / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Schema van ATP en ADP

STOFWISSELING VAN DE CEL · ENERGIE

ATP: de energiedrager van de cel

• ATP is de energiedrager in de cel. Een ATP-molecuul heeft drie fosfaten.

• Splitst ATP af tot ADP en een fosfaat, dan komt er energie vrij voor de cel.

• Van ADP en een fosfaat maakt de cel met energie weer ATP.

• De energie voor dat opladen komt uit dissimilatie, of bij planten uit de fotosynthese.

Syllabus M2.3 punt 2: ADP, ATP, fosfaat. Zie ATP als een oplaadbare batterij: opladen kost energie, ontladen levert energie voor processen zoals spiersamentrekking, transport en assimilatie. Veelgemaakte fout: ATP en glucose als hetzelfde zien. Glucose is een brandstof, ATP de energiedrager. Image credit: Eigen schema, LessonUp

Vul in

Bij assimilatie bouwt de cel stoffen op en kost het energie. Bij dissimilatie breekt de cel stoffen af en komt er energie vrij.

assimilatie

dissimilatie

ADP

ATP

Assimilatie is opbouwen en kost energie, dissimilatie is afbreken en levert energie. Verwachte fout: de twee omdraaien.

Zet op volgorde: energie van zon naar koe

1

Chemische energie in ATP van de koe

2

Chemische energie in glucose van het gras

3

Kinetische energie en warmte van de koe

4

Lichtenergie van de zon

De zon levert licht, het gras legt dat vast in glucose, de koe maakt via dissimilatie ATP en gebruikt dat voor beweging en warmte. Verwachte fout: ATP vooraan zetten.

Bladcellen van mos met veel bladgroenkorrels (groene bolletjes)

STOFWISSELING VAN DE CEL · ENERGIE

Fotosynthese in de bladgroenkorrel

• Fotosynthese vindt plaats in cellen met bladgroenkorrels, zoals bladcellen.

• Uit koolstofdioxide en water maakt de cel met lichtenergie glucose en zuurstof.

• De lichtenergie wordt vastgelegd als chemische energie in glucose.

• Het vastleggen van koolstof in glucose heet koolstofassimilatie.

Syllabus M2.3 punt 4 en O1.2: fotosynthese, bladgroenkorrel, koolstofassimilatie. Het bladgroen in de bladgroenkorrels vangt het licht. Veelgemaakte fout: denken dat de zuurstof uit koolstofdioxide komt. Het is een verhaal van de atomen: de zuurstof komt uit water. Image credit: Des_Callaghan / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Zetmeelkorrels uit een aardappel onder de microscoop

STOFWISSELING VAN DE CEL · ENERGIE

Voortgezette assimilatie: koolhydraten

• Uit glucose maakt de cel samen met andere stoffen nieuwe stoffen: dat heet voortgezette assimilatie.

• Monosacharide: één suikereenheid, zoals glucose. Disacharide: twee. Polysacharide: heel veel.

• Zetmeel is de reservestof van planten, glycogeen die van dieren (in lever en spieren).

• Cellulose is de bouwstof van de celwand van planten. Glucose is ook brandstof.

Syllabus M2.3 punt 5: voortgezette assimilatie, bouwstof, brandstof, reservestof, koolhydraat, monosacharide, disacharide, polysacharide, zetmeel, glycogeen, cellulose. Zetmeel, glycogeen en cellulose zijn alle drie opgebouwd uit glucose, maar met een andere functie. Veelgemaakte fout: glycogeen bij planten en zetmeel bij dieren zetten. Image credit: Makergreen / Wikimedia Commons, CC BY 4.0

STOFWISSELING VAN DE CEL · ENERGIE

Vetten, eiwitten en mineralen

• Een vet bestaat uit glycerol en drie vetzuren. Vet is reservestof en brandstof en is vetoplosbaar.

• Een fosfolipide is een bouwstof van het celmembraan: de kop is wateroplosbaar, de staarten zijn vetoplosbaar.

• Een eiwit bestaat uit aminozuren. Eiwitten zijn bouwstof, ook in tussencelstof, en enzymen zijn eiwitten.

• Essentiële aminozuren krijg je met voedsel binnen, niet-essentiële aminozuren maakt je lichaam zelf.

• Voor eiwitten en DNA is stikstof (N) nodig, voor DNA ook fosfor (P). Planten nemen nitraat (NO3-) en fosfaat (PO4 3-) op.

Syllabus M2.3 punt 5: vet, vetzuur, glycerol, eiwit, aminozuur, essentieel en niet-essentieel aminozuur, DNA, enzym, fosfolipide, tussencelstof, katalysator, wateroplosbaar, vetoplosbaar. Dieren maken ook eiwitten, maar halen hun stikstof uit voedsel. Veelgemaakte fout: alle aminozuren essentieel noemen of denken dat enzymen geen eiwitten zijn.

Welke stoffen gebruikt een bladgroenkorrel voor fotosynthese?

A

Glucose, zuurstof en lichtenergie

B

Koolstofdioxide, zuurstof en warmte

C

Koolstofdioxide, water en lichtenergie

D

Water, glucose en zuurstof

Beginstoffen zijn koolstofdioxide en water, plus lichtenergie. Glucose en zuurstof zijn de eindproducten. Verwachte fout: de eindproducten als beginstoffen noemen.

Welke stof is de bouwstof van de celwand?

Antwoord: cellulose. Verwachte fout: zetmeel noemen, dat is een reservestof.

Hardlopers aan het eind van een marathon

STOFWISSELING VAN DE CEL · ENERGIE

Aerobe dissimilatie: verbranding

• Aerobe dissimilatie (verbranding) heeft zuurstof nodig.

• De cel breekt glucose af met zuurstof tot koolstofdioxide en water.

• Dat levert veel energie voor de energievoorziening: de cel maakt er ATP mee.

• Alle cellen van planten en dieren doen dit, dag en nacht.

Syllabus M2.3 punt 6: aeroob, verbranding, energievoorziening, glucose, zuurstof, koolstofdioxide. Een hardloper haalt zuurstof uit de lucht en voert koolstofdioxide af. Veelgemaakte fout: denken dat planten geen zuurstof verbruiken. Overdag verbruiken ze zuurstof en maken ze er door fotosynthese meer. Image credit: Stephen Craven / Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.0

Bakkersgist (Saccharomyces cerevisiae) onder de microscoop

STOFWISSELING VAN DE CEL · ENERGIE

Anaerobe dissimilatie: gisting

• Anaerobe dissimilatie (gisting) gebeurt zonder zuurstof en levert weinig energie.

• Bij alcoholgisting maakt gist uit glucose alcohol en koolstofdioxide.

• Bij melkzuurgisting ontstaat uit glucose melkzuur, bij melkzuurbacteriën en spieren zonder zuurstof.

Syllabus M2.3 punt 6: anaeroob, gisting, alcohol, melkzuur. Alcoholgisting zie je in brood (het gas laat het deeg rijzen), bier en wijn. Melkzuurgisting zie je in yoghurt en in spieren bij een sprint. Sommige bacteriën maken bij anaerobe afbraak methaan (CH4). Veelgemaakte fout: anaeroob verwarren met aeroob, of denken dat gisting meer energie oplevert. Image credit: Bob Blaylock / Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0

Vier reactievergelijkingen van assimilatie en dissimilatie

STOFWISSELING VAN DE CEL · ENERGIE

Reactievergelijkingen herkennen

• Links van de pijl staan de beginstoffen, rechts de eindproducten. Assimilatie bouwt op en vraagt energie, dissimilatie breekt af en levert energie.

• Molecuulformule: welke atomen (C6H12O6). Structuurformule: ook hoe ze verbonden zijn.

• Atomen: C koolstof, H waterstof, O zuurstof, N stikstof, P fosfor, K kalium, Na natrium, Ca calcium, Cl chloor, Fe ijzer.

• Stoffen: ammoniak (NH3), methaan (CH4), stikstofgas (N2), nitraat (NO3-), nitriet (NO2-), fosfaat (PO4 3-).

Syllabus M2.3 punt 7: reactievergelijking, molecuulformule, structuurformule, elementsymbolen, ammoniak (NH3), methaan (CH4), stikstofgas (N2), nitraat (NO3-), nitriet (NO2-), fosfaat (PO4 3-), water, zuurstofgas. Bij het afbreken van eiwitten komt stikstof vrij als ammoniak. Laat leerlingen de atomen links en rechts tellen. Veelgemaakte fout: de energie vergeten of de pijl omdraaien. Image credit: Eigen schema, LessonUp

Welke twee stoffen zijn de beginstoffen van aerobe dissimilatie?

A

Glucose en koolstofdioxide

B

Water en koolstofdioxide

C

Glucose en zuurstof

D

Zuurstof en water

Glucose wordt afgebroken met zuurstof. Koolstofdioxide en water zijn de eindproducten. Verwachte fout: de eindproducten kiezen.

Noem een andere naam voor aerobe afbraak.

Antwoord: verbranding. Verwachte fout: gisting, dat is anaerobe dissimilatie.

Wat vond je vandaag het lastigst?

1

Reactievergelijkingen herkennen

2

ATP en energievormen

3

Voortgezette assimilatie

4

Aerobe en anaerobe dissimilatie

Gebruik de uitslag om te bepalen welk onderdeel je de volgende les nog eens met een voorbeeld doorloopt.

Welk gas uit fotosynthese gebruikt een cel?

Antwoord: zuurstof. Fotosynthese maakt glucose en zuurstof, aerobe dissimilatie gebruikt die en maakt koolstofdioxide en water, die de fotosynthese weer nodig heeft. Verwachte fout: koolstofdioxide noemen.

STOFWISSELING VAN DE CEL · ENERGIE

Begrippen (1/2)

• autotroof en heterotroof: Autotroof: zelf organische stoffen maken uit anorganische stoffen. Heterotroof: voedsel met organische stoffen nodig hebben.

• assimilatie: Het opbouwen van stoffen; kost energie.

• dissimilatie: Het afbreken van stoffen; levert energie.

• ATP en ADP: ATP is de energiedrager van de cel; bij energie vrijmaken wordt het ADP en fosfaat.

• fotosynthese: In bladgroenkorrels maken uit koolstofdioxide en water met lichtenergie glucose en zuurstof.

STOFWISSELING VAN DE CEL · ENERGIE

Begrippen (2/2)

• voortgezette assimilatie: Uit glucose en andere stoffen bouwstoffen, brandstoffen, reservestoffen en enzymen maken.

• mono-, di- en polysacharide: Een suiker van een, twee of heel veel eenheden, zoals glucose, disacharide en zetmeel.

• aminozuur: Bouwsteen van eiwitten; essentiële haal je uit voedsel, niet-essentiële maakt je lichaam zelf.

• aeroob: Met zuurstof: aerobe dissimilatie (verbranding) levert veel energie.

• anaeroob en gisting: Zonder zuurstof: alcoholgisting of melkzuurgisting levert weinig energie.