§1.1 Chemie in cellen

• newEditor
• Biologie
• Middelbare school
• havo

Introductie

Instructie van ongeveer 20 minuten over de chemie in cellen. Leerlingen leren wat stofwisseling is, het verschil tussen organische en anorganische stoffen, tussen assimilatie en dissimilatie, en hoe ATP chemische energie in de cel overdraagt.

1.1

H O O F D S T U K 1

S T O F W I S S E L I N G I N D E C E L

Chemie in cellen

Hoe cellen stoffen omzetten en energie doorgeven.

Gemaakt bij Biologie voor jou 5 havo, 8e editie

Welkom bij het eerste onderdeel van hoofdstuk 1. Vandaag gaat het over wat er chemisch gebeurt in een cel. ± 1 min. Image credit: Logan Gutierrez, via Unsplash

1.1

Chemie in cellen

Dit leer je

Je kunt uitleggen wat stofwisseling is en assimilatie en dissimilatie onderscheiden.

Je kunt organische en anorganische stoffen onderscheiden.

Je kunt uitleggen hoe ATP chemische energie in de cel overdraagt.

Lees de drie doelen voor. Aan het eind van de les komen ze terug in de exitvragen. ± 1 min.

1.1

Chemie in cellen

A C T I V E R E N

Wat weet je al over stofwisseling en energie in cellen?

Laat de leerlingen woorden noteren: energie, voeding, glucose, verbranding, fotosynthese, ATP. Noem nog niets goed of fout, de les werkt ernaartoe. ± 3 min.

1.1

Chemie in cellen

Alles wat er chemisch gebeurt

De stofwisseling (ook wel metabolisme) is het geheel van alle chemische omzettingen in een organisme.

Bij die omzettingen speelt chemische energie een grote rol: de energie die opgeslagen zit in de bindingen tussen atomen.

Bij het hardlopen zetten je cellen voortdurend stoffen om.

Vraag: waar halen de benen van een hardloper hun energie vandaan? Uit stoffen in het voedsel, waarvan de bindingen worden verbroken. Dat is chemische energie. Noem dat een cel vooral stoffen omzet: afbreken en opbouwen. ± 2 min. Image credit: sporlab, via Unsplash

1.1

Chemie in cellen

Organisch of anorganisch?

Organische stoffen

Ketens van koolstofatomen (C) met waterstofatomen (H) en vaak ook zuurstofatomen (O).

Bevatten vaak veel chemische energie. Voorbeeld: glucose.

Anorganische stoffen

Relatief klein, met 0 of maximaal 1 koolstofatoom.

Bevatten weinig chemische energie. Voorbeelden: water (H₂O) en koolstofdioxide (CO₂).

De vuistregel: meer dan één koolstofatoom in een keten, dan is het organisch. Daarom is koolstofdioxide (één C) anorganisch, ook al zit er koolstof in. Organische stoffen bevatten veel energie in hun bindingen, die vrijkomt als ze worden afgebroken. ± 3 min.

1.1

Chemie in cellen

V R A A G 1

Welke van deze stoffen is een organische stof?

A

Koolstofdioxide

B

Glucose

C

Water

D

Zuurstof

Goed is glucose (C₆H₁₂O₆): een keten van zes koolstofatomen met waterstof en zuurstof. Koolstofdioxide heeft maar één koolstofatoom, dus is anorganisch. Water en zuurstof hebben geen koolstof. ± 1 min.

Welke stoffen leveren meer energie?

Bij het verbreken van atoomverbindingen van organische stoffen komt meer chemische energie vrij dan bij het verbreken van atoomverbindingen van anorganische stoffen.

organische

anorganische

kleine

zuurstof

1.1

Chemie in cellen

V R A A G 2

Organisch eerst, anorganisch daarna. De afleiders passen niet bij het soort stof. Organische stoffen hebben grote moleculen met veel bindingen waarin energie zit. ± 2 min.

1.1

Chemie in cellen

Opbouwen en afbreken

Assimilatie

Grotere organische moleculen worden opgebouwd.

Er moeten bindingen gemaakt worden, dus dit kost energie.

Dissimilatie

Organische moleculen worden afgebroken tot kleinere moleculen.

Bindingen gaan open, dus hierbij komt energie vrij.

Beide zijn onderdelen van de stofwisseling. Koppel ze: de energie die bij dissimilatie vrijkomt, kan worden gebruikt voor assimilatie. Een eenvoudig voorbeeld: eiwitten opbouwen uit aminozuren is assimilatie. Let op de woorden: assimilatie lijkt op "assembleren", dissimilatie is het omgekeerde. ± 3 min.

1.1

Chemie in cellen

Glucose uit CO₂ en water

Koolstofassimilatie: uit water en koolstofdioxide worden glucose en zuurstof gevormd (fotosynthese).

Uit glucose maken planten daarna vetten, eiwitten en DNA: voortgezette assimilatie.

In bladeren vindt koolstofassimilatie plaats.

6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Zuurstof: Een gas (O₂) dat cellen nodig hebben om voedingsstoffen af te breken en dat planten bij fotosynthese maken.

Laat zien dat dit assimilatie is: van kleine anorganische stoffen (CO₂ en H₂O) naar een groot organisch molecuul (glucose). Dat kost energie, die komt uit licht. Voortgezette assimilatie volgt hierop: glucose is de grondstof voor allerlei andere grote moleculen. ± 3 min. Image credit: Jeswin Thomas, via Unsplash

1.1

Chemie in cellen

O N T H O U D

Assimilatie bouwt op en kost energie. Dissimilatie breekt af en levert energie.

Laat de leerlingen de zin in eigen woorden herhalen. ± 1 min.

1.1

Chemie in cellen

V R A A G 3

Welke processen horen bij pijl 1 en pijl 2?

Energie wordt afgegeven of opgenomen.

A

Pijl 1 is assimilatie, pijl 2 is dissimilatie

B

Beide pijlen zijn dissimilatie

C

Pijl 1 is dissimilatie, pijl 2 is assimilatie

D

Beide pijlen zijn assimilatie

Goed is: pijl 1 dissimilatie. Een groot organisch molecuul wordt een klein molecuul en er komt energie vrij. Pijl 2 is het omgekeerde: opbouwen kost energie. ± 2 min. Image credit: StudyGo

Assimilatie of dissimilatie?

1.1

Chemie in cellen

V R A A G 4

Assimilatie

Dissimilatie

Vetten worden afgebroken tot kleinere moleculen

Eiwitten worden gemaakt uit aminozuren

Glucose wordt afgebroken en levert energie

Uit CO₂ en water ontstaat glucose

Assimilatie: eiwitten maken uit aminozuren, glucose maken uit CO₂ en water. Dissimilatie: vetten en glucose afbreken. Vraag bij elk geval: wordt het molecuul groter of kleiner? ± 2 min.

1.1

Chemie in cellen

ATP: energie op de goede plek

ATP en ADP (Engelse labels).

ATP (adenosinetrifosfaat) transporteert chemische energie naar plaatsen waar energie nodig is.

ADP (adenosinedifosfaat) heeft twee fosfaatgroepen (P), ATP heeft er drie.

ATP wordt gemaakt in bladgroenkorrels en mitochondriën.

Bladgroenkorrel: Een groen organel in plantencellen waarin fotosynthese plaatsvindt.

Mitochondrie: Een organel dat energie vrijmaakt uit voedingsstoffen, zodat de cel die kan gebruiken.

Lees het schema met de klas: Phosphate is fosfaat, Adenine en Ribose zijn de rest van het molecuul, Triphosphate is drie fosfaatgroepen. De pijl rechtsonder: een fosfaatgroep wordt afgesplitst en er komt energie vrij. De pijl links: een fosfaatgroep wordt weer gebonden en energie wordt vastgelegd. In de bindingen tussen de fosfaatgroepen zit veel chemische energie. ± 3 min. Image credit: StudyGo

1.1

Chemie in cellen

De ATP-cyclus

Zo draagt ATP energie over in een cel.

1

Opladen

Een fosfaatgroep wordt aan ADP gebonden. Er ontstaat ATP, met veel chemische energie.

2

Vervoeren

ATP brengt de energie naar een plek in de cel waar energie nodig is.

3

Gebruiken

De fosfaatgroep wordt afgesplitst. Er ontstaat weer ADP en de energie komt vrij voor stofwisselingsreacties.

ADP kan opnieuw een fosfaatgroep binden, en dan begint de cyclus opnieuw.

Gebruik de metafoor van een oplaadbare batterij: ADP is de lege, ATP de volle batterij. Het opladen gebeurt met energie uit dissimilatie, het gebruik bij o.a. assimilatie. ± 2 min.

1.1

Chemie in cellen

O N T H O U D

ATP brengt chemische energie naar waar die nodig is. Een fosfaatgroep afsplitsen geeft die energie vrij.

± 1 min.

1.1

Chemie in cellen

V R A A G 5

Welke stof bevat de meeste chemische energie?

A

Water

B

Zuurstof

C

ADP

D

ATP

Goed is ATP. Water en zuurstof zijn anorganisch en bevatten weinig chemische energie. ATP en ADP zijn allebei organisch, maar ATP heeft drie fosfaatgroepen en ADP twee. Bij het afsplitsen van een fosfaatgroep komt energie vrij. ± 1 min.

1

Er ontstaat ATP met veel chemische energie

2

De fosfaatgroep wordt afgesplitst en er ontstaat ADP

3

De vrijgekomen energie wordt gebruikt voor een stofwisselingsreactie

4

Een fosfaatgroep bindt aan ADP

5

ATP brengt de energie naar waar die nodig is

1.1

Chemie in cellen

V R A A G 6

Zet de stappen van de ATP-cyclus in de goede volgorde.

Volgorde zoals getoond: opladen, ATP vormen, vervoeren, afsplitsen, gebruiken. ± 2 min.

Vul de juiste begrippen in. (Exit)

Alle chemische processen in een cel heten samen de stofwisseling. Dissimilatie zorgt ervoor dat er energie vrijkomt voor assimilatie.

stofwisseling

Dissimilatie

assimilatie

koolstofassimilatie

ADP

1.1

Chemie in cellen

V R A A G 7

Exit op doel 1. Stofwisseling, dan dissimilatie (energie vrij), dan assimilatie (opbouwen, kost energie). Koolstofassimilatie is maar één voorbeeld van assimilatie en ADP is geen proces. ± 2 min.

1.1

Chemie in cellen

V R A A G 8

Leg uit hoe ATP energie naar een spiercel brengt. (Exit)

Exit op doel 3. Modelantwoord: in de mitochondriën wordt ATP gemaakt doordat een fosfaatgroep aan ADP bindt, waarbij chemische energie wordt vastgelegd. ATP transporteert die energie naar de plek waar energie nodig is. Daar wordt een fosfaatgroep afgesplitst; de vrijkomende energie is beschikbaar voor de stofwisselingsreacties, en ADP blijft over. Goed als het opladen, vervoeren en afsplitsen genoemd worden. ± 3 min.

1.1

Chemie in cellen

Begrippen

Stofwisseling

Alle chemische omzettingen in een organisme

Chemische energie

Energie opgeslagen in bindingen tussen atomen

Organische stof

Koolstofketens, veel chemische energie

Anorganische stof

Klein, 0 of 1 C-atoom, weinig energie

Assimilatie

Opbouwen van organische moleculen, kost energie

Dissimilatie

Afbreken van organische moleculen, energie komt vrij

Koolstofassimilatie

Glucose en zuurstof uit CO₂ en water

ATP

Brengt chemische energie naar waar die nodig is

ADP

ATP zonder een fosfaatgroep

Fosfaatgroep

Afsplitsen geeft energie vrij

Laat dit staan als afsluiting. Vraag leerlingen er één term uit te kiezen en in een eigen zin uit te leggen. ± 1 min.