Citroenzuurcyclus aan de hand van BINAS

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

16.3 energie

deze paragraaf gaat over de dissimilatie

Hoofdrolspeler: ATP

Kijk eerst het filmpje helemaal, daarna is de rest veel logischer.

ATP

Binding tussen fosfaatgroep nr 2 en 3 verbreekt., hierbij komt energie vrij.

Om weer fosfaat te binden, is energie nodig.

Deze komt uit de dissimilatie

(van glucose of andere energierijke stoffen)

In spieren bevindt zich voldoende ATP voor enkele seconden activiteit.

Hydrolyse (11.4) Wanneer er een fosfaatgroep afsplitst van ATP wordt water in OH en H gesplitst en aan de 'open' uiteinden van de moleculen geplakt.

Bij het vormen van ATP gebeurt het omgekeerde en ontstaat er een molecuul water.

Creatinefosfaat (CP)

- Alleen in spiercellen

- CP geeft zijn fosfaat af aan ADP zodat weer ATP gevormd wordt

- 'fosfaataccu' (voldoende voor 30 seconden activiteit)

Creatinefosfaat (CP)

Dissimilatie

= gecontroleerde afbraak

(in kleine stapjes wordt bv.

C₆H₁₂O₆ met 6 O₂ afgebroken tot 6 CO₂ en 6 H₂O)

Dissimilatie van glucose

1: glycolyse (in celplasma) 

8 stapjes

2: afsplitsing CO2 (decarboxylering) en vorming acetyl-CoA

1 stap

3: citroenzuurcyclus
9 stapjes

4: oxydatieve fosforylering (de elektronentransportketen)

6 stapjes

Stap 1

Glycolyse. Kost 2 ATP om op te starten. L:evert 4 ATP en 2 NADH,H+. In cytoplasma.

Stap 2

Vorming van Acetyl-CoenzymA. Opbrengst: 2 NADH,H+

In mitochondriën

Stap 3

Citroenzuurcyclus. Opbrengst: 2 ATP, 6 NADH,H+ en 2 FADH2

In mitochondriën

Stap 4

Oxidatieve fosforylering. HIer wordt het merendeel van de ATP gevormd met de energie uit NADH,H+ en FADH2

Op de binnenmembraan van het mitochondrium.

C6 betekent 6 C-atomen in een keten. Er wordt dus steeds een C vanaf gebroken waarbij energie vrij komt. 

De C verdwijnt in de vorm van CO2.

Welke stap van de dissimilatie van glucose vindt niet plaats in de mitochondriën?

1. Glycolyse
2. Vorming acetyl CoA
3. Citroenzuurcyclus
4. Oxidatieve fosforylering

Bij welke stap wordt de meeste ATP gevormd?

1. Glycolyse
2. Vorming acetyl CoA
3. Citroenzuurcyclus
4. Oxidatieve fosforylering

Wat is het nut van creatinefosfaat?

1. Het geeft de spiervezels rechtstreeks energie
2. Het zorgt ervoor dat ADP omgezet wordt in ATP
3. Het zorgt ervoor dat ATP omgezet wordt in ADP
4. Het handhaaft een lage pH in spieren tegen verzuring

Voor welk proces is geen ATP nodig?

1. Transport van water de cel in
2. Transport van aminozuren de cel in
3. Productie van eiwitten
4. Langs elkaar schuiven van actine en myosine

Glycolyse. 

Paars = kost ATP

Rood = levert ATP op

Blauw = begin- en eindproduct. 

Plaats: in celplasma

Grijs komt later.

Hoeveel pyrodruivenzuur ontstaat er door de glycolyse van 1 molecuul glucose?

1. 1 pyrodruivenzuur
2. 2 pyrodruivenzuur
3. 3 pyrodruivenzuur
4. 4 pyrodruivenzuur

Vorming van Acetyl CoA. Het CoA wordt meteen weer vrijgemaakt door de reactie met oxaalazijnzuur.

De acetyl groep gaat de cyclus in.

Citroenzuurcyclus

De energie-inhoud van de moleculen wordt stapje voor stapje lager gemaakt. De energie wordt in ATP, NADH,H+ en FADH gestopt.

NADH,H+ en FADH zijn energierijke stoffen die in de volgende stap worden verbruikt, om ATP te vormen.

Oxidatieve fosforylering, ook wel: elektronen transport keten.

Elektronen van NADH,H+ en FADH2 worden afgegeven aan eiwitten op de binnenmembraan van het mitochondrium.

Deze pompen H+ van de matrix (binnenste van het mitochondrium) in de ruimte tussen de twee membranen. Daardoor onstaat een concentratieverschil. Dit verschil drijft ATP-synthetase aan.

Het verschil in H+ concentratie tussen binnen en buiten drijft ATP-synthetase aan. Dat koppelt per H+ dat het doorlaat, 1 P aan ADP, waardoor dus AT ontstaat.

Zuurstof is nodig aan het eind van de keten, om de doorgegeven elektronen aan af te geven (samen met H+). Daarmee is zuurstof de elektronenacceptor. 

NADH geeft zijn elektronen meteen aan het begin van de keten af, FADH₂ een stapje later. NADH,H+ levert genoeg energie om 3 ATP te vormen. FADH₂ levert de energie voor 2 ATP. 

fosforylering is

1. ATP splitsen in ADP en P
2. P aan ADP koppelen
3. een fosfor koppelen

NADH,H+ speelt dus een rol in de dissimilatie. NADPH,H+ speelt een rol bij de fotosynthese, zie boek V6.

HS- coenzymA vind je op twee plekken terug: bij de vorming van acetl-coenzymA en in de citroenzuurcyclus. Bekijk hiervoor ook BINAS tabel 68C.

Ook andere brandstoffen worden (via de citroenzuurcyclus) gedissimileerd in de mitochondriën.

De aminogroep (-NH2) van een aminozuur wordt het eerst afgsplitst, waarbij NH3 ontstaat. Dit wordt omgezet in ureum. Er lopen 3 pijlen van aminozuren het mitochondirum in. Dit heeft te maken met het type aminozuur, die zijn allemaal verschillend.

Vetzuren bestaan uit ketens (van 2 tot 22) C-atomen. HIervan wordt steeds een groepje van 2 afgesplitst en aan CoA gekoppeld. Zo kan het de citroenzuurcyclus in. Eén vetmolecuul kan dus veel meer ATP leveren dan 1 glucosemolecuul.

Glycerol wordt glyceraldehyde-3-fosfaat, wat meteen de glycolyse in kan. (BINAS 68B, bovenaan het rode blok)

Zonder zuurstof kan NADPH,H+ (en FADH2) zijn H+ niet kwijt en stopt de oxidatieve fosforylering. 

En daardoor de hele citroenzuurcyclus.

Alleen de glycolyse kan doorgaan, omdat pyrodruivenzuur de H+ van NADH,H+ opneemt (grijze vlak).

Anaerobe dissimilatie

Dieren en bacteriën vormen melkzuur bij de anaerobe dissimilatie. Andere organismen (schimmels en planten) vormen ethanol, waarbij ook CO2 gevormd wordt. 

Voor welke stap is energie in de vorm van ATP nodig om het proces op gang te helpen?

1. Glycolyse
2. Vorming acetyl CoA
3. Citroenzuurcyclus
4. Oxidatieve fosforylering

Hoeveel mol ATP kan er in de oxidatieve fosforylering gesynthetiseerd worden bij gebruik van 1 mol FADH2 en hoeveel bij gebruik van 1 mol (NADH + H+)?

1. FADH2 = 2 NADH = 2
2. FADH2 = 2 NADH = 3
3. FADH2 = 1 NADH = 3
4. FADH2 = 3 NADH = 2

(BiNaS 68D) Waarnaartoe worden de protonen verplaatst met behulp van de energie van het elektron tijdens de oxidatieve fosforylering.

1. van matrix naar tussenmembraanruimte
2. van tussenmembraanruimte naar matrix
3. van cytoplasma naar tussenmembraanruimte
4. van tussenmembraanruimte naar cytoplasma

Cyaankali

KCN (kaliumcyanide of cyaankali) is giftig voor cellen, doordat het de oxidatieve fosforylering remt.

Leg uit wat het gevolg is van deze vergiftiging voor de citroenzuurcyclus.

Een sportieve proefpersoon loopt de 100 meter sprint in 15 seconden. Bij de sprint wordt de voorraad ATP in zijn beenspieren in ongeveer 2 seconden verbruikt. Daarna houdt vooral CP de ATP-concentratie nog rond de 6 seconden op peil. Vervolgens kan ATP nog gedurende tenminste 32 seconden door anaërobe dissimilatie worden vrijgemaakt. Pas na circa 40 seconden gaat de aërobe dissimilatie in de beenspieren een belangrijke rol spelen.

Bij welke van de onderstaande omzettingen komt de proefpersoon in de laatste seconden van de sprint aan energie in de beenspieren?

1. bij de omzetting van creatine in creatinefosfaat
2. bij de omzetting van glucose in pyrodruivenzuur
3. bij de omzetting van glycogeen in glucose
4. bij de omzetting van pyrodruivenzuur in melkzuur

1. aerobe dissimilatie van vetzuren
2. anaerobe dissimilatie van aminozuren
3. melkzuurgisting

Hoeveel ATP levert de anaerobe dissimilatie op?

1. 1
2. 2
3. 38
4. 40

Hoeveel keer meer glucose moleculen heb je nodig bij de anaerobe dissimilatie t.o.v. aerobe dissimilatie voor dezelfde hoeveelheid energie?

1. evenveel moleculen
2. 2x meer glucose
3. 19x meer glucose
4. 38x meer glucose

Met behulp van gist kan uit suikers biobrandstof worden gemaakt.
in welke van de onderstaande zinnen staat dit gewenste gistingsproces correct omschreven?

1. onder aerobe omstandigheden breken gistcellen suikermoleculen af tot koolstofdioxide en ethanol
2. onder aerobe omstandigheden breken gistcellen suikermoleculen tot zuurstof en ethanol
3. onder anaerobe omstandigheden breken gistcellen suikermoleculen af tot koolstofdioxide en ethanol
4. onder anaerobe omstandigheden breken gistcellen suikermoleculen af tot zuurstof en ethanol

Gist
Onderzoeker Sandra kweekt gist (Saccharomyces cerevisiae) in een eenvoudige voedingsoplossing, waarin gelabelde ¹⁴C-atomen in glucose voorkomen. De gistcultuur wordt in anaerobe omstandigheden gebracht.

In welke stof vindt Sandra na een tijdje radioactieve ¹⁴C-atomen?

1. in ethanol
2. in koolstofdioxide
3. in melkzuur
4. in ethanol en koolstofdioxide