theorie_1819
← Alle Hoofdstukken
Inhoudsopgave

12 Stofwisseling
12.1. Organische en anorga...
12.1.1. Biochemie, de scheik...
12.1.2. Organische moleculen
12.1.3. Koolhydraten
12.1.4. Condensatie- en hydr...
12.1.5. Lipiden
12.1.6. Vetten
12.1.7. Fosfolipiden
12.1.8. Eiwitten
12.2. Stofwisselingsproces...
12.2.1. Assimilatie, dissimi...
12.2.2. Belangrijke stoffen ...
12.2.3. Oefenvragen bij 12.2
12.2.4. Toetsvragen bij 12.2
12.3. Koolstofassimilatie
12.3.1. Fotosynthese
12.3.2. De lichtreactie
12.3.3. De donkerreactie
12.3.4. Chemosynthese
12.3.5. Voortgezette assimil...
12.3.6. Toetsvragen bij 12.3
12.4. Dissimilatie
12.4.1. Aerobe dissimilatie
12.4.2. Andere brandstoffen
12.4.3. Respiratoir quotiën...
12.4.4. Anaerobe dissimilati...
12.4.5. Melkzuurgisting
12.4.6. Alcoholgisting
12.4.7. Gisting bij drank- e...
12.4.8. Toetsvragen bij 12.4
12.5. Assimilatie en dissi...
12.5.1. Beperkende factoren
12.5.2. Toetsvragen bij 12.5

U bezoekt 10voorBiologie.nl als gast-gebruiker, waardoor u slechts een fractie van onze lesstof kunt bekijken. Met ons proefabonnement verkrijgt u toegang tot het volledige aanbod. Vraag het proefabonnement nu direct aan of neem contact op met info@10voorbiologie.nl.

12.2.2 Belangrijke stoffen die een rol spelen bij assimilatie en dissimilatie

Enzymen
Bij stofwisselingsprocessen gaat het altijd om stoffen die gesplitst of juist aan elkaar gekoppeld moeten worden. In cellen heersen omstandigheden die verre van optimaal zijn voor de reacties die moeten plaatsvinden. Enzymen maken de biologische reacties mogelijk, doordat zij werken als katalysatoren. De vele, snelle stofwisselingsreacties worden mogelijk gemaakt door enzymen die reactie- en substraatspecifiek zijn. In het hoofdstuk 'Eiwitten, de werktuigen van het leven' worden de enzymen besproken.

ATP, de energiedrager
Dissimilatie, het stofwisselingsproces waarbij energie vrijkomt, gebeurt voornamelijk in de mitochondriën, terwijl de cel die energie elders en op een ander tijdstip nodig kan hebben. Energie kan naar alle delen van de cel vervoerd worden in de vorm van een soort bio-accu's, de ATP-moleculen. Een ATP-molecuul (adenosine-tri-fosfaat) bestaat uit adenine en ribose (net als in DNA) met daaraan een 'staart' van drie fosfaatgroepen. Meestal worden de fosfaatgroepen aangeduid met P (zie figuur 8).

De laatste fosfaatgroep zit met een energierijke binding vast. Wanneer ergens in de cel energie nodig is, wordt van de eerste de beste ATP-molecuul deze buitenste P losgekoppeld, waardoor de bij deze binding vastgelegde energie vrijkomt. 

Figuur 8a. ATP
Figuur 8b. Vorming van ADP en P uit ATP (hierbij komt energie vrij)

Assimilatie en dissimilatie zijn via ATP-moleculen als het ware aan elkaar gekoppeld: bij dissimilatie wordt energie vrijgemaakt, die gebruikt wordt voor de koppeling van ADP en P tot ATP. Ergens anders in de cel kan deze energie dan gebruikt worden voor assimilatie van bouwstoffen, of voor transport of beweging (zie figuur 9).

De ATP- en ADP-moleculen kunnen de cel niet verlaten: elke cel heeft dus zijn eigen steeds opnieuw te gebruiken moleculen ADP/ATP. In je lichaam bevinden zich niet meer dan enkele grammen ATP, maar de totale productie van ATP in een etmaal bedraagt meer dan 70 kilo!

Figuur 9. Het verband tussen dissimilatie, assimilatie en de vorming van ATP en ADP

NAD+ en NADP+, de waterstofacceptoren
Bij veel stofwisselingsprocessen worden waterstofionen (H+) overgedragen van de ene verbinding op de andere. De stof waarop H+ wordt overgedragen, wordt een waterstofacceptor genoemd. Tegelijk met de overdracht van H+ worden ook elektronen overgedragen. Daarom noem je zo'n stof ook wel een elektronenacceptor. Bij deze overdracht komt in sommige gevallen energie vrij. Dan kun je de stof beschouwen als een energiedrager. Bij de afbraak van glucose speelt het co-enzym NAD+ (nicotinamide-adenine-dinucleotide) als waterstofacceptor een rol, bij de fotosynthese is dat het co-enzym NADP+ (nicotinamide-adenine-dinucleotide-fosfaat).

De vorm waarin NAD waterstof vasthoudt, wordt in schema's en reacties vaak weergegeven als NADH,H+. Ook de notatie NADH2 wordt wel gebruikt. NADP dat waterstof heeft gebonden, is NADPH2 of NADPH,H+. De cel beschikt over een beperkte voorraad waterstofacceptoren, die de cel niet kunnen verlaten. Ook andere stoffen kunnen fungeren als waterstofacceptor, bijvoorbeeld zuurstof (O2).

ATP-synthase en NADH-dehydrogenase
De ATP-vorming gebeurt met hulp van ATP-synthase. Dit enzym ligt in de membranen van mitochondria en chloroplasten. Het enzym kan H+-ionen (protonen) doorlaten van de ene kant van het membraan naar de andere kant. Je kunt het molecuul zien als een tunneltje. Vorming van ATP kan alleen plaatsvinden als de protonen via dit ATP-synthase-tunneltje gaan. In de mitochondria worden door het enzym NADH-dehydrogenase H+-ionen van NADH,H+ afgesplitst. De dehydrogenase-enzymen liggen ook in het membraan. Er ontstaat dankzij deze afsplitsing, een protonengradiënt dwars door het enzym ATP-synthase. De gradiënt levert de potentiële energie voor de ATP-productie. In figuur 10 is dit verband tussen NAD en ATP weergegeven. Links ATP-synthase, rechts NADH-dehydrogenase (DH).
 

Figuur 10. Door de protonengradiënt kan ATP gevormd worden.
A-ase = ATP-synthase; DH = NADH-dehydrogenase

Deze animatie laat zien hoe ATP-synthase werkt dankzij de protonengradiënt: http://www.youtube.com/watch?v=3y1dO4nNaKY. De rol van NADH-dehydrogenase en het verband met ATP-synthase is ook te zien in deze animatie: http://www.youtube.com/watch?v=xbJ0nbzt5Kw. In de fotosynthese zijn de voor ATP-synthase benodigde H+-ionen afkomstig uit splitsen van water tijdens de lichtreactie.

 

Subdomein Deelconcepten Deelspecificatie
B2 enzymen, ATP, ADP, NAD, NADP
B2.3