6, energie voor assimilatie ATP Vorming van ATP. Samenvatting door een scholier 2628 woorden 26 juni keer beoordeeld

Transcriptie

1 Samenvatting door een scholier 2628 woorden 26 juni ,6 12 keer beoordeeld Vak Methode Biologie Biologie actief assimilatie en dissimilatie Assimilatie = reacties waarbij stoffen worden opgebouwd Dissimilatie = reacties waarbij stoffen worden afgebroken Essentiële voedingsstoffen (= enkele stoffen die niet door het lichaam worden gebruikt) moeten voldoende in het eten zitten Alle omzettingen verlopen stapsgewijs, en elke stap wordt gekatalyseerd door een speciaal enzym plaatje blz. 96, centrale stofwisseling Opbouw en afbraak verlopen via aparte reactieketens energie voor assimilatie Energie voor assimilatie wordt uit ATP (= stof die direct energie kan leveren) gehaald. Warmte zou makkelijker zijn, maar dit gaat niet omdat anders eiwitten zouden denatureren ATP ATP bestaat uit adenine en ribose (samen = adenosine) en drie fosfuurresten (deze binding bevat veel energie doordat de negatief geladen zuurstofatomen hieruit elkaar afstoten) en wordt omgezet in ADP (adenosinedifosfaat) waarbij per mol 30.6 kj vrij komt Vorming van ATP De verbranding in een cel om energie vrij te maken verloopt geleidelijk. Stapsgewijs worden waterstofionen en elektronen onttrokken. Dit gaat niet vanzelf, hierbij zijn enzymen nodig (5 verschillende dehydrogenasen) die het substraat oxideren. Deze dehydrogenasen bevatten NAD (= Nicotinamide Adenine Dinucleotide) die als elektronenacceptor en als waterstofacceptor dienen. NAD => NADH2 NADH2 transporteert de elektronen naar de elektronentransportketen in het membraan van de mitochondriën waar de elektronen worden overgegeven aan zuurstof O2 + 4 e- + 4 H+ -> 2 H2O plaatje blz. 99 elektronentransportketen Via speciale eiwitten (= ATP-synthases) die in het membraan van de mitochondriën liggen wordt ATP gevormd. Er wordt energie gemaakt door diffusie van H+ionen via ATP-synthases (dat dus als protonenkanaal dient) De energie uit de elektronentransportketen wordt gebruikt om protonen, tegen de concentratiegradiënt in, uit de matrix van de mitochondriën naar de membraantussenruimte te pompen. In de binnenmembraan van de mitochondriën liggen de ATP-synthases, waar de vorming van ATP kan plaatsvinden. 3.4 Dissimilatie Pagina 1 van 8

2 Oxidatie van glucose (levert 2870 kj/mol) is te onderscheiden in 4 reactieketens 1. glycolyse dan (voorwaarde: aërobe ruimte (ruimte met zuurstof), anders gisting (noodroute)) 2. koppelreactie 3. citroenzuurcyclus 4. elektronentransportketen en synthese van ATP Glycolyse Glycolyse is de splitsing van 1 molecuul glucose (C6) in 2 moleculen pyrodruivensuiker (C3). Hierbij is energie (ATP) nodig. Verder wordt er nog waterstof onttrokken en afgegeven aan NAD. (de enzymen die glycolyse mogelijk maken zitten in het cytoplasma) Netto opbrengst per 1 molecuul glucose: 2 moleculen NADH Koppelreactie Pyrodruivenzuur wordt opgenomen in de mitochondriën en omgezet in azijnzuur (C2) en gecombineerd met een co-enzym tot acetyl-coa (acetyl = azijnzuur) Hierbij komt CO2 vrij en wordt NADH2 gevormd. Netto opbrengst per 1 molecuul glucose: 2 moleculen NADH Citroenzuurcyclus Verloopt in de mitochondriën. Acetyl-CoA + oxaalazijnzuur citroenzuur Keten wordt twee keer doorlopen. Netto opbrengst per 1 molecuul glucose: 8 moleculen NADH2, H2O en CO2 verbruikt Elektronentransportketen en synthese van ATP De H2 wordt van de NADH2 gescheiden en gesplist ik H+ionen en elektronen. H+ionen blijven in de oplossing en vormt met de elektronenacceptor zuurstof tot water. Per NADH2 kan er 3 ATP worden gevormd Anaërobe afbraak: gisting Indien er geen zuurstof aanwezig is, stopt de oxidatie van glucose na de glycolyse. De pyrodruiversuiker is dat waterstofacceptor. pyrodruivensuiker + H2 melkzuur (PH is lager dan 5) Dit wordt dan ook melkzuurgisting genoemd, en levert nog enige energie. Melkzuur is giftig, het wordt via het bloed naar de lever gevoerd, waarna het teruggaat en de cellen het omzetten in glycogeen (reservevoedsel) Alcoholische gisting = Gistcellen en sommige plantencellen zijn zowel anaëroob als aëroob. Ze zetten in anaërobe pyrodruivensuiker om in ethanal (dit dient als waterstofacceptor) waardoor ethanol (alcohol) ontstaat Voedselreserves Als er een overschot aan voedingsstoffen is, dan wordt dit opgeslagen in de vorm van glycogeen of vet. Bij voedselgebrek wordt vet afgebroken tot vetzuren en glycerol (vetzuur wordt acetyl CoA en verder via citroenzuurcyclus) Bij groter voedselgebrek worden ook eiwitten afgebroken (via acetyl-coa) voor energie. De overblijvende aminozuren (rest) wordt omgezet in ureum en wordt afgegeven via de urine. 3.5 Fotosynthese Chemisch gezien is de fotosynthese het vastliggen van koolstofdioxide in de vorm van koolhydraat. Het Pagina 2 van 8

3 proces bestaat uit verschillende stappen: Het vangen van lichtenergie Planten kunnen licht absorberen via pigmenten (bepaald molecuul). Of een stof absorbeert hangt af van de rangschikking van de elektronen rond de kern van de atomen. Kleurstoffen absorberen alleen bepaalde golflengtes en hebben daaraan hun karakteristieke kleur te danken. Bladgroen (chlorofyl) is groen, Caroteen is oranje. Chlorofyl a is het belangrijkste pigment in de fotosynthese. Chlorofyl bevat veel elektronen die betrekkelijke weinig energie nodig hebben om aangeslagen te worden. Ook kunnen chlorofylmoleculen de elektronen gemakkelijk overdragen op andere moleculen of ze van andere moleculen opnemen Omzetten van lichtenergie: de lichtreactie Chloroplasten - zijn het reactiecentrum voor fotosynthese - ongeveer 4 tot 10 micrometer in diameter en 1 micrometer dik. - in 1 cel van 1 tot 100 stuks - door deling vermenigvuldiging - inwendige structuur: groot aantal tot platte schijfjes geplooide membranen: thylakoïden De lichtreactie begint met de absorptie van licht door PS II. Het aangeslagen elektron wordt overgedragen aan een elektronentransportketen in de membraan van een thylakoïd. Een deel van de energie die hierbij vrijkomt wordt gebruikt om ATP te maken. Ook ATP synthase ligt in de membraan van de thylakoïd. Uiteindelijk wordt het elektron overgedragen op PS I. In PS I raakt het elektron weer door licht aangeslagen en wordt overgedragen op een elektronenacceptor, nl NADP (bijna tzelfde als NAD. De eindproducten van de lichtreactie zijn NADPH2, ATP en O De laatste stap: de donkerreactie zie BINAS De totaalvergelijking van de fotosynthese is: 6 H2O + 6 CO2 + licht C6H12O6 + 6 O Gebruik van glucose - synthese van stoffen - verbrand (ATP) - reservestof (zetmeel) - omgezet in saccharose (en getransporteerd naar andere delen van de plant) Reactiesnelheid van de fotosynthese Maximale opbrengst factoren optimaal: - voldoende chlorofyl (plant volop in het licht, stikstof en magnesium in bodem) - CO2-concentratie (tot maximaal 0.1%) - voldoende water - hoge lichtintensiteit (soms ook golflengte van belang) - goede temperatuur 4.1 Waar praten we over In dit hoofdstuk: planten die in het bezit zijn van een transportsysteem voor water en Pagina 3 van 8

4 fotosyntheseproducten. Het transportsysteem heet een vaatbundel, en daarom: vaatplanten. 380 miljoen jaar geleden De voorouders van de zaadplanten 100 miljoen jaar geleden (dino s) Naaktzadigen Daarna Bedektzadigen Planten kunnen zich geslachtelijk voortplanten door middel van zaden (met daarin embryo s en reservevoedsel). Maar ook ongeslachtelijk, zoals bollen en knollen dat doen. Levenscyclus van een plant: Bloem Zaad Volgroeide Plant enz Kieming Zaadtransport: - wegschieten (viooltjes) - via dieren (met vrucht) - drijvend (over water) - via wind Kieming afhankelijk van: - temperatuur (tussen bepaalde temperaturen) - water (opnemen, en dan zwellen waardoor zaadhuid openscheurt) - zuurstof - licht (rood = stimulerend; blauw = remmend) Groei en wateropname: Celgroei De groei van een plant is mogelijk door celdeling en celstrekking. Celdeling: - erfelijk materiaal en celorganellen worden verdubbeld - verdeeld door tussenwandje (middenlamel, bestaat uit pectine) - beide cellen maken de primaire celwand - plasmagroei (de opname van water en de aanmaak van celmateriaal) - vervolg: - delen - celstrekking (nog meer water opnemen) Meristemen = delingsweefsels (in sommige plaatsen van de plant) Na celstrekking is de plant volgroeid en kan hij gaan specialiseren. Afhankelijk van de functie kan er een secundaire celwand ontstaan (door extra cellulose, door houtstof, door kurkstof of door kiezelzuur) Transport van stoffen Korte afstand transport: - symplast: plasmodesmata (protoplasma draden die door de primaire celwand gaan via stippels) verbinden het cytoplasma van alle cellen\ - door membraan heen o diffusie o eiwitpompen in de membranen o endo- en exocytose Apoplast = gezamenlijke celwanden en intercellulaire ruimtes Semi-permeabel = gedeeltelijk doorlaatbaar Pagina 4 van 8

5 Permeabel = doorlaatbaar Membranen zoals die van ER, de mitochondriën, en de chloroplasten zijn semi-permeabel. Osmose = het transport van water dankzij diffusie door een selectief permeabel membraan Waterconcentratie = het aantal watermoleculen dat in een bepaald volume aanwezig is Osmose vindt plaats van een oplossing met een hoge naar een oplossing met een lage waterconcentratie. Osmotische waarde: hoog veel deeltjes, lage waterconcentratie; laag weinig deeltjes, hoge waterconcentratie; uitgedrukt in % of in kpa; van zuiver water = 0 Turgor = de druk van het opgenomen water (uit de apoplast in de vacuole) dat ervoor zorgt dat cellen (zonder extra stevig celmateriaal) stevig zijn Zonder voldoende water wordt de turgor klein, en verwelkt de plant. Plasmolyse = als de waterconcentratie buiten de cellen kleiner is dan in de cellen kan de celinhoud water afstaan en de celinhoud laat los van de celwand. Omkeerbaar indien het niet te lang duurt (omgekeerde van turgor) Primaire groei: Kiemplanten Het meristeem zorgt ervoor dat de wortel groter wordt, en later ook de stengel, de bladeren en als laatste komen er bloemen. Wanneer de bladeren functioneren is de plant in staat zichzelf te voeden. Eenzaadlobbigen hebben bijwortels ipv een hoofdwortel met zijwortels. Ook de meristemen in de stengel zijn anders gerangschikt dan bij een tweezaadlobbigen Celdifferentiatie Celdifferentiatie treedt op na de plasmagroei en er ontstaan verschillende typen weefsels: 1. Dekweefsel: opperhuid (epidermis) soms met cuticula (ondoordringbare waslaag) 2. Vulweefsel: paranchym (kan onderscheden worden naar plaats of functie) 3. Stevigheidsweefsel: a. Collenchym (versterkt door cellulose of houtstof zodat celinhoud sterft) b. Sklerenchym (alleen verdikt en celinhoud functioneert nog) 4. Transportweefsel: a. Houtvaten (langgerekte cellen zonder dwarsschotten, bijna geheel verhout, behalve bij de stippels waarbij nog wel uitwisseling mogelijk is) b. Bastvaten (langgerekte cellen met dwarsschotten, zeefplaat (vanwege de vele perforaties), functionerend cytoplasma, vervoer van organische stoffen via begeleidende cellen (die naast bastvaten liggen)) Houtvaten en bastvaten liggen vaak in vaatbundels bij elkaar. Primaire groei = de ontwikkeling van zaad tot volwassen plant (met wortel, stengel, blad en bloemen), en het eind van de ontwikkeling van eenzaadlobbige planten. Cambium = een speciaal meristeem dat secundaire groei (diktegroei) mogelijk maakt. De tweezaadlobbige planten hebben deze fase wel De wortel: Bouw van de wortel Van buiten naar binnen: 1. Opperhuid (epidermis) vormt wortelharen die stoffen uit de bodem snel kunnen opnemen. 2. Schors, opgebouwd uit parenchym (opslag van stoffen) 3. Binnenste cellaag (endodermis) bestaat uit speciaal verdikte cellen 4. Centrale cilinder (transportweefsel en meristeem) Pagina 5 van 8

6 4.5.2 Functies van de wortel 1. Verankering in de bodem 2. Opslag van stoffen 3. Opname van water en mineralen uit de bodem Via de apoplast kan het grondwater tot in de schors doordringen. Dmv osmose of actief transport worden stoffen (en ionen) in de cellen opgenomen. Endodermis controleert het apoplast transport, dmv bandjes van Casparie (reep vetachtige stof die slecht doorlaatbaar is voor water en in water oplosbare stoffen) De endodermiscellen transporteren actief zouten naar de centrale cilinder, waardoor water via de endodermiscellen, centrale cilinder en de transportstroom naar de houtvaten stroomt. Door de hoge osmotische waarde in de centrale cilinder stroomt het water niet terug. Hierdoor ontstaat een positieve druk (Worteldruk) die voor de watervoorziening zorgt voor de eerste paar meter boven de grond (kruidachtige) of voor de eerste paar jaar (houtachtige) Het blad: Bouw van het blad De opperhuid bestaat uit cellen die aan beide kanten bedekt zijn met een dikke waslaag, zodat ze wel licht doorlaten, maar geen water. In de opperhuid liggen aan de onderzijde huidmondjes (spleetvormige opening, omgeven door twee sluitcellen met daarachter een luchtkamer). Het bladparachym aan de bovenzijde van het blad bestaat uit cilindrisch gevormde parenchymcellen (pallissadenparenchym) dat veel bladgroenkorrels bezit, waardoor het licht weinig celwanden hoeft te passeren. Het bladparachym aan de onderzijde (sponsparenchym) bestaat uit onregelmatig gevormde cellen met weinig bladgroenkorrels en vooral geschikt voor de uitwisseling van gassen (grote intercellulaire ruimtes en dunne celwanden). De nerven zorgen voor de af- en aanvoer van water en fotosyntheseproducten. Ook zorgen ze ervoor dat de bladeren naar de zon gericht staan Functies van het blad De hoofdfunctie van het blad is fotosynthese De stengel: Primaire groei Functie van de stengel: het verbinden van de opname van water en mineralen (wortels) met de productie van stoffen (in het blad); ook het in positie brengen waarin bladeren zoveel mogelijk zonlicht opvangen. Van binnen naar buiten: 1. Opperhuid vaak met cuticula en soms met doorns of stekels 2. Schors (parenchym en soms collenchym) 3. Centrale cilinder (parenchym met daarin vaatbundels omgeven door sklerenchymvezels) Cambium: delingsweefsel dat naar binnen houtvaten afzet en naar buiten bastvaten Functies van de stengel - Dragen van bladeren en bloemen - Transport van stoffen van uit de wortel naar de bladeren en andersom - Opslag van stoffen De boom wordt hoe langer hoe dikker Na primaire groei gaan bomen en heesters door met groeien: secundaire diktegroei. Secundaire cambium = koker van meristeemcellen en nieuwe delende cellen in het parenchym tussen de vaatbundels Pagina 6 van 8

7 In de lente ontstaan grote houtvaten met een dunne wand (voorjaarshout) en in de zomer kleinere houtvaten met een dikke wand (zomerhout). Deze afwisseling in hout kun je in een stam herkennen als jaarringen. In het midden van de stam zit vaak donkerder hout. Dit kernhout is donkerder omdat het met allerlei organische verbindingen geïmpregneerd is en het functioneert niet meer bij het transport. De bast groeit ook in de lente en zomer, maar is in het geheel dunner, omdat het samendrukbaar is en omdat bastcellen maar 1 jaar goed functioneren. In de buitenste schorslagen ontstaan opnieuw cambiumcellen die kurkcellen vormen. Deze kurkcellen zijn ondoordringbaar voor gassen en water. Daarom zitten er op bepaalde plaatsen kurkporiën (wel doorlaatbaar voor water en gassen) die in de winter afgedekt worden door een dus laagje kurk. En dit laagje splijt als de boom weer iets in omvang toeneemt Transport van stoffen in de houtvaten Door verdamping oefenen de bladeren een zuigkracht uit op de waterdraden (watermoleculen) in de houtvaten. Hierdoor wordt het water dat zich in de houtvaten van blad, bladsteel, stengel en wortel bevindt, omhoog getrokken. De voornaamste drijvende kracht voor het transport in de houtvaten is de lage relatieve vochtigheid van de lucht en de hoge relatieve vochtigheid van de bodem. De houtvaten zijn erg dun waardoor water makkelijk kan stijgen. Hierdoor leveren ze ook bij aan het watertransport (capillaire werking) Transport van stoffen via bastvaten Zeg het met Eerst wordt de stengel verlengt en aan de stengeltoppen ontwikkelingen nu bloemdelen: kelkbladeren, kroonbladeren, meeldraden en stampers. Kelkbladeren: beschermend Kroonbladeren: maken oliën (geurstoffen) Aanpassing aan extreme omstandigheden: Zoutminnende planten Oplossingen: - zout wordt actief in cellen gepompt - klein bladoppervlak (rolronde bladeren) - dikke vetlaag - huidmondjes liggen diep verscholen in de opperhuid Droogteminnende planten Oplossingen: - cellen verliezen bij droogte water en laten de bladeren vervolgens krullen (verdampend oppervlak wordt kleiner) C4-planten Vaatbundelschede = laag extra grote chloroplasthoudende cellen die om de vaatbundels van de nerven ligt Bij deze planten is het hetzelfde als bij woestijnplanten: s Nachts wordt koolstofdioxide opgenomen door de geopende huidmondjes Pagina 7 van 8

8 Overdag zijn de huidmondjes dicht en wordt de koolstofdioxide verwerkt samen met de producten uit de lichtafhankelijke reacties van de fotosynthese. => CAM-stofwisseling Pagina 8 van 8