Biologie Hoofdstuk 2 Stofwisseling

Transcriptie

1 Biologie Hoofdstuk 2 Stofwisseling

2 Wat is stofwisseling?

3 Wat is stofwisseling? Stofwisseling of metabolisme is het geheel van chemische processen in een levend organisme of in levende cellen Een organisme neemt stoffen op uit de omgeving en geeft er andere terug aan af. Een cel neemt stoffen op uit zijn omgeving en geeft er andere terug aan af.

4 Functies van stofwisseling Energievoorziening van de cellen/organisme Opbouw van structuurelementen en van functionele stoffen Afvalverwerking Aanleg energiereserve + reserve aan bouwstoffen

5 Indeling stofwisseling Anabolisme of opbouw Katabolisme of afbraak

6 Anabolisme Opbouw van organische verbindingen (synoniem assimilatie) Basis van alle opbouw: fotosynthese Enkel foto-autotrofen: bouwen energierijke organische moleculen op uit eenvoudige anorganische bouwstenen Opbouw bij heterotrofen: organische moleculen opgenomen uit milieu worden eerst afgebroken en dan (anders) opnieuw opgbouwd

7 Fotosynthese Proces waarbij groene planten (en sommige bacteriën) zonne-energie vastleggen in energierijke organische verbindingen Organismen die aan fotosynthese doen zijn AUTOTROOF Autotroof: zijn in staat om uit eenvoudige anorganische bouwstenen (CO 2 en H 2 O) energierijke organische moleculen op te bouwen

8 Bij welke organismen vindt er fotosynthese plaats? blauwwieren groene planten microscopische wieren groenwieren pediastrum

9 Bruinwieren

10 Netto productie op aarde > hoeveelheid fotosynthese

11 Ingrediënten voor fotosynthese

12

13 Fotosynthetiserend bladweefsel: palissadeparenchym en sponsparenchym

14 Opname CO 2 en afgifte O 2 via huidmondjes

15 Plaats van het gebeuren: bladgroenkorrel, het organel dat de wereld voedt

16 Chlorofyl en enzymsystemen in membraan van grana-thylakoied

17 Animatie fotosynthese/fotosynthmodel.html

18 2 reactiereeksen Lichtafhankelijke reacties: moeten in het licht plaatsvinden in de membranen van de chloroplast Lichtonafhankelijke reacties: kunnen ook in het donker plaatsvinden In het stroma van de chloroplast

19

20 Lichtafhankelijke reacties Plant neemt water/h 2 O op uit de bodem (via wortels) Met lichtenergie ontstaat er zuurstofgas/o 2 en ATP De H-atomen worden vastgehouden door NADP (hierbij ontstaat NADPH)

21 Lichtonafhankelijke reacties Plant neemt koolstofdioxide/co 2 op uit de lucht (via blad) CO 2 wordt met ATP en H omgevormd tot glucose/c 6 H 12 O 6

22 Algemene reactievergelijking fotosynthese 6 H 2 O + 6 CO 2 6 O 2 + C 6 H 12 O 6 Voorwaarden: lichtenergie en bladgroen!

23 Waardoor wordt fotosynthese 1. CO 2 - gehalte lucht 2. H 2 O 3. Chlorofyl 4. Licht 5. Temperatuur beïnvloed? 6. Afvoer afgewerkte producten

24 CO 2 - gehalte lucht stikstofgas (N 2 ) 78,09 % zuurstofgas (O 2 ) 20,95 % argon (Ar) 0,93 % koolstofdioxide (CO 2 ) 0,03 % neon (Ne) 0,001 % He, Kr, H, Xe, O 3,Rn < 0,001 % CO 2 -gehalte is beperkende factor Bij sommige planten neemt de fotosynthese met 36% toe bij een verdubbeling van de CO 2 -concentratie. Plantenkwekers voegen in hun serres organische mest toe. De bacteriën die in deze mest leven produceren CO 2 waardoor de fotosynthese-intensiteit toeneemt en de opbrengst verhoogt.

25 H 2 O Water is zelden een beperkende factor. In droge gebieden of tijdens droge zomers zal de opbrengst van landbouwgewassen lager liggen.

26 Chlorofyl Hoe meer chlorofyl, hoe meer fotosynthese. Planten die in een bos onder de bomen groeien hebben vaak ook chlorofyl in hun stengels en ze hebben meestal grotere bladeren.

27 Licht Naargelang de soort plant (zonneplanten en schaduwplanten) is de behoefte aan een bepaalde intensiteit van licht anders. Wat betreft de golflengte van het licht, wordt het rode deel van het spectrum het best geabsorbeerd.

28 Temperatuur Laagste temperatuur: 2 C Hoogste temperatuur: 42 C Als we de intensiteit vergelijken bij 2 C en bij 12 C dan zien we een verdubbeling, ook tussen 12 C en 22 C verdubbelt de intensiteit van de fotosynthese. Het temperatuurbereik van de fotosynthese staat in rechtstreeks verband met de temperatuurgevoeligheid van de enzymen die bij fotosynthese betrokken zijn.

29 Afvoer afgewerkte producten Hoe sneller glucose wordt omgezet in zetmeel en hoe sneller dit wordt afgevoerd naar ondergrondse plantendelen, hoe sneller de reactie zal doorgaan. Zeefvaten die verstopt zijn doen de fotosynthese-intensiteit afnemen.

30 Aanpassingen van het blad aan de fotosyntheseactiviteit Groot oppervlak Dun Weefsel met bladgroen onder dunne epidermis Cuticula Huidmondjes

31 Zonnebladeren/schaduwbladeren

32 Zonneplanten - Schaduwplanten Meer Rubisco (belangrijk enzym in fotosynthese) Meerdere lagen palissadecellen Meer chlorofyl per cel Dunnere bladeren (1 laag palissadecellen) Groter bladoppervlak

33 Katabolisme Afbraak: grote moleculen worden tot kleine moleculen afgebroken (synoniem: dissimilatie) Voorbeeld: spijsvertering Doel: Afbraak zodat de deeltjes klein genoeg worden om in het bloed opgenomen te worden Afbraak om bouwstenen te hebben om eigen moleculen op te bouwen Verbranding in cellen voor de energievoorziening

34 Afbraak zodat de deeltjes klein genoeg worden om in het bloed opgenomen te worden spijsvertering

35 Afbraak om bouwstenen te hebben om eigen moleculen op te bouwen

36 Hout verbranden levert energie. Verbranding in cellen voor energievoorziening van de cel: glucose reageert met zuurstofgas! C 6 H 12 O O 2 6 CO H 2 O + energie

37 Energierijke fosfaatbindingen Adenosinetrifosfaat Accu van de cel Laadt op als er energieoverschotten zijn Zorgt voor energie als er nood aan is atp-ase

38

39 Celademhaling = verbranding in de cel Energierijke verbindingen Sachariden Lipiden Proteïnen (alcohol)

40 Van voedsel tot energie Vertering Sachariden monosachariden (glucose en fructose) Lipiden vetzuren en glycerol Proteïnen aminozuren Glucose, vetzuren, glycerol en aminozuren worden door bloed naar de cellen vervoerd en deels als energiebron gebruikt In de cellen vindt de verbranding plaats in de mitochondriën Energie die vrijkomt, wordt in ATP opgeslagen

41 Mitochondriën

42 Mitochondriën Bezitten enzymen op hun binnenste membraan om de reactie met O 2 te laten doorgaan Spiercellen en levercellen bezitten meer mitochondriën dan bvb een huidcel of een beencel.

43

44 Hoeveel energie hebben we nodig? Basaalmetabolisme = stofwisseling in rust Mannen verbruiken Kcal voor hun basaal metabolisme Vrouwen verbruiken Kcal voor hun basaal metabolisme Wat we daarboven nodig hebben hangt af van onze activiteiten! Basaalmetabolisme 60-75% Chemische processen in ons lichaam 10% Lichamelijke activiteiten 15-30%

45 Bereken je eigen basaalmetabolisme! Man: BMR = 66 + (13.7 x gewicht in kg) + (5 x lengte in cm) - (6.8 x leeftijd in jaar) Vrouw: BMR = (9.6 x gewicht in kg) + (1.8 x lengte in cm) - (4.7 x leeftijd in jaar) Calculator Calculator + activiteitscorrectie

46 Hoeveel energie zit in ons voedsel? 1 g sacharide 4 kcal of 17 kj 1 g lipide 9 kcal of 37 kj 1 g proteïne 4 kcal of 17 kj 1 g alcohol 7 kcal of 23 kj

47 Calorie en joule 1 calorie: hoeveelheid warmte nodig om 1g water 1 C te laten opwarmen Verouderde eenheid voor energie Officieel vervangen door Joule 1 joule komt overeen met 0,2388 calorie. 1 calorie komt overeen met 4,1868 joule.

48 Belangrijk Verbranding in de cellen = celademhaling Celademhaling is de bron van alle energie nodig voor levensprocessen Celademhaling gebeurt bij alle levende organismen: bacteriën, eencelligen, wieren, planten, dieren

49 Gisting Gisting is anaërobe ademhaling Brandstof wordt zonder O 2 afgebroken Levert veel minder energie Bvb: biergist, bakkersgist Ook in spieren: anaërobe ademhaling: vorming melkzuur

50

51

52 Alles draait rond energie! De energie uit ons voedsel komt in feite van de zon! In de fotosynthese leggen groene planten zonne-energie vast in organische verbindingen.

53 Nadenken Anabolisme of katabolisme? Zonneplanten - schaduwplanten Vergelijking fotosynthese - celademhaling

54 Anabolisme of katabolisme? Proces Anabolisme Katabolisme Verbranding van suiker met O 2 Opbouw van een eiwit uit losse aminozuren Omzetten van een vet in vetzuren Afbreken van het celmembraan in eiwitten en vetten Maken van glucose uit water en koolstofdioxide Omzetten van glucose in melkzuur Opstapelen van glycogeen in de lever Maken van am inozuren uit intermediairen van de celademhaling Vertering van zetmeel in de mond

55 Proces Anabolisme Katabolisme Verbranding van suiker met O 2 X Opbouw van een eiwit uit losse aminozuren X Omzetten van een vet in vetzuren X Afbreken van het celmembraan in eiwitten en vetten X Maken van glucose uit water en koolstofdioxide X Omzetten van glucose in melkzuur X Opstapelen van glycogeen in de lever X Maken van am inozuren uit intermediairen van de X celademhaling Vertering van zetmeel in de mond X

56 Zonneplanten - Schaduwplanten

57 Zonneplanten (B) Schaduwplanten (A) Bereiken trager hun compensatiepunt Bereiken sneller compensatiepunt Hogere maximale CO 2 -opname Lagere maximale CO 2 -opname

58 fotosynthese celademhaling opname (uit milieu) van... opname van... afgifte van... afgifte van van sachariden... van sachariden... (tijdstip: kies uit dag/nacht)... (tijdstip: kies uit dag/nacht) alleen bij... planten bij...