BIOLOGIE Energie & Stofwisseling VWO

Transcriptie

1 BIOLOGIE Energie & Stofwisseling VWO Henry N. Hassankhan Scholengemeenschap Lelydorp [HHS-SGL] ARTHUR A. HOOGENDOORN ATHENEUM - VRIJE ATHENEUM - AAHA Docent: A. Sewsahai

2 De student moet de bouw en werking van enzymen kunnen beschrijven moet het proces van foto en chemosynthese kunnen beschrijven Moet de licht en donker reactie van de fotosynthese kunnen beschrijven moet zowel de assimilatie als dissimilatie van koolhydraten, eiwitten en vetten kunnen beschrijven moet kunnen omschrijven wat basaal metabolisme is en de factoren kunnen noemen die hierop van invloed zijn moet de kringlopen van koolstof en stikstof kunnen beschrijven Doelstellingen: 5V: blz. 55 t/m 125 6V: blz. 8 t/m 21 5V: blz. 76 t/m 115, 155

3 Anorganische stoffen Organische stoffen -Ingewikkelde moleculen -Afkomstig van organismen -Minimaal 2 C-atomen en veel H en O atomen

4

5

6 Enzymen Enzymen = (-ase) Substraat = (-ose) Eiwitten die chemische reacties versnellen (katalysator) Worden gebruikt, niet verbruikt Substraat-specifiek Stof die door enzym wordt omgezet

7 Optimumkromme Bepaal het ph-optimum, minimum en maximum; bepaal ook de minimum, optimum en maximum temperatuur

8 Opmerking: organische stoffen bestaan altijd uit de atomen C, H, O ; daarnaast kan er een N, S, P voorkomen Assimilatie = vorming (opbouw); energie vastlegging (fotosynthese) Dissimilatie = afbraak (energie komt vrij; verbranding) Ga bij het maken van de volgende opdrachten goed na welke factor op de X-as en op de Y-as is weergegeven.

9 Aan een reageerbuis gevuld met een maltose-oplossing van 0 C wordt maltase van een zoogdier toegevoegd. O.i.v. maltase wordt maltose omgezet in glucose. De inhoud van de reageerbuis wordt al roerend langzaam verwarmd tot 80 C. Welke grafiek kan aangeven hoe het glucose-gehalte in de buis verandert? Leg je antwoord uit

10 Bij temperatuur P wordt per tijdseenheid evenveel reactieproduct gevormd als bij temperatuur Q; bij welk van deze temperaturen zijn de meeste enzymmoleculen intact? Bij welk van deze temperaturen zet een intact enzymmolecuul per minuut de grootste hoeveelheid substraat om? Motiveer je antwoord.

11 - Bij welke in dit experiment gebruikte ph werkt het enzym optimaal. Motiveer je antwoord - De onderzoeker vermoedt dat er bij ph2 iets mis is gegaan. Waarom vermoed hij dat? - Stel dat aan de reageerbuis met ph3 een grotere hoeveel enzymoplossing was toegevoegd. Verwacht je dat het gevolgen zou hebben gehad voor de gevonden waarden? Motiveer je antwoord. - Stel dat aan de reageerbuis met ph6 een grotere hoeveelheid enzymoplossing was toegevoegd, zou dat gevolgen hebben gehad voor de gevonden waarden. Motiveer je antwoord.

12 Energie Assimilatie Kleine moleculen Grote moleculen levensenergie Dissimilatie

13 Energie 1) Koolstofassimilatie Anorganische stoffen Organische stoffen Bij planten = fotosynthese Planten zijn autotroof

14 Koolstofdioxide + Water + Energie (licht) Glucose + Zuurstof 6 CO2 6 H2O Energie C6H12O6 6 O2 Fotosynthese Chemosynthese

15 Chloroplast

16

17

18 In bladgroenkorrels komen verschillende pigmenten voor, n.l. - Twee groene pigmenten (chlorofyl a en chlorofyl b) - Twee gele pigmenten (caroteen en xanthofyl) De fotosynthese wordt onderverdeeld in de lichtreactie en donkerreactie. Bij de lichtreactie wordt H2O o.i.v. zonlicht gespitst in O2 en ATP. In de donkerreactie wordt glucose gevormd uit o.a. CO2; de energiebron hiervoor is ATP gevormd bij de lichtreactie. Lichtreactie: Lichtenergie wordt geabsorbeerd door de pigmenten die in de bladgroenkorrels voorkomen. De lichtreactie vindt alleen plaats in chlorofyl a; de door de andere pigmenten geabsorbeerde lichtenergie wordt overgedragen op chlorofyl a. O.i.v. licht kunnen electronen in chlorofyl a worden aangeslagen. Het verder verloop hiervan kan op drie manieren geschieden: 1. Aangeslagen electron beweegt in een ruimere baan om de atoomkern (vrijgekomen energie gaat verloren) 2. Cyclische fosforylering (energievastlegging in n ATP) 3. Aangeslagen electron komt terecht bij het coenzym NADP (energievastlegging in n ATP en 12 NADPH2)

19 1. Aangeslagen electron beweegt in een ruimere baan om de atoomkern (vrijgekomen energie gaat verloren) 2. Cyclische fosforylering (energievastlegging in n ATP) 3. Aangeslagen electron komt terecht bij het coenzym NADP (energievastlegging in n ATP en 12 NADPH2)

20 In de donkerreactie (Calvin cyclus) worden zes CO2-moleculen aan zes C5- moleculen gebonden ontstaan zes C6-moleculen instabiliteit de zes C6- moleculen vallen uiteen in twaalf C3-moleculen. Twee uit de twaalf C3-moleculen gaan een binding met elkaar aan waardoor het C6-molecuul glucose (C6H12O6) ontstaat; de tien overige C3- moleculen uit de twaalf C3-moleculen worden d.m.v. intermediaire stappen omgezet in de de zes C5-moleculen die nodig waren aan het begin van de donkerreactie en die een binding waren gestart met de zes CO2-moleculen. De benodigde energie en waterstofatomen worden geleverd door ATP en NADH2 ontstaan bij de lichtreactie

21

22 2) Voortgezette assimilatie

23 2) Voortgezette assimilatie

24 2) Voortgezette assimilatie

25 2) Voortgezette assimilatie

26

27 ATP is de universele energieleverancier ATP ADP + P

28 ATP

29 Koolhydraten Koolhydraten zijn verbindingen van koolstof (C), waterstof (H) en zuurstof (O). Het bekendste voorbeeld is glucose (C 6 H 12 O 6 ), dat bij dieren een rol speelt als directe bron van energie. Koolhydraten zijn dus suikers (sachariden), deze zijn op te splitsen in: 1) Monosachariden 2) Disachariden 3) Polysachariden

30 Koolhydraten Koolhydraten zijn dus suikers (sachariden), deze zijn op te splitsen in: 1) Monosachariden 2) Disachariden 3) Polysachariden

31 Vetten (lipiden)

32 Eiwitten (proteinen) Eiwitten zijn opgebouwd uit aminozuren. Enkele manieren om de structuur van een aminozuur weer te geven zie je hieronder. Glucose + NO3- (nitraat) + energie aminozuur

33 Er zijn 20 verschillende aminozuren die in een eiwit kunnen voorkomen. Dus zijn er heel veel variaties mogelijk. Er bestaan dan ook heel veel verschillende eiwitten. Je kunt die eiwitten beschouwen als een soort kralensnoer van aminozuren. Hieronder zie je dat. Ieder aminozuur is weergegeven met de afkorting van 3 letters. Die afkortingen hoef je niet te kennen. Je moet ze wel kunnen opzoeken in Binas of Biodata.

34 Dat kralensnoer kan op allerlei manieren gevouwen en opgerold zijn, waarbij soms dwarsverbindingen ontstaan via zwavelbruggen. Dat gebeurt op plaatsen waar het zwavelbevattende aminozuur cysteïne zit.

35 Kleine eiwitmoleculen zoals insuline bestaan uit aan elkaar gekoppelde aminozuren. Grotere zoals amylase hebben er veel meer dan In de tekeningen zijn voor het gemak alle H-atomen weggelaten.

36 Dissimilatie Bij dissimilatie worden de stoffen afgebroken tot de componenten waaruit ze ontstonden Wat is het verschil tussen aerobe en anaerobe dissimilatie? Beschrijf de aerobe dissimilatie van glucose, vetten en eiwitten Beschrijf de anaerobe dissimilatie van glucose

37 Koolstofdioxide + Water + Energie (licht) Glucose + Zuurstof 6 CO2 6 H2O Energie C6H12O6 6 O2

38 Globaal overzicht Assimilatie [fotosynthese lichtreactie en donkerreactie] Foto = licht; synthese = opbouw 1. Licht 2. Glucose 3. Koolstofdioxide (CO2) 4. Zuurstof (O2) 5. Water (H2O) uit de wortels

39 Dissimilatie Bij dissimilatie worden de stoffen afgebroken tot de componenten waaruit ze ontstonden. Dissimilatie verloopt in de volgende fasen: 1. Glycolyse 2. Citroenzuurcyclus (Kreb cyclus) 3. Oxidatieve fosforylering (Ademhalingsketen)

40 Glycolyse

41 Intermediaire stap

42 Citroenzuur cyclus (Kreb cyclus)

43 Oxidatieve fosforylering (ademhalingsketen)

44

45 Let op de volgorde van de processen betreffende aerobe dissimilatie van glucose Gekke Carmen Kan Ook Ademen Glycolyse Citroenzuurcyclys (Krebcyclus) Oxidatieve fosforylering (Ademhalingsketen)

46 Let op dat in bovenstaand schema bij de aerobe dissimilatie van glucose slechts gefocused is op de energievorming (NADH2 en ATP)

47 Samenhang Assimilatie - Dissimilatie De fotosynthese-intensiteit is afhankelijk van: - licht - temperatuur - water - koolstofdioxide - bladgroenkorrels * De minst gunstigste factor is bepalend voor de fotosyntheseintensiteit (fotosynthese-activiteit) beperkende factor

48 Grafische weergave verband Assimilatie- Dissimilatie (1)

49 Grafische weergave verband Assimilatie- Dissimilatie (2) 1. Vindt er bij lichtintesiteit 0 fotosynthese plaats? Nee. En aerobe dissimilatie? Ja. 2. Hoeveel ml O2 neemt de plant per uur in het donker op voor de aerobe dissimilatie? 200 ml 3. Hoeveel ml O2 verbruikt de plant per uur bij lichtintensiteit 1 voor de aerobe dissimilatie? 200 ml. En hoeveel bij lichtintensiteit 10? 200 ml 4. Bij lichtintensiteit 2 neemt de plant geen O2 op en geeft geen O2 af. Hoeveel ml O2 wordt er per uur bij deze lichtintesiteit geproduceerd bij de fotosynthese? 200ml 5. Hoeveel ml O2 wordt er per uur geproduceerd bij de fotosynthese bij lichtintensiteit 4,5? 200 ml ml = 450 ml. En hoeveel bij lichtintensiteit 10? 200 ml ml = 450 ml En hoeveel ml O2 wordt er bij lichtintensiteit 4,5 afgegeven? 250 ml En hoeveel ml O2 wordt er bij lichtintensiteit 10 afgegeven? 250 ml En hoeveel ml O2 wordt er bij lichtintensiteit 3 afgegeven? 50 ml

50 Wat is basale stofwisseling of grondstofwisseling? Basale stofwisseling is afhankelijk van de temperatuur (koudbloedig / warmbloedig), geslacht, leeftijd, lichaamsgewicht (lichaamsbouw) en arbeid Wat is het verschil tussen een koudbloedig en warmbloedig dier?

51 Energiestromen Komt voor in: Lucht/atmosfeer CO2, CO, CH4 Organische stoffen C6H12O6 Vetten, eiwitten, koolhydraten Koolstof (C) Fossiele brandstoffen (ook organische stoffen) Steenkool, aardolie, aardgas

52 Koolstofkringloop CO2 Dissimilatie Koolstofassimilatie Dissimilatie Dissimilatie Dode planten Producenten Voortgezette assimilatie Glucose Andere Organische stoffen Organische stoffen Reducenten uitwerpselen Dode dieren Organische stoffen Consumenten

53

54 Stikstofkringloop

55 Vragen? Bedankt!! Info: