Eindterm subdomein B2

De kandidaat kan met behulp van de concepten homeostase, transport, assimilatie en dissimilatie ten minste in contexten op het gebied van gezondheid en voeding verklaren op welke wijze de stofwisseling van cellen van prokaryoten en eukaryoten verloopt.

Subdomein B2.3

Je kunt in een context:

1. beschrijven dat cellen stoffen opnemen, transporteren, omzetten en afgeven met behulp van energie, gekatalyseerd door enzymen;
   
   
2. beschrijven dat er verschillende vormen van energie zijn: chemische energie (zoals in ATP), lichtenergie, kinetische energie, warmte, en beschrijven dat deze vormen in elkaar kunnen overgaan;
   
   
3. het fotosyntheseproces in cellen met bladgroenkorrels beschrijven;
   
   
4. assimilatieprocessen in planten en dieren beschrijven en toelichten dat deze processen leiden tot de aanmaak van bouwstoffen, brandstoffen, reservestoffen en enzymen;
   
   
5. dissimilatieprocessen beschrijven en hierbij onderscheid maken tussen anaërobe en aërobe dissimilatie;
   
   
6. assimilatie- en dissimilatieprocessen beschrijven met behulp van de reactievergelijkingen; beschrijven waar en op welke wijze enzymen reacties katalyseren, en hoe temperatuur en pH die processen beïnvloeden;
   
   
7. beschrijven hoe in de biotechnologie gebruikgemaakt wordt van het metabolisme van micro- organismen.

Deelconcepten
autotroof, heterotroof, fotosynthese, bladgroenkorrel, verbranding, aeroob, anaeroob, gisting, alcohol, melkzuur, ADP en ATP, bouwstoffen, brandstoffen, reservestoffen, enzymen, fosfolipiden, tussencelstof, koolhydraten (mono-, di- en polysachariden, zetmeel, glycogeen, cellulose), vet (vetzuren en glycerol), eiwit, aminozuren, DNA, recombinant-DNA, pH.

Vormen van energie

• Chemische energie
  • Opgeslagen in organische moleculen.
  • Bijvoorbeeld in:
    • ATP;
    • glucose.
  • Bij uiteenvallen van zo'n molecuul, komt energie vrij.
    
    
• Lichtenergie
  • Planten kunnen lichtenergie opnemen met hun bladgroenkorrels en omzetten in chemische energie (glucose).
    
    
• Kinetische energie (bewegingsenergie)
  • Bijvoorbeeld bij spierbewegingen.
    • Chemische energie uit ATP wordt dan omgezet in bewegingsenergie.
      
      
• Elektrische energie
  • Zenuwcellen zetten chemische energie om in elektrische energie --> impulsgeleiding.
    
    
• Warmte
  • Onstaat als 'verlies' als chemische energie omgezet wordt in andere energievormen.
  • Bijvoorbeeld bij:
    • dissimilatie;
    • beweging.

Stofwisseling

• Alle chemische (scheikundige) processen in een organisme:
  • assimilatie - opbouw;
  • dissimilatie - afbraak.
• Voor de processen zijn enzymen nodig.
  • Versnellen de chemische reacties.
  • Zonder deze reactieversnellers zijn in een organisme geen chemische reacties mogelijk.
  • Enzymen zijn eiwitten.
    • Hebben specifieke vorm --> passen maar op één substraat -->werken specifiek--> kunnen maar één bepaalde reactie versnellen.
    • Zijn temperatuurgevoelig - eiwitten veranderen bij hogere temperaturen van vorm --> passen niet meer op de stof die omgezet moet worden --> optimumkromme.
      
    • Zijn pH-gevoelig - werken optimaal bij bepaalde pH.
      • Enzymwerking 1
        Enzymwerking 2

Assimilatie

• Opbouwprocessen.
• Van kleinere moleculen worden grotere moleculen gemaakt --> energie nodig.

Autotrofe organismen

• Kunnen van anorganische stoffen organische stoffen maken:
  • planten;
  • bepaalde bacteriën.

Heterotrofe organismen

• Kunnen alleen grotere organische stoffen maken als ze kleinere organische stoffen via het voedsel binnen krijgen:
  • dieren (en dus ook de mens);
  • schimmels;
  • bacteriën.

Assimilatie processen

• Fotosynthese (koolstofassimilatie)
• Vorming van glucose uit koolstofdioxide en water.
  • Energie wordt geleverd door het zonlicht.
• Alleen door autotrofe organismen.
  Zie verder B.3.2
  
  
• Voortgezette assimilatie
  • Energie wordt geleverd door dissimilatie.

Alleen bij autotrofe organismen.:

• vorming van eiwitten uit glucose en zouten - vooral nitraten nodig.

Zowel bij autotrofe als heterotrofe organismen:

• vorming van andere organische stoffen (vetten en andere koolhydraten) uit glucose;
• vorming van eiwitten uit aminozuren.

Gebruik gevormde organische stoffen

• bouwstoffen voor de groei;
  • Toename van de biomassa.
    • Biomassa is de hoeveelheid organische stoffen waar een organisme uit bestaat (drooggewicht).
• reservestoffen;
• enzymen;
• brandstof voor de dissimilatie.

Dissimilatie

• Afbraakprocessen
• Organische moleculen worden afgebroken --> energie komt vrij.
• Energie wordt tijdelijk vastgelegd in ATP (opgeladen batterij).
  
• Deel van de energie komt vrij als warmte.
• ATP kan door andere celonderdelen gebruikt worden als energieleverancier.
  Gebruikt voor:
  • assimilatie (maken van stoffen);
  • beweging;
  • actief transport.
• Zowel bij autotrofe als heterotrofe organismen.

Dissimilatie processen

• Aërobe dissimilatie van glucose (verbranding)
  Gebruik Binas of Biodata
  • Afbraak met behulp van zuurstof (verbranding).
  • Vindt voor het grootste deel in de mitochondriën.
  • Brandstof is meestal glucose.
    • Levert veel ATP.
    • Reactievergelijking:
      C₆H₁₂O₆ + 6O₂ --> 6CO₂ + 6H₂O + E (ATP)
      
      
• Anaërobe dissimilatie van glucose (gisting)
  • Afbraak zonder zuurstof.
  • Vindt plaats in het cytoplasma.
  • Glucose wordt onvolledig afgebroken.
    • Er blijft een energierijke stof over:
      • ethanol (C₂H₅OH) --> alcoholgisting;
      • melkzuur --> melzuurgisting.
  • Levert veel minder ATP dan aërobe afbraak:

Alcoholgisting

• Bij:
  • gistcellen;
  • bepaalde bacteriën;
  • planten.
• CO₂ en ethanol (alcohol) blijven over.
  • Bier en wijn ontstaan door slcoholgisting.
• Reactievergelijking:
  C₆H₁₂O₆ --> 2CO₂ + 2 C₂H₅OH (ethanol) + E (ATP)

  Melkzuurgisting

• Bij:
  • bepaalde bacteriën;
  • dieren (in de spieren).
• Melkzuur blijft over.
  • M.b.v. melkzuurgisting worden bijvoorbeeld yoghurt, kaas, zuurkool gemaakt.
  • Ophoping van melkzuur in spieren (verzuurde spieren) geeft vermoeid gevoel.
• Reactievergelijking:
  C₆H₁₂O₆--> 2 C₃H₆O₃ (melkzuur) + E (ATP)
  
  
• Dissimilatie van vetten en eiwitten
  • Vetten leveren per gram meer energie dan glucose.
  • Eiwitten moeten eerst gesplitst worden in aminozuren,
    • de aminozuren worden gedissimileerd.
      • Schadelijke stoffen komen vrij:
        • ammoniak, ureum, urinezuur --> uitgescheiden met de urine.

Biotechnologie

Biotechnologie

Micro-organismen worden gebruikt door de mens.

• Gistcellen worden gebruikt voor;
  • productie van brood, wijn en bier.
    • alcoholgisting
      
      
• Bacteriën worden gebruikt voor:
  • productie van enzymen voor wasmiddelen;
  • zuivering van afvalwater;
  • productie van bepaalde voedingsmiddelen o.a. yoghurt en zuurkool;
    • melkzuurgisting
  • productie van geneesmiddelen.
    
    
• Genetisch gemodificeerde micro-organismen
  • DNA van organisme wordt veranderd om gewenste eigenschappen te krijgen.
    • recombinant-DNA
  • Kan o.a. door:
  • mutatie op te wekken;
    • Bijvoorbeeld met straling of met mutagene stoffen.
  • "vreemde" genen in te bouwen in (ei)cel.