Cscbiologie.jouwweb.nl

Dissimilatie, energie, spieren

Lees allereerst in Nectar deel 5V (alleen!) blz 249 door (deel van 16.3). Lees daarna hieronder verder.

 

Energie

Assimilatie = opbouw (bijv. fotosynthese of chemosynthese, waarbij glucose wordt gemaakt uit CO2 en H20 m.b.v. lichtenergie. Of aanmaak van eiwitten uit voedsel)

Dissimilatie = afbraak, vaak de verbranding = omgekeerde van de fotosynthese!)
Verbrandingsreactie: glucose(C6H12O6) + O2 → CO2 + H2O + energie

Als een lichaam aan verbranding doet, wordt de vrijgekomen energie opgeslagen in het molecuul ATP (AdenosineTriFosfaat/Phosphate). In dit molecuul ligt dus energie opgeslagen, klaar voor direct gebruik.

Energiesystemen 

Het lichaam heeft verschillende bronnen in het lichaam om energie uit vrij te maken. In tijdsvolgorde gebruikt het lichaam de volgende systemen:

1. ATP-voorraad

2. CP-voorraad (CreatineFosfaat)

3. Anaerobe dissimilatie (=verbranding zonder verbruik van zuurstof)

4. Aerobe dissimilatie (=verbranding met verbruik van zuurstof)

Met als extra reservesystemen:

5. Vetverbranding

6. Verbranding van aminozuren

 

Op welk moment de eerste vier systemen in werking treden, kun je ook aflezen in Binas tabel 90A.

 

Als de voorraden t/m systeem nummer 6 leeg zijn, zal de persoon overlijden...

 

 

Een samenvatting van de werking van deze zes systemen, zie je in de tabel hieronder.

 

Zoals je in de tabel kunt zien, zijn de (1) ATP- en (2) CP-voorraden in een spier snel op. Verder levert (3) de anaerobe dissimilatie niet erg veel ATP op. Bovendien treedt er daarbij verzuring van spieren op.

Daarom kan het lichaam het beste (4) aerobe dissimilatie als energiebron gebruiken. Dit levert het meeste ATP (opgeslagen energie) op. Als een persoon een goede conditie heeft, kan het lichaam dit bovendien erg lang volhouden.

 

  • Aerobe dissimilatie = verbranding van (meestal) glucose.
    Brutoreactie:  C6H12O6+ 6 O2 + 38 ADP + 38 P  --> 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP

  • Anaërobe dissimilatie = afbreken van stoffen zonder O2 = glycolyse+gisting
    Gisting = dissimilatie van koolhydraten zonder O2.
    Melkzuurgisting in dwarsgestreepte spieren:

      Brutoreactie: C6H12O6 + 6 O2 -->(glycolyse)--> 2NADH2 → 2 C3H6O3  (melkzuur)+ 2 NAD

 

Aerobe dissimilatie (Bron: Wikipedia)

Voorwaarden:

Om de vrijkomende energie van de aerobe dissimilatie te kunnen gebruiken voor de synthese van ATP, moet de dissimilatie aan een aantal voorwaarden voldoen.

De dissimilatie van de brandstof glucose moet geleidelijk gebeuren, zodat de energie in kleine hoeveelheden vrij komt. De glucose wordt dus indirect verbrand. Als je de glucose direct verbrandt, komt er heel veel energie tegelijk vrij. Deze energie komt bovendien ook nog eens vrij als warmte. Die energie kan niet gebruikt worden voor de synthese van ATP en is dus niet nuttig voor het lichaam. Bovendien kunnen cellen beschadigd raken door de vrijkomende warmte.

Door de dissimilatie komen energierijke elektronen vrij. Deze moeten overgedragen worden op elektronenacceptoren zodat hun energie niet verloren gaat doordat de elektronen meteen weer reageren met zuurstof. De elektronen vallen bij de oxidatieve fosforylering, die begint bij de acceptormoleculen, beetje bij beetje terug in banen die steeds dichter bij de atoomkern liggen. Bij iedere val naar een baan die dichter bij de atoomkern ligt, komt een beetje energie vrij. Als de elektronen al hun energie af hebben gestaan, reageren ze met zuurstof en ontstaat water. De energie die de elektronen afstaan, moet worden gebruikt voor de opbouw van ATP-moleculen uit ADP en Pi(Bron: Wikipedia)

 

ATP = Adenosine Tri Fosfaat  (Engels: Phosphate)

ADP = Adenosine Di Fosfaat

Pi = Fosfaatgroep

 

Hoe uit het molecuul ATP energie wordt vrijgemaakt, staat schematisch in de onderstaande afbeelding.

 

Onderdelen (Bron: Wikipedia)

De dissimilatie van glucose vindt in een groot aantal stappen plaats. Deze stappen zijn onder te verdelen in vier processen. Al deze processen spelen zich af binnen de cellen van organismen.

  1. Als eerste vindt de glycolyse plaats. Hierbij wordt een glucosemolecuul anaeroob in twee delen gesplitst. Die twee delen zijn elk een molecuul pyrodruivenzuur (C3H4O3). De glycolyse vindt plaats in het grondplasma, het cytoplasma zonder organellen.
  2. Daarna de decarboxylering, ook anaeroob. Hierbij wordt van pyrodruivenzuur één koolstofatoom afgesplitst samen met twee zuurstofatomen. Dit vindt ook plaats in het cytoplasma.
  3. Daarna vindt de citroenzuurcyclus of krebscyclus plaats. Hierbij worden de pyrodruivenzuurmoleculen verder afgebroken tot CO2-moleculen. De citroenzuurcyclus vindt plaats in de mitochondriën.
  4. Als laatste vindt de oxidatieve fosforylering plaats. Hierbij staan energierijke elektronen hun energie geleidelijk af voor de synthese van ATP. Ook dit vindt plaats in de mitochondriën (en wel op de instulpingen van het binnen-membraan).

 

Achtergrondinformatie!

Reacties

We hebben de aerobe dissimilatie van glucose tot nu toe erg biologisch bekeken, maar je kan hem ook bekijken vanuit scheikundig oogpunt. De aerobe dissimilatie van glucose is namelijk niets anders dan een serie scheikundige reacties achter elkaar. De deelreacties van de onderdelen lopen als volgt:

  • Glycolyse: C6H12O6 + 2 NAD + 2 ADP + 2 P → 2 Pyrodruivenzuur + 2 NADH + 2 ATP
  • Decarboxylering: 2 Pyrodruivenzuur + 2 HSCoA + 2 NAD → 2 Acetyl-CoA + 2 NADH +
    2 CO2
  • Citroenzuurcyclus: 2 Acetyl-CoA + 6 H2O + 6 NAD + 2 FAD + 2 ADP + 2 P → 2 CoA +
    6 NADH + 2 FADH2 + 2 ATP + 4 CO2
  • Oxidatieve fosforylering: 10 NADH2 + 2 FADH2 + 34 ADP + 34 P + 6 O2 → 34 ATP +
    12 H2O + 10 NAD + 2 FAD *

De totaalreactie van de aerobe dissimilatie van glucose is: C6H12O6 + 6 O2 + 38 ADP + 38 P → 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP

*Er zijn 2 ATP moleculen nodig om twee NADH moleculen te vervoeren van het cytoplasma dat door de glycolyse is ontstaan naar de mitochondriën. Dan blijven er 36 ATP netto over.          


 

  • Acetyl-CoA = een co-enzym in de citroenzuurcyclus. Daar moet oxaalazijnzuur omgewerkt worden tot citroenzuur. Zodra citroenzuur is geproduceerd kan de cyclus weer opnieuw beginnen.
  • Acetylgroep = (CH3-CO-R) kan strikt genomen worden gezien als het radicaal (=reactieve structuur) vanazijnzuur(H3C-COOH)waar een OH-radicaal van is afgehaald.

Spieren

Hieronder de link naar een filmpje over spiersamentrekking. Voor voldoende kennis voor vwo-niveau volstaat het om de animaties te kijken (de tekst hoef je dus niet per se te volgen!). 

Let er vooral op wanneer daadwerkelijk een molecuul ATP wordt gebruikt, dus wanneer deze uiteenvalt in ADP en Pi!


2 stemmen