Celademhaling

Voor wat worden eiwitten, sachariden en lipiden afgebroken? Wat komt er vrij?

Voor wat worden eiwitten, sachariden en lipiden afgebroken? Wat komt er vrij?

Eiwitten, sachariden en lipiden uit de voeding worden in een organisme dus afgebroken om er nieuwe bouwelementen uit te halen of er energie uit te winnen. Bij de volledige afbraak van moleculen komt er vaak heel wat energie vrij.

Uit wat onstaat glucose?

Glucose ontstaat uit de afbraak van polysachariden, zoals zetmeel en glycogeen.

Hoe zijn organisme instaat om hun ATP-voorraad aan te vullen?

Organismen zijn in staat om hun voorraad ATP aan te vullen door gebruik te maken van de energie die vrijkomt bij de afbraak van glucose tot twee moleculen pyrodruivenzuur.

Hoe word de universele metabole route genoemd?

Die universele metabole route wordt de glycolyse genoemd.

Van wat hangt de verder omzetting van de moleculen pyrodruivenzuur af ?

De verdere omzetting van de moleculen pyrodruivenzuur hangt onder meer af van de aan- of afwezigheid van zuurstofgas (O₂).

Tot wat kan de pyrodruivenzuur oxideren als zuurstofgas aanwezig is ? Wat komt er vrij?

• Als zuurstofgas aanwezig is, kan pyrodruivenzuur in de mitochondriën verder geoxideerd worden tot koolstofdioxide (CO₂). Daarbij komt veel energie vrij.

Wat word er eerst van pyroduivenzuur afgesplits en met wat als doel?

• Van pyrodruivenzuur
  wordt eerst een CO₂-molecule afgesplitst, waarna een reeks reacties kan plaatsgrijpen, de citroenzuurcyclus of Krebscyclus genoemd.

Omdat er een reeks reacties kunnen plaatsgrijpen kunnen de elektronendragers iets opwekken. Wat ?

• Elektronendragers zoals NADH kunnen dan net zoals in de fotosynthese via een elektronentransportketen een protonengradiënt opwekken.

Voor wat word die protonengradiënt benut?

• Die protonengradiënt wordt benut om grote hoeveelheden ATP te vormen.

Wat is de aerobe celademhaling?

• Het geheel van reacties waarbij ATP wordt gevormd tijdens de afbraak van glucose tot CO₂ en H₂O in aanwezigheid van O₂, noem je de aerobe celademhaling.

Leg de proces uit als zuurstofgas afwezig is?

• Als zuurstofgas afwezig is, wordt pyrodruivenzuur niet omgezet in koolstofdioxide, maar treedt er fermentatie of gisting op. Dat noem je de anaerobe celademhaling.

Tijdens de glycolyse splitst een glucosemolecule, in wat? Wat word er gewonnen?

Tijdens de glycolyse splitst een glucosemolecule (6C) in twee moleculen pyrodruivenzuur (3C), waarbij netto twee moleculen ATP worden gewonnen.

Waar verlopen de verschillende reacties van de glycolyse? Door wat worden ze gekatalyseerd?

De verschillende reacties van de glycolyse verlopen in het cytoplasma en worden elk gekatalyseerd door een ander enzym.

In wat worden de twee moleculen ATP omgezet tijdens de eerst reacties van de glycolyse?

Tijdens de eerste reacties van de glycolyse worden twee moleculen ATP omgezet in twee moleculen ADP om een geactiveerde 6C-molecule (fructose-1,6-bisfosfaat) te verkrijgen.

Op wat is het een voorbereiding?

Het is een voorbereiding op het verdere verloop van de glycolyse waarbij energie vrijkomt.

In wat splitst de geactiveerde 6C-molecule vervolgens?

De geactiveerde 6C-molecule splitst vervolgens in twee 3C-moleculen. De twee 3C-moleculen kunnen in de cel worden omgezet in twee moleculen pyrodruivenzuur.

Voor wat is de energie die bij de omzettingen vrijkomt voldoende?

De energie die bij die omzettingen vrijkomt, is voldoende om vier ATP-moleculen te vormen, waardoor de energievoorraad van de cel wordt aangevuld.

Wat levert de afbraak van 1 molecule glucose naar twee moleculen?

Aangezien de activatie van glucose twee ATP-moleculen kost en er verder vier ATP-moleculen vrijkomen, levert de afbraak van één molecule glucose naar twee moleculen pyrodruivenzuur een nettowinst van twee moleculen ATP op.

Wat vind er plaats tijdens de omzetting van glucose?

Tijdens de omzetting van glucose naar moleculen pyrodruivenzuur vindt er een oxidatie plaats. Door de elektronen die daarbij vrijkomen op te vangen, wordt de elektronendrager NAD⁺ gereduceerd tot NADH.

Uit wat en naar waar verplaatsen transporteiwitten in de membranen van de mitochondriën de gevormde pyrodruivenzuurmoleculen ?

Transporteiwitten in de membranen van de mitochondriën verplaatsen de gevormde pyrodruivenzuurmoleculen uit het cytoplasma naar de matrix.

Wat doen ezymen in de matrix met pyrodruivenzuur? wat wil dat zeggen?

Enzymen in de matrix decarboxyleren pyrodruivenzuur: dat wil zeggen dat één CO₂-molecule wordt afgesplitst.

Wat bevat de overgebleven acetylgroep? met wat bind die? tot wat vormt die?

De overgebleven acetylgroep bevat twee koolstofatomen en bindt met de molecule co-enzym A tot acetyl co-enzym A (Acetyl-CoA).

Waarom noem je de reactie een oxidatieve decarboxylering

Omdat tijdens die reactie pyrodruivenzuur oxideert .

Aan wat worden elektronen overgedragen in de oxidatie? wat gebeurd er daardoor?

In de oxidatie worden elektronen overgedragen aan de molecule NAD⁺, die daardoor reduceert tot NADH.

Wat zijn co-enzymen?

Co-enzymen zijn moleculen die aanwezig zijn in het actief centrum van een enzym en een reactie kunnen katalyseren.

Voor wat word Co-enzym A gebruikt?

Co-enzym A wordt niet alleen gebruikt in de decarboxylering van pyruvaat en de Krebscyclus, maar speelt ook een belangrijke rol in de synthese en afbraak van vetzuren.

Wat gebeurd er met de twee resterende koolstofatomen van de acetylgroep en door wat gebeurd dit?

In de citroenzuurcyclus of de Krebscyclus worden de twee resterende koolstofatomen van de acetylgroep in acetyl co-enzym A afgesplitst in de vorm van koolstofdioxide. Dat gebeurt door enzymen in een reeks reacties die plaatsvinden in de matrix van de mitochondrie.

Waardoor word de acetylgroep opgenomen in de cyclus?

De acetylgroep wordt opgenomen in de cyclus doordat ze gebonden wordt op oxaalazijnzuur (4C), een verbinding met vier koolstofatomen.

Naar wat is de cyclus genoemd?

De cyclus is genoemd naar een van de producten die ontstaat: citroenzuur (6C).

In wat worden twee koolstofatomen afgesplitst?

In de reacties van de Krebscyclus worden twee koolstofatomen afgesplitst in de vorm van koolstofdioxide.

Wat komt er vrij tijdens de oxidatiereacties?

• elektronen en protonen

• voldoende energie

Voorwat komen elektronen en protonen vrij?

Tijdens oxidatiereacties komen elektronen en protonen vrij om drie moleculen NAD⁺ en één molecule FAD te reduceren tot NADH en FADH₂.

Voorwat komt er voldoende energie vrij?

om één molecule ATP te vormen door een fosfaatgroep te binden op ADP.

Wat volgt er nadat twee koolstofatomen werden afgesplitst ?

Nadat twee koolstofatomen werden afgesplitst, volgen nog een reeks omzettingen waardoor de molecule oxaalazijnzuur ontstaat, die opnieuw met een acetyl-CoA-molecule kan reageren.

Wat bevatten de elektronendragers NADH en FADH₂ die tijdens de glycolyse, decarboxylering en citroenzuurcyclus ontstonden?

Ze bevatten aanzienlijke hoeveelheden chemische energie.

Wanneer kan die energie vrijgesteld worden?

Als de moleculen opnieuw oxideren tot NAD⁺ en FAD.

Van wat is die overdracht van elektronen de start?

Het is de start van verschillende oxidatie- en reductiereacties in een elektronentransportketen, waarbij een aantal moleculen achtereenvolgens elektronen opnemen en afgeven.

Op wat komen de elektronen uiteindlijk terecht?

Ze komen uiteindelijk terecht op zuurstofgas, dat wordt gereduceerd tot water.

Waar verloopt de elektronentransportketen?

Het verloopt in het binnenmembraan van de mitochondrie.

Voorwat zorgt de transport van elektronen?

Net zoals bij de fotosynthese zorgt het transport van elektronen voor de aandrijving van protonpompen.

Van en naar waar transporteren de pompen de protonen?

Die pompen transporteren protonen van de matrix naar de tussenmembraanzone, vergelijkbaar met het proces dat zich afspeelt in de chloroplasten.

Wat is het gevolg van deze transport?

Daardoor wordt de concentratie aan protonen in de intermembraanruimte groter dan in de matrix

Wat vormt de protonengradiënt?

Die protonengradiënt vormt de drijvende kracht voor de synthese van ATP.

Naar waar stromen de protonen trg + door wat?

De protonen stromen via diffusie door ATP-synthase terug naar het stroma.

Wat maakt de energie van die stroom mogelijk?

De energie van die stroom maakt het mogelijk een fosfaatgroep te binden aan ADP, waardoor ATP ontstaat.

Wat zijn zetmeel en glycogeen en uit wat zijn ze opgebouwd?

Zetmeel en glycogeen zijn polysachariden die opgebouwd zijn uit glucose-eenheden.

Hoe kan de energie benut worden?

De energie die erin aanwezig is, kan benut worden door ze af te breken tot glucose en verder af te breken in de glycolyse of Krebscyclus.

Tot wat kunnen disahariden afbreken?

Disachariden zoals maltose, lactose en sacharose worden afgebroken tot monosachariden.

Wat gebeurd er met de monosachariden?

Veel monosachariden, zoals fructose en glucose, kunnen rechtstreeks opgenomen worden in de glycolyse. Andere worden eerst omgezet tot glucose.

Wanneer vormen lipiden een belangrijke bron van energie?

Tussen maaltijden in, en in periodes van grote inspanningen.

Wat gebeurd er tijdens de lipidenafbraak?

Tijdens de lipidenafbraak worden lipiden afgebroken tot glycerol en vetzuren.

War gebeurd er met de glycerol?

Glycerol kan worden omgezet in een molecule die afgebroken kan worden in de glycolyse.

Wat gebeurd er met de lange vetzuren?

De lange vetzuren worden in de mitochondriën afgebroken door herhaaldelijk twee koolstofatomen af te splitsen in de vorm van acetyl co-enzym A in een reeks van reacties.

Wat gebeurd er dan met de co-enzym?

Dat co-enzym wordt vervolgens via de Krebscyclus verder afgebroken.

Waarom is de afbraak van vetzuren een blangrijk proces?

De afbraak van vetzuren is een belangrijk proces omdat het per koolstafatoom een grotere opbrengst aan ATP oplevert dan de aerobe afbraak van glucose.

Wat gebeurd er bij de eiwitafbraak?

Eiwitten worden bij de eiwitafbraak eerst afgebroken tot aminozuren.

Wat kan er gebeuren doordaat de aminozuren via een aantal reacties om te zetten in tussenproducten die bruikbaar zijn in de Krebscyclus ?

-Ze kunnen ze oxideren tot CO₂

- kan de energie opgeslagen in de aminozuren benut worden voor de synthese van ATP uit ADP en fosfaat.

Voor wat kunnen aminozuren ook hergebruikt worden?

Aminozuren kunnen ook hergebruikt worden om nieuwe eiwitten mee te maken.

Voorwat kan de aminogroep gebruikt worden door de afbraak van overtollige aminozuren?

aminogroep (-NH₂) gebruikt worden voor de synthese van andere aminozuren.

Tot wat leid een overschot of teveel aan stikstof?

Een overschot of teveel aan stikstof leidt echter tot de productie van ammoniak (NH₃).

Wat moet er gebeuren met ammoniak omdat het giftig is ?

Omdat ammoniak giftig is, moet het onschadelijk worden gemaakt en verwijderd worden.

Tot wat ioniseert ammoniak in contact met water?

In contact met water ioniseert ammoniak tot het ammoniumion (NH₄⁺), dat goed oplosbaar is.

Wat gebeurd er met ammoniak bij zoogdieren en heel wat amfibiën?

Bij zoogdieren en heel wat amfibieën wordt ammoniak in de lever omgezet in het niet-giftige ureum, dat ook goed oplosbaar is.

Wat kunnen ureum en ammoniak dankzij hun goede oplosbaarheid in water?

Ureum en ammoniak kunnen dankzij hun goede oplosbaarheid in water via urine het lichaam verlaten.

Wat doen reptielen en voges met het ammoniak?

Reptielen en vogels zetten het giftige ammoniak om in urinezuur, dat niet in water oplosbaar is.

Uit wat bestaan de witte uitwerpselen van reptielen en vogels?

De witte uitwerpselen van reptielen en vogels bestaan voor een aanzienlijk deel uit het witte, onoplosbare urinezuur.

Wat produceren veel ongewervelden dieren, waterorganismen en vissen?

Ammoniak

Wat produceren zoogdieren en heel wat amfibiën ?

Ureum

Wat produceren vogels en reptielen?

Urinezuur

Wat zijn fermentaties of gisting?

Fermentatie of gisting is de afbraak van biomoleculen in een anaerobe omgeving.

Hoe noem je die omzetting ook wel?

anaerobe celademhaling

Hoe komen heel wat micro- organismen die geen zuurstofgas verbruiken, zoals bacteriën en gisten, aan energie?

Door fermentaties of gisting

Wat kan de NADH die gevormd wordt in de glycolyse niet bij gebrek aan zuurstofgas?

Het kan niet opnieuw oxideren tot NAD⁺ langs de elektronentransportketen.

Wat kunnen de meeste cellen om de glycolyse toch te laten doorgaan?

Om de glycolyse toch te laten doorgaan, kunnen de meeste cellen omschakelen naar een andere manier om de geproduceerde NADH te oxideren.

Wat gebeurd er tijdens de fermentaties?

Tijdens fermentaties worden de elektronen van NADH overgedragen op een organische molecule zoals pyrodruivenzuur. Daardoor ontstaat opnieuw NAD⁺ en kan de glycolyse blijven doorgaan.

Waar verloopt de melkzuurgisting?

De melkzuurgisting verloopt in het cytoplasma van onder andere melkzuurbacteriën.

Wat is de eerste fase van melkzuurgisting?

De eerste fase is de glycolyse.

Wat gebeurd er in de tweede fase?

In een tweede fase wordt pyrodruivenzuur omgezet in melkzuur (dat in een waterige omgeving ioniseert tot lactaat).

Waar verloopt de alcoholische gisting?

De alcoholische gisting verloopt in het cytoplasma van onder andere gistcellen.

Wat is de eerste fase van alcoholische gisting?

De eerste fase is de glycolyse.

Wat gebeurd er in de tweede fase van alcoholische gisting?

In een tweede fase wordt pyrodruivenzuur omgezet in ethanol, waarbij koolstofdioxide vrijkomt.

Wat is de uitzonderlijke vermogen van goudvissen?

Ze kunnen maandenlang overleven in water waar zo weinig zuurstofgas in is opgelost dat andere vissen er vrij snel in zouden sterven.

Door wat sterven de andere vissen?

Die vissen sterven doordat ze moeten overschakelen op melkzuurgisting als de hoeveelheid opgelost zuurstofgas te laag is.

Wat is het gevolg van overschakelen op melkzuurgisting als hvlheid opgelost zuurstofgas te laag is ?

Dat zorgt voor een daling van de pH-waarde van het bloed. Een sterke en langdurige daling is dodelijk.

Wat doen goudvissen anders waardoor ze kunnen overleven?

Onderzoekers ontdekten dat goudvissen in milieus met weinig opgelost zuurstofgas overschakelen op alcoholische gisting in plaats van melkzuurgisting.De goudvissen scheiden het ethanol en het koolstofdioxide langs de kieuwen uit.