Biologie samenvatting H3 (klas 5)

BS 1: Vrije en gebonden energie

Energie komt voor als vrije en gebonden energie. Vrije energie in de vorm van kinetische energie (bewegingsenergie), licht, elektrische stroom en geluid. Gebonden energie (potentiële energie) is opgeslagen energie: vrije energie wordt toegevoerd. Dit kan je gebruiken om werk te verrichten.

Wet van energiebehoud: Bij alle omzettingen vd ene energie in de andere blijft de hoevh. energie hetzelfde. Bij het omzetten gaat echter energie in de vorm van warmte verloren, waardoor deze verloren gaat voor de gebruiker.

In levende organismen is chemische energie: vrije energie gebonden in chemische verbindingen (vooral organische stoffen). Endo- en exotherm:

·         Endotherm: chemische reactie kost energie

·         Exotherm: chemische reactie levert energie

Organische stoffen: alle koolstofverbindingen (moleculen met C-atoom) op CO, CO2 en carbonaten na). Een organisch molecuul heeft altijd C en H-atomen, bijna altijd O en vaak N, S en P. Metalen kunnen ook voorkomen in organische verbindingen. Bijvoorbeeld glucosemolecuul: heeft relatief korte koolstofketen (6).

o   Molecuulformule: C6H12O6.

o   Structuurformule = schematische tekening van welke atomen aan elkaar zijn gebonden. Dubbele binding: wanneer 2 atomen door 2 bindingen gebonden zijn.

o   Ruimtelijk model = werkelijke vorm vh molecuul (belangrijk voor de werking vd stof).

Stofwisseling (metabolisme): chemische processen in de cellen ve individu (oa. omzetten van moleculen in andere moleculen). Bij een deel van die reacties worden grote organische moleculen opgebouwd uit kleine anorganische moleculen. Hiervoor is energie nodig. Dit is assimilatie. Wanneer organische moleculen met energierijke bindingen worden afgebroken tot anorganische moleculen komt energie vrij. Dit is dissimilatie. Deze energie wordt in cellen gebruikt voor processen. Afbraak met zuurstof = verbranding.

Cyanobacteriën en planten zijn autotroof. Dmv van CO₂ en water vormen ze glucose. Dit is koolstofassimilatie, en hiervoor is energie nodig. Daarvoor gebruiken ze zonlicht. Heterotrofe organismen (dieren, schimmels en de meeste bacteriën) kunnen niet hun organische stoffen vormen door alleen anorganische stoffen. De meeste stoffen die ze opnemen uit hun voedsel breken ze af tot kleinere organische stoffen (verteren) die ze verder dissimileren of ze bouwen daarmee andere organische stoffen.

Energie die vrijkomt in organismen wordt op 2 manieren vastgelegd:

·         ATP (adenosinetrifosfaat): dit is een nucleotide, een vd bouwstenen van nucleïnezuren. De bindingen tussen de fosfaatgroepen zijn erg energierijk. Wanneer de 3e fosfaatgroep wordt afgesplitst, ontstaat ADP + Pi + energie. Fosforylering: Als in een cel energie vrijkomt bij een dissimilatiereactie, wordt deze energie gebruikt om een anorganische Pi te binden aan ADP.

·         Elektronenacceptoren: energie van moleculen zit in elektronen. Wanneer een elektron energie bevat, gaat hij in een ruime baan rond de atoomkern. Bevat de elektron geen energie, dan blijft de elektron dicht bij de kern. Wanneer een elektron met energie "terugvalt" naar de situatie zonder energie, komt er energie vrij. Om te zorgen dat deze energie niet verloren gaat, worden als energierijke elektronen zijn vrijgekomen bij dissimilatiereacties, deze elektronen gebonden aan een elektronenacceptor: organische stof die elektronen (tegelijk met een H⁺ ion, daarom heet het ook wel waterstofacceptor) opneemt. Bijvoorbeeld NAD⁺ en FAD. Gereduceerde elektronenacceptor: wanneer een H⁺ en een elektron eraan gebonden zijn. Geoxideerde elektronenacceptor: wanneer een H⁺ en een elektron zijn afgestaan.

Aantekeningen: 

Alle leven draait om energie. Leven is het in stand houden ve. Geordend systeem van functies en processen onder verbruik van energie. Belangrijkste woord = orde: orde kost energie.

Hoe komen levende wezens aan hun energie? Planten zijn autotroof en halen hun energie uit zonlicht. Alle andere organismen maken (in)direct gebruik vd energie die planten hebben vastgelegd.

BS 2: Enzymen

Enzymen: katalyseren (versnellen) de stofwisselingsreacties zonder daarbij zelf te worden verbruikt.

Substraat: de stoffen waarop een enzym inwerkt. De naam van een enzym is afgeleid van het substraat met daarachter -ase. Zoals het enzym urease werkt in op het substraat ureum.

Een stof die bij een reactie ontstaat noemen we een product van de reactie.

Bij een evenwichtsreactie kan een enzym de reactie in beide richtingen versnellen.

Bij chemische reactie is de temperatuur een belangrijk gegeven, want bij een hogere temperatuur gaan de moleculen sneller bewegen/ meer botsen.

Energiedrempel: er moet een bepaalde hoeveelheid energie eerst in het object worden gestoken voordat het zelf energie geeft.

Activeringsenergie: de energie die moet worden toegevoegd.

Door inwerking van een enzym op een substraat wordt de energiedrempel verlaagd, zodat er minder activeringsenergie nodig is.

Enzymen zijn eiwitten. Deze zijn opgebouwd uit een aantal aan elkaar gekoppelde aminozuurmoleculen.

In een bepaald deel van het enzymmolecuul bevindt zich het actieve centrum met een specifieke ruimtelijke structuur. Het substraatmolecuul past precies in het actieve centrum en wordt daar gebonden. Er ontstaat hierbij een enzym-substraatcomplex (E-S-complex). Het substraat wordt omgezet in het product. Hierna laat het product los van het actieve centrum van het enzymmolecuul.

Doordat substraatmolecuul en actieve centrum precies op elkaar passen, zijn enzymen reactiespecifiek: elk enzym kan slechts inwerken op één stof (of één groep van stoffen).

Eén enzymmolecuul maakt vele malen dezelfde reactie mogelijk (het kan zich na de reactie opnieuw binden). Daardoor zijn enzymen al in kleine hoeveelheden werkzaam.

De snelheid waarmee een enzym een reactie versnelt, heet de enzymactiviteit. Deze wordt uitgedrukt in hoeveelheid substraat die per tijdseenheid wordt omgezet, óf in hoeveelheid reactieproduct die per tijdseenheid wordt gevormd.

Als een enzym voor zijn werking een ander organisch molecuul nodig heeft, heet dit molecuul co-enzym. Het eigenlijke enzymmolecuul wordt dan apo-enzym genoemd. Een co-enzym neemt deel aan de reactie, maar wordt daarbij niet verbruikt. Een co-enzym is daardoor al in kleine hoeveelheden werkzaam, net als een apo-enzym. Veel vitamines zijn co-enzymen.

Beneden de minimumtemperatuur is er geen enzymactiviteit mogelijk, doordat de beweging van de moleculen te traag is voor de vorming van enzymsubstraatcomplexen. Bij een te hoge temperatuur neemt het aantal intacte enzymmoleculen af, de moleculen botsen dan zó krachtig dat hierdoor de ruimtelijke structuur veranderd. Hierdoor zijn de actieve centra niet meer in staat substraatmoleculen te binden. Boven de maximale temperatuur hebben alle enzymmoleculen hun specifieke ruimtelijke structuur verloren. Dit proces is irreversibel (onomkeerbaar): de enzymmoleculen kunnen na afkoeling hun oorspronkelijke structuur niet meer aannemen.

Het verband tussen de temperatuur en de enzymactiviteit wordt weergegeven in een optimumkromme. Dit is het nettoresultaat van toename van de activiteit van individuele enzymmoleculen en inactivatie van enzymmoleculen door temperatuurverhoging.

Een stof die oplost in water heeft een bepaalde zuurgraad. De opgeloste stof kan het aantal H+ionen of OH-ionen in de oplossing verhogen of verlagen.

Als een oplossing veel H+ionen bevat is deze zuur; veel OH-ionen betekent basisch.

De maat voor de zuurgraad is de pH. de pH van zuiver water is 7, lager dan 7 is zuur en hoger dan 7 is basisch.

De ruimtelijke structuur van enzymmolecuul blijft alleen bij een bepaalde zuurgraad in stand, verandering aan de pH-waarde heeft tot gevolg dat bij steeds meer enzymmoleculen het actieve centrum vervormd raakt, zodat er geen enzymsubstraatcomplex meer kan worden gevormd.

Het functioneren van enzymen kan worden beïnvloed door stoffen waarvan de moleculen bindingen aangaan met de enzymmoleculen. Door deze bindingen veranderen de ruimtelijke structuur en de chemische eigenschappen van de enzymmoleculen.

Het gevolg hiervan kan zijn dat de enzymactiviteit wordt verhoogd, de stof wordt een activator genoemd. Door de binding van een activator aan een enzymmolecuul wordt de ruimtelijke structuur zo veranderd, dat het enzym-substraatcomplex gemakkelijker kan worden gevormd. Sommige hormonen en geneesmiddelen werken als activator.

Remstoffen (inhibitors) verlagen de enzymactiviteit. Tussen de remstofmoleculen en de substraatmoleculen bestaat een concurrentie in het bezetten van het actieve centrum van het enzymmolecuul. We spreken van concurrerende remming. Dit is reversibel: het remstofmolecuul kan het enzymmolecuul loslaten.

Er zijn ook remstoffen waarvan de moleculen bindingen kunnen aangaan met een enzymmolecuul op plaatsen buiten het actieve centrum; deze kunnen ook de ruimtelijke structuur van het enzymmolecuul veranderen, waardoor het actieve centrum geen enzym-substraatcomplex meer kan vormen. We spreken dan van niet-concurrerende remming. Deze houdt meestal op als het remstofmolecuul loslaat van het enzymmolecuul. Sommige niet-concurrerende remstoffen hebben een zeer sterke binding aan het enzymmolecuul, waardoor ze het blijvend onwerkzaam maken. De giftige werking van de zware metalen (zink, lood, kwik en cadmium) is op dit principe gebaseerd

Veel enzymatische reacties zijn evenwichtsreacties (beide richtingen). De richting waarin de reactie verloopt, wordt bepaald door de concentratie van de betroffen stoffen.

Enzymatische reacties maken meestal deel uit van een groter geheel van stofwisselingsreacties; ze vallen allemaal samen; zoals het omzetten van het aminozuur threonine naar isoleucine; dit vindt via een keten plaats, waarbij 5 enzymen zijn betrokken;

Enzym 1 zet threonine om in een tussenproduct en dit enzym wordt op een niet-concurrerende wijze geremd door het eindproduct van de reactieketen (isoleucine). Hierdoor ontstaat een evenwicht tussen de concentraties. Dit is een voorbeeld van negatieve terugkoppeling. [Afb. 17, blz. 83]

BS 3: Aërobe dissimilatie van glucose

Aërobe dissimilatie: voor alle leven is energie nodig, en de belangrijkste brandstof in de cellen is glucose. Verbranding: volledig afbreken van glucose in combinatie met O₂ tot H₂O en CO₂. De energie die vrijkomt is genoeg om de cel te vernietigen dus moet glucose zodanig aëroob gedissimileerd worden dat de vrijkomende energie kan worden gebruikt voor de synthese van ATP. Hiervoor moet aan 3 voorwaarden worden voldaan;

1.        De dissimilatie van glucose moet geleidelijk plaatsvinden, zodat de energie stapsgewijs en gecontroleerd vrijkomt

2.       De energierijke elektronen die vrijkomen uit gedissimileerde glucose, mogen niet direct met zuurstof reageren (waardoor ze in een atoombaan dicht rond de atoomkern komen), maar worden overgedragen aan acceptormoleculen; een enzymsysteem moet ervoor zorgen dat de elektronen stapje voor stapje terugvallen in banen die steeds dichter om de atoomkern liggen. De energie komt dan geleidelijk vrij. Als de elektronen al hun energie hebben afgestaan, kunnen ze met zuurstof reageren tot water.

3.       De energie die de elektronen afstaan moet kunnen worden benut om ATP te maken uit ADP en Pi

Stappen van aërobe dissimilatie van glucose;

1.       Glycolyse; splitsen van glucosemolecuul in 2 moleculen van 3 C-atomen pyrodruivenzuur (C₃H_­4O₃). Dit vindt plaats in het cytoplasma. Hierbij is activeringsenergie nodig: 2 ATP. Bij het omzetten komen 4 ATP en 4 energierijke elektronen vrij. Die worden in tweetallen (samen met een H⁺ion) gebonden aan 2 NAD⁺ tot 2 NADH**.

2.       Citroenzuurcyclus/krebcyclus; pyrodruivenzuur wordt naar de (vloeistof vd) mitochondriën vervoerd (matrix) en afgebroken tot CO­­₂ moleculen.

·         Er wordt van de druivenzuur eerst 1 C-atoom samen met 2 O atomen (CO_2­) afgesplitst. Dit heet decarboxylering. Het overgebleven molecuul met 2 C-atomen wordt gebonden aan aan co-enzym A, zo krijg je acetyl co-enzym A (waarbij 2x1 NADH vrijkomt) die de citroenzuurcyclus ingaat.

·         In de citroenzuur cyclus worden 2 H₂O toegevoegd, er komen nog 3 NADH, 1 FADH₂ vrij en 1 ATP. Verder ontstaan er nog 2 CO₂. Dit hele proces gebeurt 2x per glucosemolecuul (je hebt nml. 2 pyrodruivenzuurmoleculen. In totaal krijg je dus: 4 H₂O erin, 6 CO₂ eruit, 2 ATP eruit, 2 FADH₂ eruit en 8 NADH eruit.

3.       Oxidatieve fosforylering; Dit vindt plaats in de mitochondriën. De energierijke elektronen (gebonden aan NADH en FADH₂) staan hun energie af voor de synthese van ATP. De elektronen worden in een keten van reacties doorgegeven aan verschillende elektronenacceptoren (elektronentransportketen) die in het binnenste membraan vd mitochondriën ligt. De elektronen vallen bij elke elektronenacceptor iets verder terug in een baan dichter rond de atoomkern waarbij stapsgewijs energie vrijkomt. Die energie wordt benut om ionen actief door het binnenste membraan te transporteren. Hierdoor ontstaat een concentratieverschil aan beide zijden. Dat concentratieverschil wordt gebruikt om ATP de synthetiseren. Als de elektronen al hun energie hebben afgegeven, reageren ze met H⁺ ionen en zuurstof tot water (het laatste beetje energie komt vrij in de vorm van warmte).

·         Er ontstaan netto in totaal: C₆H₁₂O₆ + 6O₂ -> 6CO₂ + 12H₂O + 4 ATP + 8 NADH + 2 NADH** + 2 FADH₂ waarvan de 8 NADH 8*3=24 ATP opleveren, de 2 NADH** 2*2=4 ATP opleveren (daarbij gaan 2 ATP verloren aan transport naar de mitochondriën) en de 2 FADH₂ ook 2*2=4 ATP opleveren. Zo kom je per glucose molecuul op een totaal van 36 ATP.

BS 4: Fotosynthese

Koolstofassimilatie: omgekeerde van aërobe dissimilatie, uit CO₂ en H₂O ontstaat glucose. Vindt plaats in autotrofe organismen.

Foto-autotrofe organismen verkrijgen energierijke elektronen dmv. licht en hebben bladgroen (fotosynthetische pigmenten in de chloroplasten) waarmee ze aan fotosynthese doen. Hierbij komt O₂ en glucose vrij, de glucose wordt in de bladeren van planten vrijwel meteen omgezet in zetmeel.

[Lees “Onderzoek naar fotosynthese” uit het boek, blz. 88, dit is niet relevant genoeg om opgenomen te worden in deze samenvatting]

Bij planten bevinden de fotosynthetische pigmenten izich in de membranen vd. chloroplasten. Het belangrijkste fotosynthetische pigment is chlorofyl. Zichtbaar licht is een deel van alle elektromagnetische straling. Wit licht is een mengsel van “alle kleuren vd. regenboog” (spectrum). Als zonlicht op een groen blad valt, worden alle kleuren behalve groen geabsorbeerd. Deze energie wordt gebruikt bij fotosynthese. De hoevh. energie in de verschillende delen ve. spectrum meet je met een fotometer. Als je het licht eerst door een oplossing van bladgroen leidt, kun je een absorptiespectrum construeren: hoev. % vd. lichtenergie si geabsorbeerd door het bladgroen.

·         Lichtreacties:  Fotosynthetische pigmenten absorberen de energie van licht. Deze energie wordt opgeslagen als chemische energie in elektronen in pigmentmoleculen. Deze elektronen komen in aangeslagen toestand: energierijk in een ruimere baan rond de atoomkern. Met de energierijke elektronen kunnen 2 dingen gebeuren:

o   Fotosysteem I: de elektronen kunnen via enzymen hun energie direct beetje bij beetje afstaan. Deze energie wordt benut om ionen actief door de membranen vd. chloroplast te transporteren. Het concentratieverschil dat hierdoor aan weerszijden vd. membranen ontstaat, wordt als energiebron benut voor de synthese van ATP. Het elektron is energiearm geworden en keert terug naar het chlorofylmolecuul (omdat het terugkeert is het cyclische fosforylering)

o   Fotosysteem II: de elektronen kunnen ook worden overgedragen aan een elektronenacceptor. Doordat elektronen negatieve lading hebben, blijft het pigmentmolecuul achter met een positieve lading. De afgestane elektronen worden daar vervangen door elektronen verkregen uit watermoleculen die gesplitst zijn. Hierbij komt O₂ vrij. In chloroplasten fungeert NADP⁺ als elektronenacceptor. NADP⁺ lijkt op NAD⁺: het neemt ook 2 elektronen en een H⁺ op. De ionen worden actief door de membranen vd. chloroplasten getransporteerd. Het concentratieverschil dat ontstaat wordt als energiebron benut voor de synthese van ATP.

Overzicht lichtreactie:

Input	Output	Beschrijving
Lichtenergie + pigmenten	Elektronen	Elektronen worden op een hoog energieniveau gebracht
Elektronen + NADP+	NADPH	Elektronentransportmoleculen geven elektronen door en die komen uiteindelijk bij NADP+ terecht
H2O	H+-reservoir	H+ uit water vullen de elektronen uit de pigmenten aan
ADP + Pi	ATP	Synthese van ATP door H+-stroom

·         Donkerreacties: Mbv. de energie die in de lichtreacties gevormd is en CO­₂, worden via een keten van reacties glucosemoleculen opgebouwd. Dit vindt aansluitend op de lichtreacties plaats in de vloeistof in de chloroplasten. Deze cyclische keten van reacties heet de Calvincyclus [zie afb. 46, blz. 92]. Die gebeurt 6x. 

Overzicht donkerreactie:

Input	Output	Beschrijving
ATP	ADP + Pi	Energie uit ATP wordt overgedragen op een koolwaterstofverbinding
NADPH	NADP+	NADPH levert de H-atomen voor de koolwaterstofverbindingen
CO2	C6H12O6	CO2 levert koolstof en zuurstof voor de koolwaterstofverbinding: glucose

BS 5: Andere assimilatie- en dissimilatieprocessen

Chemosynthese: vorm van koolstofassimilatie die gebruik maakt vd. enegrie die vrijkomt bij oxidatie ve. anorganische stof.

Voortgezette assimilatie: vorming van organische stoffen zodat ze als grondstof gebruikt kunnen worden voor de meeste andere organische stoffen (bijv. glucose). Energie die hierbij nodig is, wordt geleverd door ATP (soms ontstaan door fotosynthese, maar meestal door dissimilatie). Andere heterotrofe soorten kunnen ook glucose en andere organische stoffen omzetten in andere koolhydraten en vetten (geen eiwitten).

·         Chemosynthese komt voor bij chemo-autotrofe bacteriën. Die benutten bij hun koolstofassimilatie de energie die vrijkomt bij de oxidatie van anorgansiche stoffen. Deze energie wordt vastgelegd in ATP. Mbv. dit ATP en een waterstofdonor wordt uit CO₂ glucose gevormd. Bijvoorbeeld:

o   Zwavelbacteriën: oxideren waterstofsulfide tot zwavel dat verder geoxideerd kan worden tot H₂SO₄: 2H₂S + O₂ -> 2H₂O + 2S + energie, 2S + 2H₂O + 3O₂ -> 2H₂SO₄ + energie. In water splitst 2H₂SO₄ in H⁺-ionen en SO₄^2--ionen

o   Nitrificerende bacteriën: spelen rol in stikstofkringloop

§  Nitrietbacteriën: oxideren ammoniak of ammoniumionen: 2NH₃ + 3O₂ -> 2HNO₂ + 2H₂O + energie

§  Nitraatbacteriën: oxideren nitrietionen verder tot nitraationen: 2NO₂^- + O₂ -> 2NO₃^- + energie

·         Assimilatie van…

o   Koolhydraten: glucose is een monosacharide (enkelvoudige suiker, 6 C-atomen). 2 moleculen van monosachariden kunnen aan elkaar gekoppeld worden tot disachariden. Polymerisatie is koppelen van meerdere monosachariden tot polysachariden bijv. zetmeel (koolhydraatreserve, worden in planten opgeslagen in amyloplasten), cellulose en glycogeen (reservevoorraad energie)).

o   Eiwitten: ook wel proteïnen genoemd. Polymeren van enkele tientallen tot > 1000 aminozuren. Planten maken eiwitten zelf:

§  glucose + nitraat -> aminozuur -> peptide -> polypeptide (= pre-eiwit) dit gaat naar het golgi-systeem waar er een echt eiwit van gemaakt wordt.

Dieren krijgen aminozuren via voedsel binnen door eiwitten te eten. Een deel vd. 20 aminozuren is essentieel, een deel kan het lichaam zelf vormen uit andere (niet-essentiële) aminozuren (transanimatie).

§  Een aminozuur bestaat uit een C-atoom, aminogroep (-NH₂), een H-atoom, een carbonzuurgroep (-COOH) en een kenmerkende groep.

o   Vetten: ook wel lipiden genoemd. Bij dieren worden vetten opgeslagen o.a. in onderhuids bindweefsel als reservebrandstof en warmte-isolerende functie.

§  Een vetmolecuul bestaat uit een glycerolmolecuul (3 C-atomen en 3 OH-groepen) en 3 vetzuurmoleculen (lange keten van –CH₂ groepen met aan het eind een carbonzuurgroep). Bij fosfolipiden is een vetzuur vervangen door fosforzuur.

·         Dissimilatie van…

o   Glucose (anaëroob): gisten en melkzuurbacteriën verkrijgen hun energie door gisting: ATP vormen dmv. glycolyse van glucose. Andere polysachariden worden eerst omgezet in monosachariden.

§  Alcoholgisting: gisten zetten pyrodruivenzuur in 2 reacties om in ethanol. Eerst wordt 1 vd. 3 C-atomen afgesplitst vd. pyrodruivenzuur waarbij CO­₂ ontstaat. Daarna wordt NADH omgezet in NAD⁺

§  Melkzuurgisting: melkzuurbacteriën zetten pyrodruivenzuur om in melkzuur. NADH wordt omgezet in NAD⁺

Ook bij veel dieren en  mensen kan dmv. anaërobe dissimilatie melkzuur ontstaan. In grondplasma vd. spiervezels vindt dan glycolyse plaats. Er is geen tijd om het pyrodruivenzuur naar de mitochondriën te transporteren. Omdat per glucosemolecuul dan maar weinig energie vrijkomt, wordt veel glucose gedissimileerd in korte tijd. Daardoor vindt er in de spieren een ophoping van melkzuur plaats en krijg je last van verzuurde spieren.

o   Eiwitten: eerst worden ze gesplitst in aminozuren. Van de aminozuren wordt de aminogroep afgesplitst en omgezet in ammoniak (NH₃). Er kan ook zwavel vrijkomen. De overgebleven koolstofketen wordt omgezet in pyrodruivenzuur, acetyl co-enzym A of andere stoffen die in de citroenzuurcyclus verder worden gedissimileerd. Eiwitturnover 80% van onze eiwitten worden opgebouwd uit aminozuren die vrijkomen bij de juist afgebroken eiwitten. Hiervoor gebruiken we 15% van onze energie.

o   Vetten: eerst worden ze gesplitst in glycerol en vetzuren (in de lever en in de wand vd. haarvaten).

§  Glycerol wordt omgezet in pyrodruivenzuur en als er geen energie nodig is, omgezet in glucose en daarna in glycogeen.

§  Van de vetzuren worden telkens moleculen afgesplitst met 2 C-atomen die worden omgezet in acetyl co-enzym A dat de citroenzuurcyclus ingaat.

Bij de aërobe dissimilatie van vetten komt veel meer energie vrij dan bij aërobe dissimilatie van koolhydraten of eiwitten. Dit wordt verroorzaakt door het relatie grote aantal waterstofatomen per gram vet.

·         Het respiratoir quotiënt: bereken hoeveel O₂ iemand verbruikt bij dissimilatie en hoeveel CO₂ hierbij ontstaat dmv. het RQ: ^{aantal mol afgegeven CO2} /_{aantal mol opgenomen O2} RQ = 1 alleen bij aërobe dissimilatie van koolhydraten. RQ = 0.7 bij verbranding van vetten en RQ = 0.8 bij verbranding van eiwitten

·         Het basale metabolisme: ook wel grondstofwisseling genoemd: alle stofwisselingsprocessen die in rust doorgaan (bijv. hartslag). De intensiteit hiervan kan gemeten worden door de hoevh. O₂ die een individu in rust verbruikt (o.a. afh. van geslacht, leeftijd, lichaamstemperatuur, tijdstip vd. dag en jaargetijde (denk aan winterslaap) en gewicht). Homoiotherme dieren zijn warmbloedige dieren. Poikilotherme dieren zijn koudbloedige dieren.

BS 6: Kringlopen

·         Koolstofkringloop:

o   Autotrofe soorten (producenten) halen CO₂ uit de 0.03% die in de lucht zit en vormen glucose. Een deel vd. glucose wordt gelijk weer verbruikt bij dissimilatie, en ander deel wordt dmv. voortgezette assimilatie omgezet in andere organische stoffen (en zorgt voor detritus)

o   Als een autotroof individu wordt gegeten door een heterotroof individu (consumenten), komen de organische stoffen in het heterotrofe individu terecht die ze verbruikt. Deze dissimileert ze tot CO₂ of wordt omgezet in dierlijke organische stoffen of wordt helemaal niet verteerd en verlaat het individu in de vorm van uitwerpselen (detritus: alle dode resten van andere afvalproducten van organismen)

o   Alle detritus wordt door schimmels en heterotrofe bacteriën (reducenten) verbruikt bij de dissimilatie.

Fossiele brandstoffen bevatten koolstofverbindingen die miljoenen jaren geleden door producenten zijn gevormd. Als ze verbrand worden, komt de CO₂ weer in de koolstofkringloop terecht.

Stikstofkringloop: vooraf: Er zijn bacteriën die de stikstof in de lucht wel kunnen benutten voor hun stofwisseling. Deze bezitten het enzym nitrogenase dat N₂-moleculen kan splitsen die worden gebonden aan waterstofatomen waardoor ammoniak ontstaat. Deze stikstofbinding (stikstoffixatie) kan alleen plaatsvinden onder anaërobe omstandigheden.

o   De bodem bevat vrij levende, stikstofbindende bacteriën (oa. knolletjesbacteriën die voorkomen in de wortelknolletjes van planten die groeien op stikstofarme grond. Ze krijgen vd. plant organische stoffen voor hun stofwisseling. Op stikstofarme grond komt vaker voor dat er groenbemesting is: gewassen worden afgewisseld met planten die de grond stikstofrijker maakt)  die N₂ uit 79% die in de lucht zit haalt. Ze maken er NH₃ van. Dit komt in de bodem en in contact met bodemwater waardoor het ammoniumionen (NH₄⁺) worden. Die worden door nitrietbacteriën omgezet in nitrietionen en die worden daarna door nitraatbacteriën omgezet in nitraationen. Nitraationen worden 1. omgezet in N₂ door denitrificerende bacteriën of 2. door planten opgenomen voor stikstofassimilatie.

o   Wanneer de nitraationen door planten worden opgenomen, maken die er dmv. stikstofassimilatie aminozuren en eiwitten uit. De eiwitten kunnen 1. in dode planten zitten en gelijk naar de rottingsbacteriën gaan of 2. door een dier worden opgegeten.

o   Wanneer plantaardige eiwitten worden gegeten door dieren, worden ze omgezet in dierlijke eiwitten. De eiwitten kunnen 1. in dode dieren zitten en gelijk naar de rottingsbacteriën gaan of 2. worden gedissimileerd door planten waardoor ammoniak (bij waterdieren uitgescheiden in met hun urine in water, bij landdieren wordt het eerst omgezet in urinezuur of ureum en dát scheiden ze met hun urine uit) vrijkomt. Dat gaat vervolgens naar de rottingsbacteriën

o   De rottingsbacteriën zetten dode planten, dode dieren en dissimilatieproducten van dieren om in NH₃ dat vervolgens weer de bodem ingaat.

Hoewel stikstofbinding alleen kan plaatsvinden onder anaërobe omstandigheden zijn er bacteriën die in een zuurstofrijke omgeving toch stikstof kunnen binden. Bijv. bij cyanobacteriën vindt in de meeste cellen zowel fotosynthese als aërobe dissimilatie plaats, maar in aparte compartimenten (heterocysten) worden anaërobe omstandigheden gecreëerd. Fotochemische stikstofbinding: bij onweer wordt gasvorming stikstof gebonden aan ozon (O₃) waarbij nitraat ontstaat.

NB: Binas tabel 68, 93G en 93H zijn zeer handig!