H3: Bioenergetica en vrije energie

Metabolisme:

De totaalsom van alle chemische reacties die een cel nodig heeft om te overleven, groeien en te delen

Catabolisme:

Anabolisme:

Voedingstoffen worden afgebroken tot kleinere moleculen, hierdoor wordt zowel energie voor de cel gegenereerd en sommige kleine moleculen kunnen als bouwstenen gebruikt worden

De energie gewonnen door catabolisme wordt gebruikt voor de productie van moleculen voor de cel

Energiegebruk van cellen

2e wet van thermodynamica: De mate van wanorde kan alleen maar toenemen. De mate van wanorde binnen een systeem wordt de entropy van dat systeem genoemd

1e wet van thermodynamica: energie kan niet gecreëerd of vernietigd worden, maar kan in een andere vorm worden omgezet

Energie wordt uit voedingsstoffen gehaald door oxidatie, waarbij CO2 en H2O vrijkomt, dit proces wordt respiratie genoemd

Energie vanuit zonlicht wordt door fotosynthese gebruikt voor de synthese van kleine moleculen zoals suikers, aminozuren, nucleotiden en vetzuren.

Oxidatie:

Reductie:

Het weghalen van elektronen van een atoom

Het toevoegen van elektronen aan een atoom

click to edit

Gebeuren altijd tegelijkertijd, als 1 atoom een elektron erbij krijgt in een reactie (reductie) zal een ander atoom een elektron af hebben moeten staan (oxidatie)

Vrije energie en katalyse

Chemische reacties vinden alleen plaats in de richting die lijdt tot vrije energie

Enzymen reduceren de benodigde energie om een reactie spontaan plaats te laten vinden

Een molecuul heeft een boost nodig om over een energiebarrière te komen voordat het een chemische reactie kan ondergaan waardoor het zich in een lagere energie stabiele staat bevind. De boost wordt de activatie energie genoemd

Een enzym bind aan 1 of 2 moleculen, substraten genoemd en zorgt dat de activatie energie die nodig is voor een reactie flink verlaagd wordt

Vrije energie:

De bruikbare energie in een systeem heet de vrije energie (G)

Energie gunstige reacties , creëren wanorde door de vrije energie te verminderen, deze hebben een negative ΔG. Een reactie kan alleen spontaan gebeuren als ΔG negatief is

Energie ongunstige reacties creëren orde en hebben een positieve ΔG. Deze kunnen niet spontaan plaats vinden, maar moeten gekoppeld worden aan een 2e reactie met een negatieve ΔG groot genoeg om de netto ΔG van de gehele reactie negatief te maken

ΔG=0 is de evenwichtstoestand, de reactie zal stoppen

Geactiveerde dragers en biosynthese

Geactiveerde dragers:

ATP:

ATP wordt gemaakt door een een fosfaatgroep aan ADP toe te voegen. Wanneer nodig kan ATP deze energierijke fosfaatgroep afstaan en weer ADP worden.

Elektron dragers:

NADH:

NADHP:

Draagt energie in de vorm van 2 hoog energetische elektronen plus een proton (H+), welke samen een hydride ion (H-) vormen. Wanneer de energie in de vorm van het hydride ion aan een donor gegeven wordt wordt NADHP geoxideerd tot NADP+

Bind als substraat aan enzymen die anabolische reacties katalyseren. De NADPH concentratie wordt hoger gehouden ten opzichte van de NADP+ concentratie zodat er genoeg NADHP is voor reductie

Bind als substraat aan enzymen die catabolische reacties katalyseren.De NADH concentratie wordt lager gehouden ten opzichte van de NAD+ concentratie zodat er genoeg NAD+ is vr oxidatie