Gebruik bij de uitleg Binas 68 en de vragen en video's hier
Dissimilatie: de verbranding van glucose
Elke levende cel en dus elk levend organisme heeft energie nodig om te kunnen functioneren. De mitochondriën, één van de organellen van de cel, zorgen voor het produceren van energie (ATP) door het verbranden (afbreken) van glucose (maar ook vetten en eiwitten). Vanuit de onderbouw ken je de reactievergelijkingen van de dissimilatie (wat de omgekeerde reactievergelijking is van de fotosynthese). De reactievergelijking van de dissimilatie is:
C6H12O6 + 6 O2 + energie → 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP + warmte
In de meeste biologieboeken staat de verbranding zo beschreven, soms zonder warmte en toestand. Misschien heb je al eens gedacht dat deze niet volledig is, want waar komt de ATP vandaan? Ook mag je (scheikundig) niet zomaar energie in de reactievergelijking plaatsen. Als laatste staat er geen toestandaanduiding (s, g of l) bij de stoffen. Laten we dit proces eens in detail bekijken. Gebruik ook Binas tabel 68.
|
De dissimilatie bestaat uit drie processen die plaatsvinden rond en in de mitochondriën (zie figuur 1). De glycolyse (1) vindt plaats buiten het mitochondrium in het cytosol. De citroenzuurcyclus (2) vindt plaats in de matrix en de oxidatieve fosforylering (3) vindt plaats op het binnenmembraan.
|
Figuur 1. De locatie van de drie onderdelen van de dissimilatie: 1. glycolyse, 2. citroenzuurcyclus, 3. oxidatieve fosforylering
|
1. De glycolyse
De eerste stappen zijn anaeroob (er is geen zuurstof nodig) en leveren weinig ATP (slechts 2). Hieronder staat de brutoformule. Hierdoor zie je dat er wel 2 ATP nodig is voor de glycolyse, maar dat de glycolyse netto 2 ATP oplevert. Wanneer er geen zuurstof aanwezig is voor de citroenzuurcyclus en de oxidatieve fosforylering, zal het pyrodruivenzuur omgezet worden in melkzuur, wat verzuring geeft.
C6H12O6 + 4 ADP + 4 Pi + 2 ATP → 2 C3H4O3 + 2 H2O + 4 ATP + 2 ADP + 2 Pi
De brutoformule van de glycolyse
Een overzicht van de omzettingen tijdens de glycose zijn te zien in figuur 2. Tevens staan de enzymen bij de omzettingen (cursief).
Figuur 2. De stappen van de glycolyse
Pyrodruivenzuur → acetyl-CoA
Pyrodruivenzuur wordt vervolgens omgezet in acetyl-CoA, wat de citroenzuurcyclus ingaat. Bij deze omzetting ontstaat 1 molecuul NADH en 1 molecuul CO2 per omzetting. Deze omzetting vindt twee keer plaats per glucosemolecuul, want glucose levert twee moleculen pyrodruivenzuur op na de glycolyse.
2. De citroenzuurcyclus (krebscyclus)
Tijdens de citroenzuurcyclus vinden verschillende stappen plaats. Samen leveren deze verschillende moleculen NADH en DADH2 op die beiden energierijke elektronen leveren aan de oxidatieve fosforylering. De brutoformule, inclusief de omzetting van pyrodruivenzuur naar acetyl-CoA, staat hieronder.
C3H4O3 + 4 H2O + 4 NAD + 1 FAD + 1 ADP + 1 Pi
→
1 H2O + 3 CO2 + 4 NADH + 1 FADH2 + 1 ATP
De brutoformule van de citroenzuurcyclus
Figuur 3. De stappen van de citroenzuurcyclus (Q staat in Binas 68C voor FAD)
3. De oxidatieve fosforylering
Het derde proces van de dissimilatie, de oxidatieve fosforylering, lijkt op de lichtreactie van de fotosynthese. Bij beide processen zorgen de energierijke elektronen voor actief transport van waterstofionen (protonen) door verschillende protonenpompen (I, III en IV, zie figuur 4). De concentratiegradient die vervolgens ontstaat, een hogere concentratie in de tussenmembraanruimte van het mitochondrium ten opzichte van de matrix zorgt voor diffusie. Het membraan is impermeabel voor protonen. ATP-synthetase is een eiwit dat protonen wel doorlaat waarbij het tegelijkertijd ATP produceert uit ADP en Pi (fosfaat, H3PO4).
De energierijke elektronen worden gelevert door de elektronendragers NADH en FADH2, welke ontstaan zijn in tijdens de glycolyse en de citroenzuurcyclus.
De energierijke elektronen worden gelevert door de elektronendragers NADH en FADH2, welke ontstaan zijn in tijdens de glycolyse en de citroenzuurcyclus.
Figuur 4. De oxidatieve fosforylering vindt plaats op het binnenmembraan van de mitochondria
Totale reactievergelijking van de dissimilatie
Hieronder staat de brutoformule van de dissimilatie (zonder elektronendragers). Hierdoor is het helder dat de dissimilatie alleen verlopen kan als er water aanwezig is en 2 ATP.
C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 + 40 ADP + 40 Pi + 2 ATP
→
12 H2O + 6 CO2 + 40 ATP + 2 ADP + 2 Pi
De nettoformule wordt dan:
C6H12O6 + 6 O2 + 38 ADP + 38 Pi → 6 H2O + 6 CO2 + 38 ATP
|
Terug naar Onderwerpen
|
