Biologie: Thema 2

• In het eerste thema leerden we de celorganellen en hun functies kennen. In dit thema gaan we dieper in op de functies van bepaalde celorganellen
• Doelen voor dit thema

  • Kan uitleggen welke systemen van membraantransport de cel heeft en hoe deze werken
  • Voorbeelden kan geven van katabole en anabole processen
  • Kan uitleggen wat het belang is van enzymen en hun katalytische werking in biologische processen
  • Kan uitleggen hoe de fotosynthese en (an)aërobe celademhaling werkt

  
• Stofuitwisseling tussen cellen en hun milieu

  Cellen hebben systemen om stoffen op nemen of af te geven aan hun omgeving
• Passief transport


  Transport waarbij energie niet noodzakelijk is
• Actief transport


  Transport waarbij energie in de vorm van ATP van groot belang is
• Celmembraan


  • Fosfolipidendubbellaag met cholesterol en eiwitten
  • Sommige membranen bevatten ook glycolipiden en glycoproteïnen
• Diffusie


  Verplaatsing van zowel de opgeloste deeltjes als het oplosmiddel, maar enkel van de opgeloste deeltjes is er een netto-verplaatsing waarneembaar van de oplossing met een hoge concentratie naar de oplossing met een lage concentratie
• Diffusie kan plaatsvinden doorheen de celmembraan
• Geleide diffusie


  Diffusie via gespecialiseerde transportproteïnen
• Geleide diffusie van ionen

  Ionen zoals Na+, K+, Cl- maken gebruik van transportproteïnen die een met water gevuld kanaal vormen waar de ionen doorheen kunnen diffunderen
• Geleide diffusie van ionen

  • Zenuwimpulsgeleiding
  • Ca2+ diffusie ter hoogte van een synaps
• Geleide diffusie van moleculen

  Grote wateroplosbare moleculen zoals glucose, water worden getransporteerd via speciale transportproteïnen of carriers
• Osmose


  Verplaatsing van het oplosmiddel (meestal water) van de plaats met de laagste concentratie aan opgeloste stof naar die met de hoogste concentratie

  
• Osmotische waarde van een oplossing

  De concentratie aan osmotisch werkzame deeltjes
• Osmose


  Als twee oplossingen met verschillende concentratie door een semi-permeabel of halfdoorlaatbaar membraan (bv. celmembraan, dialysemembraan....) gescheiden zijn, dan verplaatsen de moleculen van het oplosmiddel (meestal water) zich van de plaats met de laagste concentratie aan opgeloste stof naar die met de hoogste concentratie. Het verschil in concentratie wordt hierdoor kleiner. Die verplaatsing heet osmose.

  
• In bovenstaande figuur zie je dat de concentratie groter is in het rechtse gedeelte van de eerste opstelling (3% versus 9%). Na enige tijd zie je dat het rechtse gedeelte water heeft "aangezogen" om eenzelfde concentratie (6%) te verkrijgen. De krachtwerking om het water aan te zuigen via osmose noemt men de osmotische zuigkracht van een oplossing.
• Oplossingen gescheiden door semi-permeabele wand

  • Isotoon
  • Hypotoon
  • Hypertoon
• Isotoon


  Wanneer de concentratie van beide oplossingen hetzelfde is
• Hypotoon


  Wanneer de concentratie van de oplossing buiten de cel kleiner is dan de concentratie van de oplossing in de cel
• Hypertoon


  Wanneer de concentratie van de oplossing buiten de cel groter is dan de concentratie van de oplossing in de cel
• Bij de vorming van urine wordt in het kapsel van Bowman heel wat water uit het bloed geperst om de voorurine te vormen. In de lis van Henle wordt een groot deel van dit water via osmose terug opgenomen in het bloed.
• Bij voedseltekort worden eerst de vetreserves en daarna de eiwitten afgebroken. Hierdoor dalen de eiwitten in het bloed, waardoor het bloed hypotonisch wordt. Via osmose wordt vervolgens water uit het bloed gezogen naar het weefsel. Hierdoor ontstaat ophoping van weefselvocht dat zorgt voor een opgezwollen buik.
• Plasmolyse en deplasmolyse in plantencellen

  1. Als we plantencellen in een omgeving brengen waarvan de concentratie aan opgeloste stoffen hoger is dan die in de cel zelf (hypertonische oplossing) dan zal door osmose water aan de vacuole onttrokken worden. De druk in de vacuole wordt hierdoor alsmaar kleiner, de vacuole krimpt in. Hierbij kan het cytoplasma zelfs loskomen van de celwand. Dit verschijnsel noemen we plasmolyse.

  2. Brengen we de cel vervolgens opnieuw in zuiver water (= hypotoon), dan dringt door osmose weer water binnen in de vacuole, deze zwelt daardoor op en drukt het cytoplasma opnieuw tegen de celwand aan. Dit verschijnsel heet deplasmolyse.
• Actief transport


  Kost de cel energie (ATP), want de deeltjes verplaatsen zich doorheen de membraan van lage naar hoge concentratie. Dit is tegen de normale richting in.
• Pompen


  Een pomp (transportproteïne) pompt de molecule tegen een concentratiegradiënt in, dus van lage naar hoge concentratie. Het molecule hecht zich aan de buitenkant van de pomp vast en wordt zo naar de andere kant gesluisd en laat daar los. Hierna is de pomp weer te gebruiken. De energie voor dit transport wordt geleverd door ATP, een energierijke stof in de cel, geproduceerd door de mitochondriën.
• Na+/K+-pomp


  Bij dierlijke cellen heeft het cytoplasma een K+ concentratie van ongeveer 20 keer hoger dan in het extracellulair milieu. Voor natrium geldt daarentegen het omgekeerde. De Na+ concentratie is namelijk in de cel 10 keer lager dan in het extracellulair milieu. Die concentratiegradiënt wordt verkregen dankzij de Na+/K+-pomp. Met energie van één ATP molecule worden 3 Na+ ionen naar buiten en 2 K+ moleculen naar binnen gepompt.
• Het verkrijgen van de lage pH in de maagholte is te verklaren aan de hand van enkele ionenkanalen (passief transport), pompen en een uitwisselaar (exchanger).
• Blaasjestransport


  Stoffen kunnen de cel binnenkomen zonder door het celmembraan heen te dringen. Het celmembraan vormt dan een blaasje om de te verplaatsen stof dat zich nadien losmaakt van het membraan. Als stoffen van buiten naar binnen in de cel worden gebracht spreken we van endocytose. Worden ze naar buiten gebracht spreken we van exocytose.
• Endocytose


  1. Fagocytose: Hieronder verstaan we het omsluiten of opnemen van vaste deeltjes.

  2. Pinocytose: Hieronder verstaan we het omsluiten of opnemen van vloeistoffen of opgeloste deeltjes.
• Exocytose


  Bij exocytose worden stoffen, geproduceerd in de cel, of afvalstoffen van fagocytose buiten de cel gebracht. Het materiaal gaat daarbij in blaasjes naar de rand van de cel, waar het blaasjesmembraan samensmelt met het celmembraan, openspringt en vervolgens materiaal afgeeft.
• Transportmechanismen


  • Passief transport
  • Actief transport
• Passief transport: Cel verbruikt geen energie, deeltjes verplaatsen zich van hoge naar lage concentratie
• Actief transport: Cel verbruikt wel energie (ATP), deeltjes verplaatsen zich van lage naar hoge concentratie
• Diffusie


  • Gewone diffusie
  • Geleide diffusie
• Via blaasjes


  • endocytose
  • Fagocytose
  • Pinocytose
  • exocytose
• De concentratie van een neutrale opgeloste stof in een bepaald type bloedcel is veel hoger dan de concentratie van die stof in het omgevende bloedplasma. Toch blijft de stof zich naar binnen in de cel bewegen.
• Actief transport


  De stof wordt tegen de concentratiegradiënt in getransporteerd
• Oplossing R is hypotoon t.o.v. oplossing S

  Water verplaatst zich via osmose naar het milieu met de hoogste concentratie aan opgeloste stoffen

  
• Cellen


  • hypotoon
  • isotoon
  • hypertoon
• Bij een ongeboren baby wordt zuurstofgas getransporteerd van het bloed van de moeder naar dat van de foetus via de placenta