Celstofwisseling: fotosynthese, verbranding en enzymen

De stofwisseling van cellen

Een cel neemt stoffen op, maakt daar andere stoffen van en geeft stoffen af. Samen zijn al die omzettingen de stofwisseling. Dit proces gaat onafgebroken door, in elke levende cel. Dus ook een willekeurige cel in je pink is voortdurend bezig met stofwisseling.

Cellen hebben onder andere bouwstoffen en brandstoffen nodig. Bouwstoffen gebruiken ze om te groeien en om beschadigde delen te vervangen; eiwitten zijn een typisch voorbeeld. Brandstoffen, zoals glucose, bevatten energie, die de cel kan gebruiken om bepaalde taken uit te voeren. Andere energierijke stoffen zijn zetmeel en vetten.

Bij sommige omzettingen in cellen is energie nodig. Het kost jouw lichaam bijvoorbeeld energie om eiwitten te maken. Die energie komt uit andere omzettingen die juist energie opleveren, zoals de verbranding van glucose of een andere brandstof.

Wat is fotosynthese?

Groene planten maken zelf glucose. In de bladeren zitten cellen met bladgroenkorrels. Die zijn trouwens ook echt groen, want bladgroen is een groene kleurstof. En het bladgroen zorgt niet alleen voor kleur, maar het vangt ook licht op. Met die lichtenergie maakt de plantencel uit koolstofdioxide en water twee nieuwe stoffen: glucose en zuurstof.

In deze reactievergelijking staan licht en bladgroen niet genoemd. Bladgroen wordt niet verbruikt; het is alleen nodig om de reactie te laten plaatsvinden. Licht is geen stof, dus het hoort niet in een reactievergelijking. Licht is echter wel onmisbaar, want het levert de energie voor de reactie. In sommige boeken zie je ook wel dat licht en bladgroen boven de pijl staan, om aan te geven dat ze bij de reactie horen.

Als de plant glucose heeft gemaakt, kan hij daar diverse dingen mee doen: direct gebruiken als brandstof, opslaan voor later als zetmeel, of er andere stoffen van maken, zoals de cellulose in de celwanden.

Fotosynthese gebeurt alleen in cellen met bladgroenkorrels, dus vooral in de bladeren en in groene stengels. In de wortels gebeurt het niet. Daar komt geen licht en zit geen bladgroen. En omdat er licht voor nodig is, ligt de fotosynthese ’s nachts stil.

Verbranding maakt energie beschikbaar

In glucose zit energie opgeslagen, maar een cel kan die pas gebruiken als de glucose wordt afgebroken. Dat gebeurt bij de verbranding. De cel laat glucose reageren met zuurstof. Daarbij komt energie uit glucose beschikbaar en blijven koolstofdioxide en water over.

Bij deze verbranding komt, naast koolstofdioxide en water, ook nog energie vrij. Maar let op: verbranding in een cel lijkt niet op een vuurtje. Er is geen vlam en de energie komt stap voor stap vrij, met hulp van enzymen. Bij planten, dieren en mensen vindt verbranding in levende cellen dag en nacht plaats.

Fotosynthese en verbranding vullen elkaar aan

Fotosynthese en verbranding vormen eigenlijk een kleine kringloop: de stoffen die daarbij nodig zijn en ontstaan, sluiten op elkaar aan. Bij fotosynthese maakt een groene plantencel glucose en zuurstof uit koolstofdioxide en water, met licht als energiebron. Bij verbranding gebruiken cellen glucose en zuurstof, en komen koolstofdioxide, water en energie vrij. Planten kunnen koolstofdioxide en water daarna weer gebruiken bij fotosynthese.

Bijna alle energie in levende organismen komt uiteindelijk van de zon. Fotosynthese legt een deel daarvan vast in glucose. Daardoor levert fotosynthese de energierijke stoffen waarop de meeste voedselketens steunen. Ook zorgt het voor de zuurstof die andere organismen nodig hebben voor de verbranding. Stel bijvoorbeeld dat je net een appel hebt gegeten. Als je de glucose uit de appel verbrandt in je spieren, is de energie die daarbij vrijkomt, uiteindelijk afkomstig van de zon. Die glucose heeft de appelboom immers gemaakt met behulp van energie uit zonlicht. En dat geldt ook voor de zuurstof die je inademt om de glucose te kunnen verbranden.

Wat doen enzymen precies?

Veel omzettingen in een cel zouden zonder hulp niet mogelijk zijn, of zo langzaam verlopen dat de cel er weinig aan heeft. Om dat probleem op te lossen bestaan er enzymen. Dat zijn stoffen die bepaalde reacties mogelijk maken en versnellen.

Elk enzym past maar op één soort stof (of soms iets meer dan één). Die stof past in het enzym zoals een sleutel in een slot, en daarom heet dit het sleutel-slotprincipe. Past de stof niet, dan gebeurt er niets. Een cel heeft daarom heel veel verschillende enzymen, soms wel duizenden, elk voor een eigen reactie.

Bij de reactie wordt het enzym zelf niet opgebruikt. Zodra de reactie klaar is, kan het enzym weer helpen bij een nieuwe reactie. Wel is een enzym gevoelig voor temperatuur. Wordt het te heet, dan verandert de vorm van het enzym en past de stof er niet meer in. Vaak is deze verandering blijvend: het enzym werkt nooit meer, ook niet als het is afgekoeld.

Fotosynthese, verbranding en enzymen zijn heel belangrijk voor cellen. Ken je de grondstoffen, de producten en de rol van enzymen, dan heb je de basis van de celstofwisseling te pakken. Wil je daarmee oefenen, check dan onze oefentoetsen voor biologie onderbouw!

Deel deze pagina met je vrienden