Stofwisseling

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Stofwisseling of metabolisme (uit het Grieks: μεταβολισμός "metabolismos" = verandering of omzetting) is het geheel van biochemische processen die plaatsvinden in cellen en organismen. Enzymen spelen bij de omzettingen een centrale rol. Er wordt gewoonlijk onderscheid gemaakt tussen de opbouw van stoffen met gebruik van energie (anabolisme) en de afbraak van complexere stoffen waarbij energie weer vrijkomt (katabolisme).

Functies van de stofwisseling[bewerken]

De stofwisseling heeft onder meer de volgende functies

  • Het vastleggen van zonne-energie of chemische energie door de aanmaak van reservestoffen
  • Het vrijmaken van energie uit o.a. opgenomen stoffen en reservestoffen
  • De opname van stoffen
  • Het gebruik van bouwstoffen en energie als bron voor alle biologische processen
  • Het verwerken van afvalstoffen
  • Een bepaald teveel aan opbouwstoffen elimineren

Katabolisme en anabolisme[bewerken]

Katabolisme[bewerken]

Katabolisme is de afbraak van organische stoffen, daarbij wordt energie vrijgemaakt. Het heeft betrekking op de verschillende manieren van stofwisseling in een cel, waarbij grote moleculen (polymeren, zoals polysacharide, lipiden, nucleïnezuren en proteïnen) worden afgebroken in kleinere moleculen (monomeren, zoals monosachariden, vetzuren, nucleotiden en aminozuren). Bij deze reactie komt energie vrij, waardoor de reactie een vorm is van celademhaling, dissimilatie, of verbranding. Dit is een vorm van dissimilatie ofwel verbranding.

Anabolisme[bewerken]

Anabolisme of biosynthese is de opbouw van organische stoffen, waarbij energie wordt gebruikt of wordt vastgelegd, zoals in ATP, NADPH, koolhydraten en biopolymeren. De energie wordt geleverd door licht (zoals bij fotosynthese) of door redoxreacties bij chemosynthese. Het heeft betrekking op de reeks metabole routes waardoor uit macromoleculen kleinere eenheden moleculen worden gevormd.[1] Dit is een vorm van assimilatie. Anabolisme maakt deel uit van het proces waarbij weefsels en organen zoals spieren en botten worden opgebouwd. Dit gebeurt dankzij de groei en celdifferentiatie.

Bij de verschillende organismen is er een grote variatie aan metabolische processen, waarnaar ze kunnen worden ingedeeld. Belangrijke indelingscriteria zijn:

  1. de herkomst van de energie die nodig is om de processen te doen plaatsvinden,
  2. de elektronendonor, die betrokken is bij bovenstaande processen,
  3. de herkomst van de benodigde koolstof voor de opbouw van organische stoffen, zoals bouwstoffen, enzymen, reservestoffen.
Energiebron Licht foto- -troof
Redoxreactie chemo-
Elektronendonor Organische verbinding organo-
Anorganische verbinding litho-
Koolstofbron Organische verbinding hetero-
Anorganische verbinding auto-

Energiebron[bewerken]

Fototroof[bewerken]

Een organisme is fototroof als het in staat is om met behulp van licht als energiebron en de opname van anorganische stoffen te leven. Het woord is afgeleid van de Oudgriekse woorden φως phos = het licht + τροφή trophé = de voeding.
De lichtenergie wordt bij fototrofe organismen vastgelegd door fotosynthese en hoofdzakelijk gebruikt voor de bouw en het vormen van energierijke reservestoffen. Daarnaast wordt de energie gebruikt voor onder andere de opname van anorganische stoffen door plantenwortels tegen de concentratiegradiënt in, het transport van stoffen, waaronder water en voor de beweging van de plant, waaronder fototropie.

Chemotroof[bewerken]

Een organisme is chemotroof als het in staat is om met behulp van chemische omzettingen als energiebron en de opname van anorganische stoffen te leven. Het is een autotroof of heterotroof organisme dat de benodigde energie verkrijgt door oxidatie van organische of anorganische verbindingen oftewel chemosynthese. De naamgeving stamt uit het Grieks. Chemo betekent "chemisch" en trophe betekent "voeding". Autos betekent "zelf" en heteros staat voor "andere".

Er zijn ook fototrofe organismen, die hun energie door fotosynthese uit licht halen.

Elektronendonor of reductor[bewerken]

Elektronendonor of reductor is een chemische stof die in een chemische reactie (redoxreactie) elektronen kan afstaan. De stof die de elektronen opneemt heet oxidator of elektronenacceptor.

Organotroof[bewerken]

Een organotroof (Grieks τροφή = voeding) organisme is een organisme dat de energiebehoefte verkrijgt uit chemische omzettingen van organische stoffen.

Lithotroof[bewerken]

Een lithotroof organisme is een organisme dat de energiebehoefte verkrijgt uit chemische omzettingen van anorganische stoffen. Het woord lithotroof is afkomstig van het Griekse woord lithos dat steen en trophe dat voeding betekent.
Onderscheiden kan worden naar koolstofbron:

  • Lithoheterotroof, waarbij organisch materiaal als koolstofbron gebruikt wordt.
  • Lithoautotroof, waarbij kooldioxide uit de lucht als koolstofbron gebruikt wordt.
  • Mixotroof, waarbij naast kooldioxide uit de lucht ook organisch materiaal gebruikt wordt als koolstofbron.

In aanvulling op deze indeling kan verder onderscheiden worden naar energiebron:

Koolstofbron[bewerken]

Naar de herkomst van koolstof voor de opbouw van de organische stoffen en het celmateriaal kan men heterotrofe organismen onderscheiden van autotrofe organismen.

Heterotroof[bewerken]

Een organisme is heterotroof, als het zijn organische celmateriaal opbouwt uit organische stoffen, gemaakt door andere organismen. Het woord "heterotroof" is afkomstig uit het Grieks en betekent letterlijk "zich van anderen voedend" (heteros - "vreemd", "een andere"; trophein - "voeden"). Een heterotroof organisme is dus afhankelijk van andere organismen: het dissimileert moleculen die oorspronkelijk door autotrofe organismen geassimileerd zijn.

De simpelste heterotrofen zijn gisten, maar ook de mens is heterotroof en wel chemo-organoheterotroof.

De vertering kan zowel in het organisme, zoals bij dieren, als buiten het organisme, zoals bij schimmels, plaatsvinden.

Autotroof[bewerken]

Autotrofe organismen zijn organismen die CO2 gebruiken als bron van koolstof voor hun cellen. Autotroof is een samenstelling van de Griekse woorden autos (zelf) en trophein (voeden). Dit betekent dat het organisme zelf voedsel kan aanmaken en het niet hoeft te betrekken van een ander organisme. Autotrofe organismen halen hun energie uit anorganische stoffen of uit zonlicht. De energie gebruiken zij om kooldioxide om te zetten in glucose. Door gebruik van de genoemde energiebronnen zal door de activiteit van autotrofe organismen de hoeveelheid organische stof toenemen.

Naar de herkomst van de benodigde energie onderscheidt men:

  • Wanneer een organisme gebruik maakt van zonlicht voor het verkrijgen van de benodigde energie voor fotosynthese, dan is het fotoautotroof.
  • Wanneer een organisme gebruik maakt van oxidatieprocessen van anorganische stoffen voor het verkrijgen van de benodigde energie, dan is het organisme chemo-autotroof.

Voorbeelden van autotrofe bacteriën zijn nitrificeerders en anammox bacteriën. Anammox bacteriën zijn aerotolerante (zuurstoftolerante) chemo-litho-autotrofe micro-organismen en behoren tot de planctomycetes.

Belangrijke stofwisselingsprocessen[bewerken]

  • Koolhydraten worden omgezet in glucose. Dit wordt in de glycolyse afgebroken tot acetyl-CoA. Glucose kan ook in andere suikers worden omgezet
  • Vetten worden omgezet in vetzuren. Ook vetzuren worden afgebroken tot acetyl-CoA, in een proces dat beta-oxidatie wordt genoemd.
  • Eiwitten worden in de lever afgebroken tot aminozuren. De aminozuren kunnen vervolgens weer gebruikt worden om nieuwe eiwitten te maken. In de aminozuuroxidatie wordt uit aminozuren onder andere weer acetyl-CoA gevormd. Maar aminozuren kunnen ook worden omgezet in allerlei andere stoffen.
  • Acetyl-CoA doorloopt de citroenzuurcyclus. Daarbij komen energierijke elektronen vrij en wordt koolstofdioxide gevormd als afvalproduct.
  • De energierijke elektronen uit de citroenzuurcyclus doorlopen de oxidatieve fosforylering. De energie uit deze elektronen wordt gebruikt voor het genereren van ATP, de belangrijkste energiebron voor de cel.
  • Vitaminen spelen vaak een rol bij diverse stofwisselingsprocessen.

Metabolieten[bewerken]

Strikt genomen zijn metabolieten de producten van stofwisselingsprocessen. De term metabolieten wordt echter meestal alleen gebruikt voor kleine moleculen, zoals glucose en aminozuren.

Er wordt soms ook een onderscheid gemaakt tussen primaire en secundaire metabolieten. Zo zijn de aminozuren waaruit eiwitten worden opgebouwd voorbeelden van primaire metabolieten, maar het alkaloïde nicotine daarentegen een secundaire metaboliet in bepaalde planten. Secundaire metabolieten bij planten zijn plantenstoffen (metabolieten) die niet direct betrokken zijn bij primaire processen (zoals fotosynthese, citroenzuurcyclus, eiwitsynthese). Ze zijn niet direct noodzakelijk voor het overleven van het organisme, maar dragen wel bij tot zijn overlevingskansen.

Metabolisme (Grootheid M)[bewerken]

Metabolisme wordt ook als rekenwaarde gebruikt in de klimaattechnologie, om de warmteafgifte van een mens te bepalen is er voor het metabolisme een grootheid in het leven geroepen.

Het Metabolisme varieert met de activiteit van een persoon en wordt uitgedrukt in de eenheid met, waarbij geldt dat 1met=58,2 Watt.

De met is gedefinieerd als de geproduceerde warmte per m^2 gemiddeld persoon in rust. De gemiddelde persoon heeft een oppervlakte van 1,8 m^2. De gemiddelde warmteproductie per persoon ligt dus op 105Watt.

Zie ook[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. (en) de Bolster, M.W.G. (1997). "Glossary of Terms Used in Bioinorganic Chemistry: Anabolism". International Union of Pure and Applied Chemistry. http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/bioinorg/AB.html#20. Retrieved 2007-10-30.
Icoontje WikiWoordenboek Zoek stofwisseling op in het WikiWoordenboek.
Icoontje WikiWoordenboek Zoek metabolisme op in het WikiWoordenboek.