Leerdoelen
Aan het eind van dit hoofdstuk zul je kunnen:
- Energiescheppende processen binnen verschillende celtypen vergelijken.
Alle levende organismen hebben energie nodig om hun levensprocessen uit te voeren. Energie, zoals je eerder in het hoofdstuk over enzymen hebt geleerd, is het vermogen om arbeid te verrichten of een bepaalde verandering teweeg te brengen. Je bent bekend met of hebt geleerd over veel processen waarvoor energie nodig kan zijn:
- Beweging
- Reproductie
- Het handhaven van de homeostase van veel verschillende omstandigheden
- Verwerven en verteren van voedsel
- Produceren van eiwitten
Net zoals levende wezens voortdurend voedsel moeten consumeren om hun energievoorraden aan te vullen, moeten cellen voortdurend meer energie produceren om de energie aan te vullen die wordt gebruikt door de vele energievragende chemische reacties die voortdurend plaatsvinden. Alle chemische reacties die in de cel plaatsvinden, inclusief die waarbij energie wordt verbruikt of opgewekt, worden samen het metabolisme van de cel genoemd.
Een levende cel kan geen grote hoeveelheden vrije energie opslaan. Vrije energie is energie die niet in moleculen is opgeslagen. Een teveel aan vrije energie zou leiden tot een toename van de warmte in de cel, waardoor enzymen en andere eiwitten zouden denatureren, en de cel zou worden vernietigd. In plaats daarvan moet een cel in staat zijn energie veilig op te slaan en alleen vrij te geven voor gebruik wanneer dat nodig is. Levende cellen doen dit met behulp van ATP, dat kan worden gebruikt om in elke energiebehoefte van de cel te voorzien. Hoe? Het functioneert als een oplaadbare batterij.
Wanneer ATP wordt afgebroken, komt er energie vrij. Deze energie wordt door de cel gebruikt om arbeid te verrichten. Bijvoorbeeld, bij de mechanische arbeid van het samentrekken van spieren levert ATP energie om de samentrekkende spiereiwitten in beweging te brengen.
ATP is een complex ogende molecule, maar voor onze doeleinden kun je het zien als een oplaadbare batterij. ATP, de volledig opgeladen vorm van onze batterij, bestaat uit drie fosfaten (het “TP”-deel van ATP betekent “tri fosfaat”) die zijn gebonden aan een suiker en een adenine (het “A”-deel van ATP) (figuur 1). Wanneer het laatste fosfaat van het ATP wordt afgebroken, komt er energie vrij. Het resultaat is een enkel fosfaat en een molecuul met de naam ADP (“D” staat voor “di”, wat twee betekent).
Er is een grote hoeveelheid energie nodig om een molecuul met ADP op te laden tot ATP. Deze energie wordt opgeslagen in de binding tussen het tweede en derde fosfaat. Wanneer deze binding wordt verbroken, komt de energie vrij op een manier die de cel kan gebruiken.