Upload
lydat
View
223
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
METABOLISME
És el canvi o transformació d’unes molècules en altres
mitjançant un conjunt de reaccions químiques que
tenen lloc dins de la cèl·lula
FINALITAT:-Obtindre i renovar les biomolècules i bioelements que
formen les estructures cel·lulars créixer, reparar...
-Obtindre energia per al manteniment de la vida
Metabolisme
• CATABOLISME reaccions que transformen molècules orgàniques complexes en altres més senzilles, alliberant energia
• ANABOLISME reaccions que transformen molècules senzilles en molèc orgàniques complexes, requereixen energia
Característiques de les reaccions químiques
• 1. Les reaccions químiques s’organitzen en rutes (unes a continuació de les altres) de forma que els productes d’una són els substrats de l’altra
ABCDEF
• 2. En moltes reaccions hi ha un pas d’electrons d’uns àtoms o molècules a altres reaccions oxidació-reducció (redox)
• 3. L’alliberament o consum d’energia està acoplat a la sintesi o hidròlisi (trencament) d’una molècula anomenada ATP.
L’E captada pels éssers vius (autòtrofs o heteròtrofs) NO s’utilitza directament sino que s’emmagatzema en forma d’ATP
• 4. Per a que una reacció tinga lloc s’han d’activar els substrats, és a dir, hi ha que donar-los energia = energia d’activació.
Hi han unes substàncies que faciliten que es done la reacció perquè disminueixen l’E d’activació catalitzadors = ENZIMS
ACCELEREN LES REACCIONS
ANABOLISME
Les cèl.lules duen a terme un gran nombre de processos anabòlics: biosíntesi de glucosa per gluconeogènesi, biosíntesi d’aa no essencials, d’àc.grassos, glucògen a partir de glc...
ANABOLISME AUTÒTROF FOTOSÍNTESI
E llum E química (ATP i NAPDH)
aigua compostos
CO2 + sals minerals orgànics + O2senzills (glc,aa)
compostos
complexos
http://www.bionova.org.es
/animbio/anim/fotosintesis
.swf
1. Fase lluminosa (en presència de llum)
L’E de la llum es captada pels pigments fotosintètics
alliberaran e-
passaran per una cadena de transport d’e-
Reduiran el NADP+ a NADPH Síntesis d’ATP (fotofosforilació
Pigments:
– Clorofil·la a i b absorbeixen llum roja i blava
– Carotenoides absorbeixen llum verda i blava
– Ficobilines llum groga i verda (sols en algues i bact)
• Els pigments s’agrupen formant fotosistemes (PS) que es troben a la memb del tilacoide
• Formats per:
Complexe antena centenars de pigments units que dirigixen l’E cap a
Centre de reacció molec de clorofil.la (s’excita i transferix e-)
Dador d’e- Acceptor primari d’e-
• 2 tipus de PS:
– PSI (PS700)
– PSII (PS 680)
• Quan els fotons de la llum incideixen sobre la clorofil·la del centre de reacció, impulsa els e- d’un nivell energètic més baix a un més alt Ara eixe e- ja pot ser captat per l’acceptor primari i d’ahí a la cadena de tte d’e-
Factors que influixen a la fotosíntesi
1) [CO2] si la llum és constant, a més CO2 més intensitat en la fotosíntesi, ja que més es fixará al C. Calvin. Fins a un límit on s’estabilitza
2) Al augmentar la intensitat de llum augmenta la fotosíntesi fins a un màxi que és característic de cada espècie.
3) Color de llum Si s'il·lumina amb llum >680nm el PSII no actuarà ↓ act fotosintètica
• 4) Temperatura:
– Hi ha plantes adaptades a climes càlids i a climes freds. Si la intensitat de llum és adequada, el valor de Tª a la que la fotosíntesi serà màxima dependrà del valor òptim d’activitat dels EZ que intervenen
– Per damunt d’aquest valor l’activitat EZ disminueix i per tant el rediment energètic
– A més un ↑de Tª suposa ↑ de l’act oxigenasa de la rubisco
5) Humitat quan el temps és molt sec els estomes es tanquen ↓ *CO2] ↓ act fotosint
6) [O2] a major
concentració d’O2
menor serà la intensitat
fotosintètica degut a
que es produirà
fotorrespiració
• En plantes tropicals, per evitar la pèrdua d’aigua, les plantes tanquen els estomes augmente la [O2] dins
Problema
• El enzim RUBISCO que catalitza la fixació del CO2 en el C.Calvin, si la [O2] és alta deixa de catalitzar aquesta reacció (s’atura el C.Calvin) i comença a fer una reacció anomenada FOTORRESPIRACIÓ
Si [CO2] > [O2] fixa CO2 al C. Calvin
• RUBISCO
Si [O2] > [CO2] fa la fotorrespiració
SOLUCIÓ en PLANTES C4 (dacsa, cereals,...)
- Tenen una estructura foliar particular que permet captar el
CO2 en unes cèl·lules (mesòfil) i passar-li’l a les cèl·lules
que envolten la beina (on es farà el cicle de Calvin) per a
que en aquestes la [CO2] no baixe no fotorrespiració
Cèl.lules del
mesòfil (en
pallissada)
Feix vascular Feix vascular
Cèl.lules
mesòfil
Cèl.lules
envolvents
de la beina
Cèl.lules
envolvents
de la beina
Cèl.lules
mesòfil
• El CO2 es captat a les cèl.lules del
mesòfil (mentre els estomes estan
oberts) i es fixen en una molec de PEP
per a formar AOA (4 at de C)
• Aquest es redueix a àc. màlic, entra en
les cèl.lules envoltants de la beina on
es tranforma en àc. pirúvic i allibera un
CO2
• Aquest CO2 serà reduït al cicle de
Calvin
• L’àc. pirúvic torna a les cèl.lules del
mesòfil on es transforma en PEP
consumint un ATP
Per això es diuen
plantes C4
• SOLUCIÓ en PLANTES CAM (crassulàcees del desert)
- En aquest cas la separació entre la fixació de CO2 i el cicle de Calvin no és en l’espai, sinó en el temps:
Tipus de fotosintesi
• Fotosíntesi oxigènica:
– el dador d’e- és l’aigua
– es genera O2
– en plantes i cianobacteris
• Fotosíntesi anoxigènica
– Al no tindre cloroplasts es produeix a la memb plasm
– Els pigments són bacterioclorofil.les que s’agrupen en un sol PS
– el dador d’e- és un compost inorgànic com el H2S o el lactat per tant NO es genera O2
– en: bactèries verdes del sofre H2S o H2
bactèries porpres del sofre H2S
bactèries porpres no del sofre lactat, piruvat…
La que acabem
d’explicar
Altre procés anabòlic: Quimiosíntesi
L’energia per al cicle de Calvin NO ve de la llum sino de
reaccions químiques redox:
Compost inorg reduït CO2 + H2O
ATP + NADH C. Calvin
Compost inorg oxidat glucosa
NH3 NO2- : Nitrosomones
NO2 NO3- : Nitrobacter
H2S S : Sulfobactèries
Fe+2 Fe+3 : Ferrobactèries
-Sols en procariotes
- Són aeròbis: utlitzen O2 com a
últim acceptor d’e-
-Utilitzen el C.Calvin
CATABOLISME RESPIRACIÓ
• La degradació de qualsevol biomolecula pot suministrar energia; l’elecció no depén tant de la seua capacitat energètica com de la facilitat que supose la seua utilització
• La molecula més emprada és la glucosa
GLICOLISI
Degradació glucògen
o midó GLUCOSA
Gluconeogènesi
C.Calvin 2 ATP FASE
PREPARATORIA
2 ADP
2 G3P
2 NAD+ + 4 ADP
2 NADH + 4 ATP
2 piruvat
BALANÇ: 1 glucosa 2 piruvats + 2 ATP + 2 NADH
Al citoplasma
• Per a que la glicolisi continue el NAD+ s’ha de regenerar Per a açò el pirutvat s’haurà de degradar per diferents camins, segons la disponibilitat d’oxígen i el tipus de cèl.lula:
– En condicions aeròbies respiració aeròbia
– En concicions anaeròbies fermentacions o respiració anaeròbia (sols en microorg)
Via 1: RESPIRACIÓ AEROBIA
1. Formació de 2 piruvat
Acetil-CoA 2 NAD+
2 NADH
2 Acetil-CoA
BALANÇ:
2. C. Krebs 2 Acetil-CoA
4 CO2
6 NADH
2 FADH2
2 ATP
Matriu
mitocondrial
3. Totes les molècules de poder reductor (NADH i FADH2) generades en la glicolisi i a les 2 primeres fases de la respiració aeròbia s’oxidaran (es transformaran en NAD+ i FADH+) gràcies a la cadena de transport d’e-
Via 2: RESPIRACIÓANAERÒBIA
• En alguns grups de bacteris l’acceptor final NO és l’O2 sinó que és una altra molècula inorgànica del medi:
– nitrat nitrit, amoníac o nitrogen gasos
– sulfat sofre o sulfhídric
– CO2 metà
Via 3: FERMENTACIONS (cond anaeròbies i normalment en microrganismes)
Fermentació alcohòlica Fermentació làctica
Casos particulars
• Les cèl.lules musculars poden fer una fermentació làctica quan fem un esforç prolongat i hi ha una manca d’aire (d’O2)
Cicle
de
Cori
• Els glòbuls rojos al no tindre mitocòndries obtenen l’energia fent fermentació làctica
• Les cèl.lules del parènquima NO poden fermentar, per tant si no poden fer la respiració, moren
CATABOLISME DE LÍPIDS
• Es troben emmagatzemats en forma de triglicèrids al TXT ADIPÒS
triglicèrids
Àcids grassos glicerina
MÚSCULS FETGE
Àc. grassos glicerina
Acetil-CoA Cicle de Krebs glucòlisi
Β-oxidació
gluconeogènesi
SANG
LIPÒLISI
(Lipases)
G3P
Catabolisme ac grassos
1. Activació dels ac grassosunió de l’àc gras a una molec de CoA per a donar Acil-CoA
La molècula Acil-CoA ha de travessar la memb mitext i int fins a la matriu mitocondrial gràcies a una molèc mediadora del transport: carnitina
ATP AMP
Conta com a
2 ATP
2. β-oxidació degradació per etapes dels àc grassos: - cels animals matriu mit o peroxisomes
- cels vegetals i llevats peroxisomes Acil-CoA
1. Deshidrogenació
3. Deshidrogenació
2. HidratacióCadena
de
transport
d’e-
Cicle
de
Krebs
Tornarà a entrar en el
cicle fins a que tot l’àcid
gras s’haja degradat
Quantes voltes donarà ??
(Nº at de C /2 ) -1
Quantes molècules d’AcetilCoA
generarà?
Nº at de C / 2
Balanç energètic net??
CATABOLISME DE PROTEÏNES
• Solament actuaran com a combustible quan les cèl.lules no disposen d’altres biomolèc de les que obtindre energia (dejú, exercici molt prolongat)
• Es produeix en lisosomes o proteosomes
PROTEÏNES
proteases
aa
Formar altres rutes degradació per a
proteïnes metabòliques produir energia
Degradació d’aa
1. Separar els grups NH2 de la resta del aa
- Transaminació: passant el grup NH2 al àcid α-cetoglutàric que formarà àc glutàmic
- Desaminació oxidativa: li lleva el grup NH2 al ac glutàmic per a reciclar l’àc α-cetoglutàric
aa cetoàcid
NH2
àcid α-cetoglutàric àcid glutàmic
NH4+
NADH
S’excreta en forma de:
NH4+ (amoniotèlics),
urea (ureotèlics) o
àcid úric (uricotèlics
C. Krebs