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

• Tipus de metabolismes als èssers vius:

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

ATP (adenosín TRIfosfat)ADP (adenosín DIfosfat)

AMP (adenosín

MONOfosfat)

E E

• 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 reacciómolec de clorofil.la (s’excita i transferixe-)

Dador d’e- Acceptor primari d’e-

• 2 tipus de PS:

– PSI (PS700)

– PSII (PS 680)

• Quan un fotó de llum es captat per una molècula del complex antena, un e- és impulsat cap a un orbital més energètic açò afavoreix la transferència d’E a una molècula propera reacció en cadena fins que l’E arribe a la clorofil·la del centre de reacció allibera un e- que és captat per l’acceptor primari i d’ahí a la cadena de tte d’e-

• La clorofil·la del centre de reacció rebrà un e- (ja que ha quedat en un menys) d’un dador d’e-

Transport lineal

2 e- que passen pel complex b-f 2H+

3H+ 1 ATP Fotofosforilació

Transport cíclic

• No obtenim NAPDH, però sí ATP

2. Fase

obscura (no

depen de la

llum)

Estroma

Factors que influeixen a la fotosíntesi

1) [CO2] si la llum és constant:

- El CO2 és un factor limitant si no hi ha, la fotosíntesi s’atura ja que és un substrat fonamental al C. Calvin

- A més CO2 més intensitat en la fotosíntesi, ja que més

es fixarà 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

– Amb Tª majors o menors d’aquest valor òptim, 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

Genera un problema en les

plantes que viuen en

ambients càlids

• En plantes tropicals, per evitar la pèrdua d’aigua per transpiració, les plantes tanquen els estomes

augmente la [O2] dins la cèl.lula

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 anomenadaFOTORRESPIRACIÓ

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 (crassulàcies 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 fotosíntesi

• 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 (equivalent en pot redox al PSI)

– 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 dador d’e-: H2S o H2

bactèries porpres del sofre dador d’e-: H2S

bactèries porpres no del sofre dador: lactat, piruvat..

La que acabem

d’explicar

Avantatge evolutiu!!

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 + NADPH 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

• La degradació de qualsevol biomolècula pot subministrar energia; l’elecció no depèn tant de la seua capacitat energètica com de la facilitat que supose la seua utilització

La molècula més emprada és la glucosa

CATABOLISME DE GLÚCIDS

Visió general del CATABOLISME DE GLÚCIDS

2ATP

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

Glicòlisi

FASE

PREPARATÒRIA

Degradació de glicogen

Gluconeogènesi

Cicle de Calvin

Degradació de midó

GLUCOSA

• 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 CO2

2 Acetil-CoA

BALANÇ:

2. C. Krebs 2 Acetil-CoA

4 CO2

6 NADH

2 FADH2

2 ATP

Matriu

mitocondrial

Co A

https://www.you

tube.com/watch

?v=LeyUnJx0G

Ck

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-

2 H+ 1 ATP

1 NADH 6 H+ 3 ATP 1FADH2 4H+

2 ATP

Via 2: RESPIRACIÓ ANAERÒBIA

• 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

• Es generen menys ATP que en la respiració aeròbia

Via 3: FERMENTACIONS En cond anaeròbies i normalment en microorganismes

L’acceptor d’e- és una molècula orgànica

Fermentació alcohòlica Fermentació làctica

(llevat =Sacharomyces cerevisae) (bacteri=Lactobacillus)

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 grassos unió de l’àc gras a una molec de CoA per a donar Acil-CoA

2. Entrada a la matriu mitocondrial La molècula Acil CoA ha de travessar la memb mit ext i int fins a la matriu mitocondrial gràcies a una molècmediadora del transport: carnitina

ATP AMP

Conta com a

2 ATP!!

3. 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’Acetil-CoA

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

+

2. Els cetoàcids resultants es degraden i donen lloc a piruvat, Acetil-CoA o intermediaris del Cicle de Krebs, per tant es degraden en aquest cicle