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 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-

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 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

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