Tema 1Enzims

2n de biologia

El metabolisme cel·lular

• Concepte de metabolisme– Relació entre la matèria (el diòxid de carboni i la matèria

orgànica) i l’energia (la llum i les reaccions químiques)– Concepte d’autopoiètic

• Concepte de vies metabòliques– (Metabòlits)

• Substractes---(enzims)---Productes

• Tipus de metabolisme– Catabolisme– Anabolisme

Tipus de metabolismeReaccions catabòliques Reaccions anabòliques

De molècules complexes a molècules senzilles

De molècules senzilles a molècules complexes

Ens dona energia que es desprèn per a la cèl·lula

Ens gasta energia que queda atrapada en els nous enllaços moleculars. Necessita energia

Són reaccions de degradació (oxidació) Són reaccions de síntesi (reducció)

Es parteix de substrats diferents Es parteix dels mateixos substrats

Hi ha els mateixos productes:-àcid pirúvic.-diòxid de carboni-aigua-etanol

Hi ha diferents productes

Hi ha convergència de productes Hi ha divergència de productes

Adenosinatrifosfat

• Concepte de l’ATP (energia immediata)Quan s’hidrolitza:

-ATP+Aigua=ADP+Pi+Energia (7,3Kcal/mol)-ADP+Aigua=AMP+Pi+Energia (7,3Kcal/mol)

Quan es fa la síntesis:-Fosforilació a nivell de substrat És la síntesi de l’ATP, gràcies a l’energia despresa per una molècula en el procés del catabolisme. Intervenen uns enzims que són del grup de les quinases.

-Per mitjà d’enzims del grup de les ATP-sintetases En els mitocondris hi ha uns enzims que es diuen ATP- sintetases encarregats de la síntesis de

l’ATP.

Grans quantitats d’energia emmagatzemada a nivell molecular.

• Energia al llarg del temps:Vegetals MidóAnimalsGlicogen (cèl·lules musculars i fetge)Triacilglicèrids (teixit adipós)

Classificació dels organismes segons el seu metabolisme

Fotoautòtrofs o fotolitòtrofs

Llum

Diòxid de carboni

Plantes, algues, cianobacteries i

bactèries

Fotoheteròtrofs o fotoorganòtrofs

Llum

Matèria orgànica

Bacteris porpres no de

sofre

Quimioautòtrofs o quimilitòtrofs

Reaccions químiques

Diòxid de carboni

Bacteris nitrificants

Quimioheteròtrofs o

quimiorganòtrofs

Reaccions químiques

Matèria orgànica

Animals , fongs, protozous i

bacteris

Control del metabolisme

• Organismes unicel·lulars– Enzims

• Organismes pluricel·lulars– Enzims– Hormones, sistema endocrí.

Els enzims

• Concepte de biocatalitzador• Concepte d’enzim– Ribozim– Enzim

• Enzim proteic• Holoenzim: Apoenzim+Cofactor

– Cofactors inorgànic– Cofactor orgànic=Coenzim

» Coenzims més importants:• ATP• NAD+,NADP+• Coenzim A(CoA)• Les vitamines

Característiques dels enzims• Exclusives d’ells

1. Són molt específics( només actuen sobre una reacció concrfeta)2. Treballen a temperatura de l’ésser viu (ambient)3. Són molt actius ( augmeten la velocitat de la reacció més que els

químics)4. Tenen un pes molecular alt.

• També les tenen els catalitzadors químics1. En concentracions petites augmenten la velocitat de la reacció,

en menys temps més producte.2. No es consumeixen durant la reacció. Quan acaba la reacció

tenim les mateixes molècules d’enzims que a l’inici.

Com treballa un enzim I?• Podem tenir un sol substrat o dos substrats.• Parts d’un enzim segons els tipus d’aminoàcids.

– AA estructurals (No formen part del centre actiu)

– AA de fixació (Estableixen enllaços febles amb el substrat) (Centre actiu)

– AA catalitzadors (Estableixen enllaços febles i forts amb el substrat ( covalents) i el transformen) (Centre actiu)

• Característiques del centre actiu:– És una part molt petita del volum total de l’enzim– Té una estructura tridimensional on es pugui enganxar el substrat.– Format per aminoàcids(AA) que presenten afinitat química pel

substract.

Com treballa un enzim II?• L’especificitat dels enzims: (clau al pany) (guant a la mà)

– Especificitat absoluta ( Un enzim tan sols un substrat )

– Especificitat de grup (Un enzim reconeix un grup de molècules)

– Especificitat de classe (Un enzim reconeix un enllaç)

• La cinètica de l’activitat enzimàtica.– Si la concentració de l’enzim és constant, i s’ha augmenta la concentració de

substrat. Augmenta la velocitat de reacció, per què hi ha més substrat que troba les molècules de l’enzim.

– Però això té un límit. Hi ha un moment que la velocitat de la reacció no creix més, ja és la màxima. I això passa perquè totes les molècules de l’enzim estan en contacte amb les molècules de substrat. Això s’anomena la saturació de l’enzim.

– Hi ha un relació matemàtica, que estudia aquesta reacció. És la relació matemàtica de Michaelis-Menten

Com treballa un enzim III?

• Factors que afecten l’activitat enzimàtica:– La temperatura– El Ph– Inhibidors• Irreversible o enverinament de l’enzim (és permanent)

• Reversible ( s’impedeix temporalment)– Reversible competitiva. (l’inhibidor és semblant al substrat, la

disminució de la velocitat de reacció és proporcional a la concentració d’inhibidor)

– Reversible no competitiva.( l’inhibidor, no deixa separar-se els productes o impedeix l’accés del substrat a l’enzim)

Els enzims al·lostèrics• Concepte d’enzim al·lostèric

– Configuració activa.– Configuració inactiva– Centre regulador, lligand. Transició al·lostèrica

• El cooperativisme– Protòmers– Lligand: activador– Estat inhibit/ estat catalític.

• La regulació de les vies metabòliques1. Augmentant o disminuint la síntesis dels enzims, a partir del DNA. (molts enzims duren

poques hores)

2. L ’al·losteria1. Regulació per retroinhibició o inbició feed-back (l’enzim està actiu sinó hi ha producte )

2. Regulació per inducció enzimàtica (l’enzim està inactiu i quan apareix el substrat l’activa)

Disposició dels enzims dins de la cèl·lula

• Compartimentació: Gràcies a la separació que fan les membranes, hi ha vies metabòliques separades perquè no es relacionin.

Ex: síntesi d’àcids grassos es fa en el citoplasma.Ex: la degradació dels àcids grassos es fa dins del mitocondri.

• Complex multienzimàtic:Els enzims s’associen en una macromolècula, d’aquesta manera és més efectiva la seva tasca, que si estiguessin dispersos pel citoplasma.

Ex:piruvat deshidrogenasa.

• Inclusió a les membranes:Hi ha enzims que estan ordenats dins de les membranes, produint reaccions en cadena

Ex: cadena respiratòria dins de les membranes mitocondrials.

Cofactors orgànics I• Els coenzims

– Oxidació-reducció ( NAD+, NADP+)– Transferència (Acetil-CoA)

• Les vitamines:– Són glúcids i lípids.– Els animals les obtenen per la dieta directament o en forma de

provitamines (A i D).– La flora intestinal fa síntesis de vitamines (K, B).– S’alteren amb facilitat per canvis de temperatura, llum, o magatzems

prolongats.– Tipus de vitamines:

• Vitamines liposolubles (A,D,E i K)• Vitamines hidrosolubles ( B i C)

Cofactors orgànics II

Solubles en dissolvents orgànics

En els animals es troben en el teixit adipós

Tipus de vitamines•Vit A: protegeix els epitelis i per

la vista•Vit D: regula l’absorció de calci•Vit E: és antioxidant•Vit K: Ajuda a la coagulació de la

sang.

Vitamines liposolubles

Són solubles en aigua

Es troben en dissolució en sang, no en fem magatzem. Les excretem per l’orina

Tipus de vitamines•Vit B: En són 8, intervenen en

moltes vies metabòliques.•Vit C: síntesis de col·lagen

Vitamines hidrosolubles

Nomenclatura del enzims:

• Nomenclatura: -El nom del substrat + el nom del coenzim s’hi ha + la funció que fa acabat en asa.

Ex: malonat-CoA-transferasa.-Antigament es deien el nom del substrat acabat en asa i ja està.

Ex: maltasa

Classificació dels enzims segons la seva funció:

Oxidoreductasa• Deshidrogenases (separen

àtoms d’hidrogen del substrat)• Oxidases (agafen electrons del

substrat)

Transferases• canvien de substrat radicals

sense que quedin lliures

Hidrolases• trenquen enllaços quan

intervé una molècula d’aigua que també es trenca, OH i H

Liases• separen grups sense la

intervenció d’aigua, originen enllaços dobles o afegeixen grups amino ....

Isomerases• Intercanvien la posició d’una

part de la molècula per una altre de la mateixa molècula

Ligases o sintetases• fan la unió de molècules amb

l’energia proporcionada per la desfosforilació d’un ATP