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

Transcripción

1 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

2

3 Tipus de metabolismes als èssers vius:

4 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

5

6 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 A B C D E F 2. En moltes reaccions hi ha un pas d electrons d uns àtoms o molècules a altres reaccions oxidacióreducció (redox)

7 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

8 E E ATP (adenosín TRIfosfat) ADP (adenosín DIfosfat) AMP (adenosín MONOfosfat)

9 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

10 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...

11 ANABOLISME AUTÒTROF FOTOSÍNTESI E llum E química (ATP i NAPDH) aigua compostos CO2 + sals minerals orgànics + O2 senzills (glc,aa) compostos complexos

12 /animbio/anim/fotosintesis.swf

13 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)

14

15 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)

16 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-

17 Transport lineal

18

19 2 e- que passen pel complex b-f 2H+ 3H+ 1 ATP Fotofosforilació

20 Transport cíclic No obtenim NAPDH, però sí ATP

21 2. Fase obscura (no depen de la llum) Estroma

22

23 Factors que influixen a la fotosíntesi 1) [CO 2 ] si la llum és constant, a més CO 2 més intensitat en la fotosíntesi, ja que més es fixará al C. Calvin. Fins a un límit on s estabilitza

24 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

25 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

26 5) Humitat quan el temps és molt sec els estomes es tanquen *CO 2 ] act fotosint 6) [O2] a major concentració d O2 menor serà la intensitat fotosintètica degut a que es produirà fotorrespiració

27 En plantes tropicals, per evitar la pèrdua d aigua, les plantes tanquen els estomes augmente la [O 2 ] dins Problema El enzim RUBISCO que catalitza la fixació del CO 2 en el C.Calvin, si la [O 2 ] és alta deixa de catalitzar aquesta reacció (s atura el C.Calvin) i comença a fer una reacció anomenada FOTORRESPIRACIÓ RUBISCO Si [CO 2 ] > [O 2 ] fixa CO 2 al C. Calvin Si [O 2 ] > [CO 2 ] fa la fotorrespiració

28 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 Cèl.lules envolvents de la beina Feix vascular Cèl.lules envolvents de la beina Cèl.lules mesòfil Cèl.lules mesòfil

29 El CO 2 es captat a les cèl.lules del Per això es diuen plantes C4 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 CO 2 Aquest CO 2 serà reduït al cicle de Calvin L àc. pirúvic torna a les cèl.lules del mesòfil on es transforma en PEP consumint un ATP

30 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:

31 Fotosíntesi oxigènica: el dador d e- és l aigua Tipus de fotosintesi es genera O 2 en plantes i cianobacteris Fotosíntesi anoxigènica La que acabem d explicar 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 H 2 S o el lactat per tant NO es genera O 2 en: bactèries verdes del sofre H 2 S o H 2 bactèries porpres del sofre H 2 S bactèries porpres no del sofre lactat, piruvat

32 Altre procés anabòlic: Quimiosíntesi L energia per al cicle de Calvin NO ve de la llum sino de reaccions químiques redox: Compost inorg reduït CO 2 + H 2 O ATP + NADH C. Calvin Compost inorg oxidat glucosa NH 3 NO 2- : Nitrosomones NO 2 NO 3- : Nitrobacter H 2 S S : Sulfobactèries Fe +2 Fe +3 : Ferrobactèries -Sols en procariotes - Són aeròbis: utlitzen O 2 com a últim acceptor d e- -Utilitzen el C.Calvin

33 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

34 Degradació glucògen o midó GLUCOSA Gluconeogènesi C.Calvin 2 ATP FASE PREPARATORIA 2 ADP 2 G3P 2 NAD ADP 2 NADH + 4 ATP 2 piruvat BALANÇ: 1 glucosa 2 piruvats + 2 ATP + 2 NADH Al citoplasma

35

36

37 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)

38 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 Matriu mitocondrial 4 CO2 6 NADH 2 FADH 2 2 ATP

39 3. Totes les molècules de poder reductor (NADH i FADH 2 ) 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-

40

41 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

42 Via 3: FERMENTACIONS (cond anaeròbies i normalment en microrganismes) Fermentació alcohòlica Fermentació làctica

43 Casos particulars Les cèl.lules musculars poden fer una fermentació làctica quan fem un esforç prolongat i hi ha una manca d aire (d O 2 ) Cicle de Cori

44 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

45 CATABOLISME DE LÍPIDS Es troben emmagatzemats en forma de triglicèrids al TXT ADIPÒS Àcids grassos triglicèrids LIPÒLISI (Lipases) SANG glicerina Àc. grassos MÚSCULS glicerina FETGE Β-oxidació G3P gluconeogènesi Acetil-CoA Cicle de Krebs glucòlisi

46 Catabolisme ac grassos 1. Activació dels ac grassos unió de l àc gras a una molec de CoA per a donar Acil-CoA ATP AMP Conta com a 2 ATP La molècula Acil-CoA ha de travessar la memb mit ext i int fins a la matriu mitocondrial gràcies a una molèc mediadora del transport: carnitina

47

48

49 2. β-oxidació degradació per etapes dels àc grassos: - cels animals matriu mit o peroxisomes Cicle de Krebs - cels vegetals i llevats peroxisomes Acil-CoA Tornarà a entrar en el cicle fins a que tot l àcid gras s haja degradat 1. Deshidrogenació Cadena de transport d e- 3. Deshidrogenació 2. Hidratació

50

51 Quantes voltes donarà?? (Nº at de C /2 ) -1 Quantes molècules d AcetilCoA generarà? Nº at de C / 2 Balanç energètic net??

52 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 aa proteases Formar altres rutes degradació per a proteïnes metabòliques produir energia

53 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 àcid α-cetoglutàric NADH NH2 àcid glutàmic NH4+ cetoàcid C. Krebs S excreta en forma de: NH4+ (amoniotèlics), urea (ureotèlics) o àcid úric (uricotèlics

54 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