METABOLISME2n batx 24-25

METABOLISME CEL·LULAR

METODOLOGIA

OBJECTIU

3. Analitzar els mecanismes d'intercanvi de matèria i energia entre els organismes i l'entorn.

• Genially al classroom
• Exercicis llibre i tasques al Classroom
• Taules balanç energètic
• DIBUIX FOTOSÍNTESI
• MIND MAP CATABOLISME AERÒBIC (coorperatiu)

CONTINGUTS

AVALUACIÓ

1. DEFINICIÓ I TIPUS DE METABOLISME
2. TIPUS D'ORGANISMES SEGONS EL METABOLISME
3. CONTROL DEL METABOLISME: ENZIMS
4. L'ENTRADA D'ENERGIA: LA FOTOSÍNTESI
5. OBTENCIÓ D'ENERGIA: OXIDACIÓ I FERMENTACIÓ

• Exercicis i tasques al classroom
• Mind Map grupal catabolisme aeròbic
• Dibuix Fotosíntesi
• Examen parcial
• Examen global

pau

PER QUÈ MENGEM?

BLOC 1 PAU: BIOMOLÈCULES I METABOLISME

1. Esquema general del metabolisme. Comparar catabolisme i anabolisme. Diferenciar entre via metabòlica i reacció química. Explicar i identificar les vies metabòliques principals: (de cada via: nom, localització cel·lular i si s’escau subcel·lular, substrat inicial i producte final, energètica i oxidació o reducció de coenzims). Identificar l'ATP com a transportador d'energia i el NADH, el NADPH i el FADH2 com a transportadors de poder reductor.2. - Visió general dels diferents processos implicats en la respiració cel·lular anaeròbica (glucòlisi i fermentació) i aeròbica (β-oxidació dels àcids grassos, cicle de Krebs, cadena de transport d’electrons i fosforilació oxidativa). Anàlisi del significat biològic, a escala molecular i cel·lular de les principals rutes catabòliques. El metabolisme com a manera de processar la matèria i l’energia. Diferenciar catabolisme cel·lular aeròbic i anaeròbic, i el balanç energètic. Identificar el paper de l’oxigen en la respiració aeròbica. Diferenciar les fases de la respiració cel·lular (glicòlisi i descarboxilació del piruvat; o beta-oxidació dels àcids grassos; cicle de Krebs i fosforilació oxidativa) i relacionar-les amb l’estructura del mitocondri (en eucariotes).

METAB

BLOC 1 PAU: BIOMOLÈCULES I METABOLISME

3. Comparació entre metabolisme aeròbic i anaeròbic: càlcul comparatiu del rendiment energètic i reflexió sobre l’eficiència de cadascun. Anàlisi de les fermentacions com a degradacions parcials de les biomolècules i la seva aplicació en l’obtenció d’aliments. Metabolisme anaeròbic: comparar les fermentacions làctica i alcohòlica. Reconèixer les fermentacions com a degradacions parcials de les biomolècules i la seva aplicació en l’obtenció d’aliments. Comparar el balanç energètic de la respiració i la fermentació. 4. - Anàlisi de les principals rutes d’anabolisme heteròtrof (síntesi d’aminoàcids, proteïnes i àcids grassos) i autòtrof (fotosíntesi i quimiosíntesi) i la seva importància biològica. Identificar l’anabolisme autòtrof. Descriure el concepte, la reacció global i el balanç de la fotosíntesi. Localitzar on té lloc la fotosíntesi a nivell cel·lular. Relacionar la fotosíntesi en eucariotes amb l’estructura dels cloroplasts. Relacionar les fases de la fotosíntesi: fase lluminosa (fotòlisi de l'aigua, generació de poder reductor (NADPH) i fosforilació de l'ADP a ATP) i fase fosca (fixació del carboni i cicle de Calvin). Justificar la importància biològica de la fotosíntesi. Comparar i relacionar la fotosíntesi i la respiració. Reconèixer i diferenciar la fotosíntesi bacteriana i la quimiosíntesi.

METAB

LA DIGESTIÓ

EL TUB DIGESTIU converteix els aliments en nutrients que han de ser assimilats per les cèl·lules. Els aliments han de ser mastegats, deglutits i hidrolitzats per tal de ser absorbits a l'intestí i arribar a les cèl·lules a través de la sang: vellositats que augmenten la superfície d'absorció. A l'intestí gros es reabsorbeix aigua i sals minerals: microbiota intestinal (barrera immunològica i producció de vitamines).

COM UTILITZEM EL QUE ABSORBIM?

METAB

metabolisme CEL·LULAR

PRODUCCIÓ ENERGIA

DEFINICIÓ

TIPUS

METABOLISME

CATABOLISME

RESPIRACIÓ

ORGANISMES

FERMENTACIÓ

ATP

CONTROL METABOLISME

AUTÒTROF

ANABOLISME

ENZIMS

ENERGIA

HETERÒTROF

COFACTORS I VITAMINES

ENZIMS

ESQUEMA GENERAL

TIPUS DE METABOLISME

CATABOLISME: Transformació de molècules complexes en simples per obtenir ENERGIA (ATP)

ANABOLISME: Síntesi de molècules complexes a partir de simples per obtenir MATÈRIA gràcies a l'energia ATP

REACCIONS CATABÒLIQUES

REACCIONS ANABÒLIQUES

• Degradació molècules grans en petites
• Reaccions d'oxidació
• Desprenen ENERGIA
• Diferents substrats però els mateixos productes (pirúvic, CO2, H2O, etanol...). Convergència en els productes

• Síntesi de molècules grans a partir de precursores
• Reaccions de reducció
• Necessiten energia
• Mateixos substractes però molts tipus de productes. Divergència en els productes

INicio

Classificació dels organismes

Segons la font de CARBONI i ENERGIA

INicio

L'ATP: adenosin trifosfat

RIBONUCLEÒTID que s'obté a les reaccions catbòliques. És una UNITAT ENERGÈTICA gràcies als enllaços fosfat

ATP, ADP, AMP

altres

ALTRES FONTS D'ENERGIA

• Altres nucleòtids com el GTP (guanidinatri- fosfat), UTP (uridinatrifosfat) o CTP (citidi- natrifosfat). Com l'ATP són unitats d'energia immediata

QUÈ FEM AMB EL QUE SOBRA?

• Quan l’energia no es necessita immediatament s’emmagetzema (molta més energia per gram) en forma de MIDÓ (c. Vegetals), GLICOGEN (citosol c. músculs i fetge mamífers) i TG (greixos al citosol c. teixit adipós, adipòcits). El midó i glicogen aporten 4kcal/g (el mateix que les proteïnes) i els TG 9kcal/g i l’ATP només 0,014Kcal/g.

METAB

CONTROL del metabolisme

Els BIOCATALITZADORS acceleren les reaccions químiques. Poden ser enzims, vitamines, hormones

Els ENZIMS són els principals biocatalitzadors.

enzims

ENZIMS

La gran majoria són PROTEÏNES, alguns ribozims (ARN). Són els biocatalitzadors per excel·lència, acceleren les reaccions químiques facilitant el contacte entre els substrats i fan que els estats de transició sigui més estables. Amb la tempereatura i el PH es poden desnaturalitzar (perden l'estructura i funció) i són específics.

enzims

ACTIVITAT ENZIMÀTICA

CENTRE ACTIU de l'enzim

enzims

ESPECIFICITAT dels enzims

CINÈTICA activitat enzimàtica

L'activitat de cada enzim es pot representar amb una GRÀFICA que relaciona l'augment de la velocitat de reacció a mesura que augmenta la concentració del substrat. La KM o constant de Michaellis-Menten és la concentració de substat en la qual la velocitat de reacció és la meitat de la velocitat màxima. La KM dóna idea de l'afinitat entre un enzim i el seu substrat.

enzims

COOPERATISME

Quan la transformació d’un a l’estat actiu es transmet al.lostèricament a totes les altres subunitats s’anomena cooperativisme. Es produeix un canvi de velocitat de reacció molt gran, l’anomenada “llei del tot o res”.

La relació entre la velocitat reacció i la concentració substrat és una corba sigmoidal (corba en “S”).

REGULACIÓ VIES METABÒLIQUES: cooperatisme, inhibició, al·losterisme, compartimentació, inclusió a les membranes,complex multienzimàtic

enzims

Enzims AL·LOSTÈRICS

Els enzims al·lostèrics solen estar formats per diverses subunitats o protòmers, cadascú amb el seu centre actiu i el seu centre regulador. La variació en la convormació d'un protòmer es transmet instantàniament als altres protòmers que es fan també actius. Aquest efecte s'anomena transmissió al·lostèrica. Es troben al principi de les vies metabòliques (successió reacciones bioquímiques que condueixen des del substrat fins al producte). Existeixen dos formes: regulació per retroinhibició (feed back) en la que el producte final és l'inhibidor del primer enzim de la via, quan hi ha suficient producte s'atura la via i regulació per inducció enzimàtica en el que el substrat és l'activador del primer enzim.

enzims

INHIBICIÓ ENZIMÀTICA

nomen

FACTORS activitat enzimàtica

enzims

NOMENCLATURA dels enzims

SUBSTRAT-COENZIM-FUNCIÓ-ASA

INicio

COFACTORS

Holoenzim: apoenzim (part proteica) + cofactor o coenzim (part no proteica). El coenzim és un cofactor orgànic que actua com a transportador de grups químics. Es modifiquen amb la reacció guanyant o perdent àtoms. La unió coenzim-apoenzim és temporal i es considera un 2n substrat. Molts coenzims són vitamines, no solen ser específics. Poden ser d’OXIDACIÓ I REDUCCIÓ (NAD+, NADP+, FAD, grup Hemo) o de TRANSFERÈNCIA (ATP, acetil coA)

coenzi

COENZIMS

Poden ser:

• D’OXIDACIÓ I REDUCCIÓ: transporten e- i protons: Nicotinamida-adenina-dinucleòtid: NAD+, Nicotinamida-adenina-dinucleòtid-fosfat: NADP+, Flavina-adenina-dinucleòtid: FAD

NAD+ + 2H+ + 2e- NADH + H+

• DE TRANSFERÈNCIA: transporten radicals: Adenosinatrifosfat : ATP (grups fosfat, ATP inhibidor i ADP activador enzims al.lostèrics), Acetil-CoA (CoA-SH): transporta grups acetil –CO-CH3

viTs

VITAMINES

Glúcids o lípids senzills que els animals no poden sintetitzar i les troben als aliments (provitamines)

VITS

Vits Hidrosolubles: B, C

Vits Liposolubles: A, D, E, K

INicio

L'anabolisme AUTÒTROF: ENTRADA D'ENERGIA

Identificar l’anabolisme autòtrof. Descriure el concepte, la reacció global i el balanç de la fotosíntesi. Localitzar on té lloc la fotosíntesi a nivell cel·lular. Relacionar la fotosíntesi en eucariotes amb l’estructura dels cloroplasts. Relacionar les fases de la fotosíntesi: fase lluminosa (fotòlisi de l'aigua, generació de poder reductor (NADPH) i fosforilació de l'ADP a ATP) i fase fosca (fixació del carboni i cicle de Calvin). Justificar la importància biològica de la fotosíntesi. Comparar i relacionar la fotosíntesi i la respiració cel·lular. Reconèixer i diferenciar la fotosíntesi bacteriana i la quimiosíntesi.

FOTOSÍNTESI

QUIMIOSÍNTESI

fotosint

L'anabolisme AUTÒTROF

Síntesi molècules orgàniques a partir molècules inorgàniques. Si la font d'energia és la llum del sol és la FOTOSÍNTESI (bacteris, plantes i algues) i si són reaccions d'oxidació de compostos inorgànics és la QUIMIOSÍNTESI (bacteris)

FOTOSÍNTESI:

Conversió de l'energia llumínica en energia química, emmagatzemada en molècules orgàniques. És possible gràcies als pigments fotosintètics que capten l'energia lluminosa per activar electrons i transferir-los. La fan plantes, algues i alguns bacteris. Els electrons perduts dels pigments es recuperen de dues maneres:

• Descomponent molècules d'aigua alliberant oxigen: FOTOSÍNTESI OXIGÈNICA (plantes, algues i cianobacteris) i

• Descomponent molècules d'àcid sulfhídric: FOTOSÍNTESI ANOXIGÈNICA (bacteris porprats del sofre)

CLOROP

PIGMENTS

FOTOSINTÈTICS

LIPOPROTEÏNES presents a les membranes tilacoides. A les plantes hi ha clorofil.les i carotenoides i als cianobact i algues vermelles tb tenen ficocianina i ficoeretrina i als bacteris bacterioclorofil.la (als clorosomes). Tots tenen enllaços covalents senzills i dobles que fa que els e- es puguin moure i amb molt poca energia ascendeixein a nivells superiors (excitació) o descendeixin (relaxació)

• La CLOROFIL·LA conté Mg (anell porfirínic), metanol i fitol. Amfipàtica. La clorofil.la a absorb llum 683nm i la clorofil.la b n’absorbeix la 660nm.

• Els CAROTENOIDES són isoprenoides que absorb llum 440nm: carotens, xantofil.les, ficocianines i ficoeritrines.

En primer lloc es produeix la captació de l'energia de la llum (radiació electromagnètica, energia de la qual depèn de la longiutd d'ona, color de la llum). Les molècules de clorofil·la estan unides per la cua hidrofòbica a les membranes dels tilacoides formant grans camplexos o FOTOSISTEMES: complex antena (300 molècules clorfil·la) i centre de reacció. La llum excita alguns electrons d'una molècula de clorofil·la a l'anell de Mg i l'energia es va transferint d'una molècula a l'altra dins de complexos antena fins que arriba al centre de reacció del fotosistema on és utilitzada per activar un electró d'alta energia. Als clianobacteries i a les membranes dels tilacoides plantes hi ha dos fotosistemes en sèrie: Fotosistema II (FSII) capaç de trencar molècules d'aigua (fotòlisi) i Fotosistema I (fotoreducció NADP+)

fases

CLOROPLASTS

Els cloroplasts són orgànuls de les cèl·lules vegetals s’enriqueixen de clorofil.la quan s’estimulen per la llum (mig milió cloroplasts per mm2 de fulla). Els cinaobacteris tenen tilacoides al citoplasma.

• Membrana externa
• Membrana interna
• Estroma
• Til·lacoides de grana
• Til·lacoides d'estroma
• ADN i ribosomes propis

pigmen

Fases de la Fotosíntesi

Tot comença amb els FOTOSISTEMES que són PROTEÏNES TRANSMEMBRANA que permeten captar la llum i passar l'energia als electrons

Té dues fases: ACíCLICA i CÍCLICA

Fase BIOSINTÈTICA: CICLE DE CALVIN

ACICLI

FASE LLUMINOSA ACICLÍCA

TENEN LLOC TRES PROCESSOS:

• FOTÒLISI DE L’AIGUA (PSII, PQ, membrana tilacoide)

• FOTOFOSFORILACIÓ ADP (citocroms, quimiòsmosi, ATPasa). Es produeix 1’33 ATP x molècula H2O

• FOTOREDUCCIÓ NADP+ (PSI, Fd, PC, NADPreductasa). Es produeix NADPH + H+

1'33 ATP i 1 NADPH + H+ per molècula d'aigua

ciclica

Balanç energètic aeròbic

Balanç energètic anaeròbic

38 ATP

2 ATP

FIDADORS

FASE LLUMINOSA CÍCLICA

Només PSI, Fd, citocrom, PQ, ATP sintasa (no fotòlisi H2O, ni es produeix 02 ni es redueix NADP+) Soluciona el dèficit ATP fase acíclica fins 1’5 ATP

FOSCA

FASE FOSCA O BIOSINTÈTICA

L’ATP i el NADPH generats en la fase lluminosa s’utilitzen per sintetitzar MO (glúcids) a partir de MI (CO2). Es fa a l’ESTROMA del cloroplast. NO necessita llum, es sol fer de dia però es pot fer de nit.

CICLE DE CALVIN

• FIXACIÓ CO2 gràcies a l’enzim Rubisco (ribulosa- difosfat-carboxilasa-oxidasa (plantes C3

• REDUCIÓ CO2FIXAT fins a gliceraldehid-3-fosfat: regeneració ribulosa, síntesi midó, AG i Aa, síntesi glucosa i fructosa

ENTRA CO2 I H2O, ATP I NADPH SURT GLICERALDEHID

balanç

Balanç fotosíntesi oxigènica C

• A la fase lluminosa es produeixen l’ATP i NADPH necessaris per reduir en la fase fosca el CO2 a MO.
• Es produeixen 24 H+ i 24 e- i 48 fotons (hv), un per PSI i un per al PSII.
• Per cada CO2 es necessiten 2NADPH i 3 ATP

N i P

Síntesi compostos N i P

• El nitrogen i el sofre entren a l'estroma del coloroplast procedents del sòl, en forma d'inons nitrat (NO3-) i sulfat (SO42-)
• El nitrat es fa servir, després de reudir-se, per fabricar àcid glutàmic (Aa)

• El sulfat després de reduir-se, es fa servir per fabricar l'Aa cisteÏna.

FACT

• Per reduir aquests ions s'ha de gastar ATP i oxidar NADPH, passant-lo a NADP+.

FACTORS que influeixen en la fotosíntesi

DIBUIX

Temperatura

FER UN DIBUIX FOTOSÍNTESI

ANOX

FOTOSÍNTESI ANOXIGÈNICA

QUIMIO

QUIMIOSÍNTESI

BACT

BACTERIS QUIMIOSINTÈTICS

NITROG

Bacteris FIXADORS de NITROGEN

• Poden ser fotosintètics o quimisosintètics.
• Capten el N2 atmosfèric gas i el fixen en forma d’amoníac (NH3).
• Ho fan gràcies al complex enzimàtic NITROGENASA (grup prostètic amb Fe)-
• La font d’electrons pot ser el NADH. L’últim pas necessita ATP
• Ex: Azotobacter i Clostridium, Rhizobium, Rhodospirillum

N2 + (6e-+6H+) 2NH3 (necessita ATP)

INICI

COMPARA /CONTRASTA

FOTOSÍNTESI / QUIMIOSÍNTESI

INicio

PRODUCCIÓ D'ENERGIA

BIOMOLÈCULES ORGÀNIQUES amb funció ENERGÈTICA

GLÚCIDS I LÍPIDS

• El glúcid més important és la GLUCOSA (disacàrid maltosa i polisacàrids amilosa i amilopectina i glicogen)
• Com a molècules de reserva energètica ulilitzem els lípids que contenen el doble d’energia que els glúcids (pq només contenen C i H i no contenen Ox): acilglicèrids (olis vegetals i greixos animals)

energia

Reaccions REDOX

PRODUCCIÓ D'ENERGIA

782579

ENERGIA

Alliberament gradual d'energia al catabolisme

INicio

CATABOLISME CEL·LULAR

LA FINALITAT DEL CATABOLISME ÉS L’OBTENCIÓ D’ENERGIA

TIPUS

TIPUS DE CATABOLISME

Catabolisme de GLÚCIDS, LÍPIDS, PROTEÏNES i ÀCIDS NUCLEICS

INicio

EL MITOCONDRI

Central energètica de la cèl·lula

• MEMBRANA EXTERNA I MEMBRANA INTERNA AMB CRESTES MITOCONDRIALS (espai intermembranós)
• MATRIU MITOCONDRIAL AMB ADN I RIBOSOMES PROPIS
• TEORIA ENDOSIMBIÒTICA (origen procariota). LLegir pàg 31

musculs

Com treballen els músculs?

Els músculs esquelètics o estriats (tenim 640, moviment voluntari) representen 40-50% massa corporal i contenen la meitat de massa de proteïnes del cos. Els músculs estriats estan constituïts per fibres musculars amb un gran nombre de miofibril·les formades per cadenes d'unitats contractils que són els sarcòmers formats per actina (prims) i miosina (gruixuts): contracció muscular gràcies a l'ATP i ions Ca2+. Els diversos tipus de fibres tenen diferències metabòliques: vermelles aeròbiques i blanques anaeròbiques.

Quan treballa intensament el múscul utilitza fostat de creatina (fosfocreatina) que s'exhaureix en segons. Per a esforços més prolongats pot utilitzar la glucosa (del glicogen del múscul o de la sang) i els AG.

catabolisme X RESPIRACIÓ

OXIDACIÓ AG

RESPIRACIÓ AERÒBICA

AERÒBICA LÍPIDS

CICLE DE KREBS

TIPUS CATABOLISME

CADENA RESPIRATÒRIA

RESPIRACIÓ ANAERÒBICA

DESAMINACIÓ

GLICÒLISI

AERÒBICA PROTEÏNES

AERÒBICA GLÚCIDS

CICLE DE KREBS

TRANSAMINACIÓ

CADENA RESPIRATÒRIA

ELIMINACIÓ GRUPS AMINO

ANAERÒBICA

AERÒBICA ÀCIDS NUCLEICS

AEROB

Catabolisme per respiració aeròbica dels glúcids

Als ANIMALS els polisacàrids (reserves de GLICÒGEN) són degradats a disacàrids i monosacàrids (glucosa, fructosa i galactosa) Als VEGETALS el MIDÓ es pot covertir en glucosa. 2 processos bàsics per obtenir glucosa són: 1. Glicòlisi 2.Respiració-Cicle de Krebs -Transport d'electrons a la cadena respiratòria

fases

OXIDACIÓ AERÒBICA DE LA GLUCOSA

CATAB

GLICÒLISI

Ruta d'Embden-Meyerhof. La glucosa es transforma en 2 molècules d'ácid pirúvic i s'allibera energia per sintetitzar 2 molèules d'ATP a nivell de substrat (cedeix grup fosfat a l'ADP formant ATP). Té lloc al CITOSOL.

FASE 2 de BENEFICIS: Conversió de Gliceraldehid-3-P en piruvat i formació acoplada d'ATP

FASE 1 PREPARATÒRIA: Fosforilació i conversió de glucosa en 2 molècules de Gliceraldehid-3- Fosfat

BALANÇ

BALANÇ energètic de la glucòlisi

Part 1

Part 2

catab

Cicle de Krebs o de l'àcid cítric

SISTEMA PIRUVAT DESHIDROGENASA (DESCARBOXILACIÓ PIRÚVIC) a la MATRIU MITOCONDRIAL: Converteix l'àcid pirúvic en Acetil CoA que entra al mitocondri produint CO2 i NADH2

x2

CICLE DE KREBS A LA MATRIU MITOCONDRIAL: Converteix l'Acetil CoA (MO) en CO2 (MI) i cofactors energètics: NADH, FADH2 i GTP.

balanç

Balanç energètic Cicle de Krebs

x2

acetil coA que venen del pirúvic de la glucòlisi

2 x1 NADH del piruvat DH 2x (3NADH, 1 FADH2 i 1 GTP) del cicle de Krebs TOTAL: 8 NADH, 2FADH2 I 2 GTP

CATAB

Cadena Respiratòria / transport d'electrons

TEFO: Transport d'electrons + fosforilació oxidativa

3 ATP per NADH i 2 ATP per FADH2

QUIMIOÒSMOSI: bombeig protons per generar un gradient H+ necessari per activar l'ATP asa

FOSFORILACIÇO OXIDATIVA: gràcies al gradient electroquímic que activa l'ATPasa que sintetitza ATP

TRANSPORT ELECTRONS NADH, FADH2 a través complexos I_IV, ubiquinona i citrocrom C per generar el bombeig de H+

balanç

Cada NADH genera l'energia necessària per sintetitzar 3 ATP i cada FADH2 genera 2 ATP

Balanç energètic per respiració aeròbica d'una molècula de glucosa

Només 2 ATP directament del substrat (glicòlisi) i 36 ATP per fosforilació oxidativa, al mitocondri, gràcies a l'oxigen.

38 ATP per molècula de glucosa

FEM UN MIND MAP

catab

Catabolisme per respiració aeròbica dels LÍPIDS

Els greixos són el combustible orgànic més energètic de tot, ja que 1 g de greix genera fins a 9,5 kcal (glúcids i proteÏnes generen 4,2 kcal). La principal via metabòlica d'obtenció d¡energia a partir dels lípids és l'oxidació d'Acids grassos. 1r les lipases catalitzen la hidròlisi dels greixos trencant enllaços éster separant els AG de la glicerina que es transforma en dihidroxicetona-3-P i s'incorpora a la glicòlisi.

catab

Beta-oxidació d'àcids grassos o hèlix de Lynen

Aquesta via té lloc a la MATRIU MITOCONDRIAL i cal activar l'àcid gras unint-lo a un coenzim A per poder travessar la membrana mitocondrial. En cada volta es produeixen 2 deshidrogenacions, una que origina un NADH i una altra que genera un FADH2 que s'oxidaran a la cadena formant ATP. A cada volta també es genera un acetil-CoA que s'incorporen al cicle de Krebs on es degraden totalment.

balanç

Balanç energètic respiració aeròbica Ácid palmític (16 C)

n/2 acetil coA x 12 ATP + n/2-1 FADH 2 x 2 ATP + --2 ATP (activació AG) n=Nº C AG n/2 -1 NADH x 3 ATP

Nº ATP x AG de nC =

- 2 ATP entrada mitocondri (activació AG) = 129 ATP

catab

Catabolisme per respiració aeròbica de les PROTEÏNES

catab

Eliminació grups amino

L’eliminació gups amino alliberats –HN2 formen amoníac NH3 q a l’aigua forman ió amoni NH4+ + OH– molt tòxic pq augmenta el PH i s’ha d’eliminar:

• Animals amoniotèlics (invert i peixos aigua dolça) s’excreta directament a l’aigua.

• Animals ureotèlics (peixos aigua salada i mamífers) l’amoníac es transforma en urea (H2N-CO-NH2) menys tòxic (té lloc al cicle de la urea a les cèl.ls fetge)

• Animals uricotèlics (insectes, rèptils i ocells) s’excreta en forma d’ácid úric que és menys tòxic que la urea i es pot concentrar més sense perill.

catab

Catabolisme per respiració aeròbica dels ÀCIDS NUCLEICS

Les nucleases degraden els àcids nucleics convertint-los en nucleòtids (tub digestiu). Els nucleòtids són convertits en pentotes, bases nitrogenades i àcid fosfòric per altres enzims. Les pentoses segueixen la via dels glúcids. L’àcid fosfòric s’excreta com a ió fosfat o s’usa per sintetitzar ATP o altres nucleòtids. Les bases nitrogenades s’usen per sintetitzar nucleòtids o es degraden a àcid úric, urea o NH3.

catab

Respiració ANAERÒBICA

Transport d’electrons a la cadena respiratòria (a la membrana) fins a una molècula inorgànica diferent de l’O2 (CO2, sulfat o nitrat) que es redueix a metà, sulfur d’hidrogen o nitrogen lliure. Només BACTERIS

EXEMPLES

BACTERIS

FORMA REDUÏDA

ACCEPTOR e-

HÀBITATS

Methanobacterium Methanococcus Desulfovibrio Desulfomaculatum Escherichia coli Pseudomonas

CH4 H2S SULFUR H NO2- NITRITS o N2, nitrogen

Llocs amb molta MO (pantans, intestí, femers) Anaeròbics estrictes Llots anòxics, basses, rius eutròfics Anaerobis estrictes. Forma sulfur de Fe Desnitrificants en sòls anòxics Anaerobis facultatius

CO2 SO42- SULFATS NO3- NITRATS

PRODUCTORS METÀ REDUCTORS SOFRE REDUCTORS NITRÀ

difer

Desulfomaculatum

Escherichia Coli

Methanococcus

Diferències entre respiració aeròbica i anaeròbica

Són dos VIES CATABÒLIQUES que obtenen ENERGIA gràcies a la CADENA RESPIRATÒRIA (TEFO)

INicio

INicio

GICOGENÒLISI I GLICÒLISI

La GLICOGENÒLISI és el procés d'hidròlisi del glicogen, (posisacàrid de reserva que s'emmagatzema al teixit hepàtic (5% massa fetge) i als músculs (0,5% massa muscular) en monosacàrids (glucosa) fosforiltas utilitzables per la cèl·lua. El glicogen té glucoses unides per enllaços alfa 1-4 i 1-6. Es necessita l'ensim glicogen fosforilasa i l'enzim descramificant que allibera glucosa 1P i gràcies a la fosfoglucomutasa la converteix en glucosa-6-P.

La segona etapa de la fermentació és la glucòlisi que tansforma glucosa 6-P en lacctat. Té lloc al CITOSOL. La glucosa gastant ATP es converteix en fructosa-1,6-difosfat que es trenca en 2 trioses i 2 NADH sintetitzant 2 ATP per cada molècula de 3 C que compensen la despesa de 2 ATP a l'inici del procés. A partir d'una molècula de glucosa (6C) s'obtenen 2 piruvats (3C) i s'obté 2 NADH i 2 ATP.

ferment

Catabolisme per FERMENTACIÓ

Si l'esforç intens va més enllà d'uns quants segons, les reserves de fosfocreatina arriben al seu mínim utilitzable i el múscul ha d'utilitzar altres reucrsos per obtenir grans quantitats d'energia en poc temps: catabolitzar per via anaeròbica, la glucosa emmagetzemada en forma de glicogen al teixit muscular.

NO intervé la cadena respiratòria. És una OXIDACIÓ PARCIAL fins a uns productes finals que no són inorgànics. És molt menys eficient, NO necessita O2. La formació d'ATP és una fosforilació a nivell de substrat. Típic de LLEVATS I BACTERIS, però la fermentació làctica pot fer-se en cèl·lules musculars. ESFORÇ ANAERÒBIC

BALANÇ

Catabolisme per FERMENTACIÓ

NO intervé la cadena respiratòria. És una OXIDACIÓ PARCIAL fins a uns productes finals que no són inorgànics. És molt menys eficient, NO necessita O2. La formació d'ATP és una fosforilació a nivell de substrat. Típic de LLEVATS I BACTERIS, però la fermentació làctica pot fer-se en cèl·lules musculars. ESFORÇ ANAERÒBIC

FERMENTACIÓ ALCOHÒLICA

FERMENTACIÓ LÀCTICA

FERMENTACIÓ BUTÍRICA (descompon midó i cel.lulosa restes vegetals en àcid butíric, H i CO2, bact anaerobis) FERMENTACIÓ PÚTRIDA (degr substrats proteics o Aa i prod indole, cadaverina i escatol)

BALANÇ

Balanç energètic fermentació glucosa

balanç

Canvis provocats per la ferment

Després d'un exercici intens anaeròbic apareix la FATIGA degut a que les fibres musculars s'adifiquen per acumulació de protons H+ degut a la presència d'àcid làctic que es dissocia formant lactat + protons. El pH del múscul pot arribar a disminuir de 7,1 a 6,3 després d'un sprint i a la sang pot passar de 7,4 a 6,8. La disminució pH pot causar una disminució capacitat reticle sarcoplasmàtic d'allib Ca, interferència ions H+ en la interacció Cacontracció muscular i inhibició glucòlisi per perdua activitat enzimàtica.

Per recuperar la capacitat de contracció, cal eliminar l'àcid làctic acumulat que pot ser a través gluconeogènesi que converteix el lactat en glucosa que gràcies a la glucogènesi es converteix en glicogen. Per això cal OXIGEN: s'ha de pagar el deute d'oxigen amb el CATABOLISME AERÒBIC.

COMPARA

ANABOLISME HETERÒTROF

DIGESTIÓ aliments orgànics (heteròtrofs)

FOTO o QUIMIOSÍNTESI (autòtrofs)

ORIGEN PRECURSSORS

ANABOLISME GLÚCIDS

GLICON

GLICONEOGÈNESI

Desaminació Aa: pirúvic o àcid oxalacètic

Degradació AG: només en algues, plantes i bacteris (CICLE ÀCID GLIOXÍLIC)

CICLE DE CORI: àcid làctic (fermentació dels músculs)

LÍPIDS

ANABOLISME HETERÒTROF LÍPIDS

1.- SÍNTESI AG

3.- SÍNTESI TG

2.- SÍNTESI GLICERINA

Aminoa

ANABOLISME HETERÒTROF Aa

Hi ha 10 Aa proteics que no podem sintentitzar i hem d'ingerir. Són els essencials: Leu, Ile, Lys, Met, Phe, Tre, Trp, Val, Arg i His. Hi ha 10 Aa que sí que podem sintetitzar. Són els no essencials: Glu, Gln, Pro, Asp, Asn, Ala, Gly, Ser, Tyr i Cys a partir de:

• MOLÈCULES PRECURSORES Aa: A partir d’un àcid orgànic de 3 a 5 C (àcid cetoglutàric que prové de Krebs) q s’afegeix un grup amino. Té lloc a la MATRIU MITOCONDRIAL i forma àcid glutàmic que pot formar glutamina i prolina.
• Transaminació: El grup amino procedeix d’un altre Aa
• Desaminació: El grup amino procedeix d’un ió amoni lliure (NH4+) que procedeix d’un Aa.
• Les plantes: Poden obtenir l’ió amoni (NH4+) a partir de l’amoníac inorgànic (NH3) o ió nitrat lliure al sòl.
• Bacteris i cianobacteris: Poden aprofitar el N2 atmosfèric passant-lo a NH3

nucleo

ANABOLISME HETERÒTROF NUCLEÒTIDS

SÍNTESI Nt bases PIRIMIDÍNIQUES

SÍNTESI Nt bases PÚRIQUES

INicio

soluc

INicio