1. Tema 1: Els biocatalitzadors: enzims, vitamines i hormones Tema 2: El metabolisme catabòlic Tema 3: El metabolisme anabòlic Tema 4: La nutrició i el metabolisme
2. 1. El catabolisme Catabolisme : conjunt de reaccions bioquímiques que transformen les macromolècules en molècules orgàniques petites, i aquestes en inorgàniques. Durant aquest procés s’allibera energia Tenen unes primeres vies convergents , fins a acetil CoA i s’anomena catabolisme intermediari; i els compostos que van apareixent: metabòlits . Solen ser reaccions d’oxido-reducció on s’alliberen electrons que passen a transportadors d’electrons i els metabòlits passen de nivells energètics elevats a més baixos.
3. 1. Tipus de catabolisme Segons el grau d’oxidació de la matèria orgànica i segons qui és l’acceptor final d’electrons es distingeixen: A. Respiració : l’oxidació és completa i l’acceptor final d’electrons és un compost inorgànic: * Respiració aeròbica : l’oxigen és l’acceptor; els productes finals després de la cadena respiratòria són l’H 2 O i CO 2 . 36-38 ATPs * Respiració anaeròbica : el nitrogen (NO 3 - ), el sofre (SO 4 2- ) o CO 2 són els acceptors finals donant lloc a NH 4 , SH 2 o CH 4 després de la cadena respiratòria. 36-38 ATPs . Bacteris B. Fermentació : oxidació no completa de la matèria orgànica. Un compost orgànic és l’acceptor final del electrons. S’obté poca energia ( 2 ATP ) doncs no hi ha cadena respiratòria. Fongs
4.
5. A) Catabolisme de glúcids 1. La glucòlisi o ruta d’Embden-Meyerhof Procés on la glucosa es degrada en dues molècules d’àcid pirúvic o piruvat. Característiques: 1. És citoplasmàtica 2. És anaeròbica (no intervé l’oxigen) 3. Comença amb una activació (-2ATP) 4. Produeix: * 4 ATP – 2 ATP = 2 ATP fosforilació a nivell de substrat * 2 NAD + 2e - + 2H + 2 NADH 2 5. Produeix 2 molècules de piruvat 2 CH 3 – CO - COOH
6. A) Catabolisme de glúcids 2. La via de les pentoses Procés en el qual la glucosa es transforma en les pentoses ribulosa i xilulosa de manera reversible. Necessària per produir nucleòtids, CoA, NAD i FAD. Característiques: 1. És citoplasmàtica 2. Produeix una descarboxilació 3. Produeix dues deshidrogenacions i genera 2 NADPH 2
7. A) Catabolisme de glúcids 2. La via de les pentoses També serveix per produir altres monosacàrids diferents.
8. A) Catabolisme de glúcids 3. El cicle de krebs El pirúvic entra en la matriu i es produeix una descarboxilació oxidativa produint acetat actiu + NADH 2 + CO 2 El cicle de krebs o cicle de l’àcid cítric o dels àcids tricarboxílics es produeix en organismes aerobis gràcies a enzims solubles en la matriu mitocondrial . El catabolisme de lípids i proteïnes convergeixen a aquest nivell. Alguns del metabòlits poden ser utilitzats per sintetitzar aminoàcids no essencials
9. A) Catabolisme de glúcids 3. El cicle de krebs Aquest conjunt de reaccions requereixen quantitats elevades del coenzim NAD, de tal manera que si no està sincronitzada amb la cadena respiratòria que regenera NAD es col·lapse, i no deixa entrar pirúvic Característiques: 1. Requereix indirectament oxigen 2. Produeix per cada acetil CoA: * 3 NADH 2 * 1 FADH 2 * 1 ATP 2 descarboxilacions = 2 CO 2
10. A) Catabolisme de glúcids 4. La cadena respiratòria Procés acoblat a enzims de membrana (deshidrogenases i citocroms) El NADH 2 i el FADH 2 (en llocs d’acoblament diferents) s’oxiden alliberant H + i e - que viatgen per citocroms produint la sortida dels protons a l’espai intermembranós (baixa el pH a la vegada que augmenta la seva concentració). En darrer lloc els electrons són agafats pel ½ O 2 +2e - O 2- Per augmentar l’eficàcia d’aquest procés, el mitocondri pot: * formant crestes: augmenta la superfície membranosa interna * dividir-se: augmenta el nombre de mitocondris
11. A) Catabolisme de glúcids 5. La fosforilació oxidativa Segons la teoria quimiosmòtica de Mitchel el gradient elèctric i químic provoca el pas dels protons per un enzim especial (localitzat a nivell del cloroplast i mitocondri) anomenat ATPsintetasa aixó permet a aquest enzim convertir aquesta energia en energia química sintetitzant ATP. 1 NADH 2 3 ATP 1 FADH 2 2 ATP Els protons en passar són agafats per al oxigen: 2 H + + O 2- H 2 O o aigua metabòlica
12. A) Catabolisme de glúcids 6. Balanç energètic de la degradació aeròbica de la glucosa La glucosa és la molècula energètica per excel·lència. Algunes cèl·lules, com les neurones, únicament poden utilitzar glucosa per obtenir energia.
13. B) Catabolisme de lípids Els lípids emmagatzemats tenen funció energètica. L’enzim lipasa separa els àcids grassos de la glicerina. Dins del mitocondri següeixen vies diferents. Els àcids grassos segueixen una sèrie de -oxidacions o hèlix de Lynen. Cal que estiguin combinats amb el CoA per ser oxidats i transformar-se en acil CoA amb despesa d’un ATP Una molècula de 16 carbonis produeix 130 ATP: * 7 -oxidacions: - 8 acetil CoA - 7 NADH 2 - 7 FADH 2 8 Cicles de krebs
16. 3. Les fermentacions 2. La fermentació alcohòlica A partir de 2 àcids pirúvics procedents d’una glucosa es produeixen 2 molècules d’alcohol etílic i 2 molècules de CO 2 . Els llevats del gènere Saccharomyces són els especialistes. Després es poden destil·lar els productes finals per augmentar la concentració d’alcohol. La degradació de l’etanol en el fetge és una reacció inversa, que produeix acetaldehid, que provoca mal de cap
17. 3. Les fermentacions 1. La fermentació làctica Única fermentació que poden fer les cèl·lules musculars. La producció d’àcid làctic provoca una certa acidosi, però el producte final no és tòxic, cristal·litza (dolor muscular i cruiximent) i la reacció es reversible en presència d’oxigen en el fetge Amb Lactobacillus elaborem productes com el yogourt i formatge
