Apuntes de Biologia per a la Selectivitat: Cicle Cel·lular, Genètica i Més

I 60 flashcards i 40 preguntes més al document.

Text del document

BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig T.1. CICLE CEL·LULAR 1. LA CÈL·LULA És la mínima unitat de vida. Éssers unicel·lulars tenen 1 cèl·lula Éssers pluricel·lulars tenen més d'una cèl·lula i aquestes s'han associat en teixits per a fer diferents funcions. Només pot sorgir d'una altra cèl·lula quan aquesta es divideix per mitosi i meiosi. 1.1. Components de les cèl·lules * Membrana cel·lular, ADN, ribosomes Cèl·lula procariota (bacteris) no tenen orgànuls membranosos (ni nucli, ni mitocondris ni cloroplasts). Cèl·lula eucariota (animals, algues, plantes, fongs, llevats…) tenen orgànuls membranosos, és a dir, nucli, mitocondris…

Punts de control: són mecanismes que asseguren la fidelitat de la divisió cel·lular i verifiquen si els processos de cada fase del cicle cel·lular han estat completats amb precisió abans de progressar cap a la següent fase. Punt de control G1: determina si hi ha condicions favorables per la divisió cel·lular que no hi hagi danys en l'ADN cel·lular. Punt de control G2: determina que no hi hagi errors en la duplicació de l'ADN (feta a la fase "s"). Punt de control M: la cèl·lula examina si totes les cromàtides germanes estan unides correctament als microtúbuls. 2 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig 2.1. El cicle cel·lular 2.1.1.

Interfase Quan la cèl·lula no s'està dividint Més llarg Es dóna tant en mitosi com meiosi 2.1.2. Fase N Quan la cèl·lula s'està dividint Més curta Diferent en mitosi i meiosi La Interfase G1: més llarga, des de que neix la cèl·lula fins que es comença a preparar per dividir-se. Creixement (alta activitat metabòlica), diferenciació i funcions vitals. S: La cèl·lula es prepara per la divisió, es produeix la replicació de l'ADN. G2: es dupliquen els centríols * (en animals impresc, fase M). Es comença a condensar l'ADN per fer cromosomes. Síntesi d'enzims necessaris per la divisió. 3 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig 2.2. Mitosi 2.2.1.

Profase Es condensa l'ADN i es formen els cromosomes que són invisibles a la fase N. Desapareix la membrana nuclear i el nuclèol. Els centríols emigren cap als pols de la cèl·lula. 2.2.2. Metafase Els cromosomes es situen a l'equador de la cèl·lula, amb cada una de les cromàtides orientades cap a un dels pols. Els microtúbuls del fus mitòtic s'uneixen a cada un dels cinetocors de cada cromosoma, excepte en una cèl·lula de 4 cromosomes. 2.2.3. Anafase Per escurçament de les fibres del fus mitòtic es separen les dues cromàtides de cada cromosoma i cada una es desplaçarà cap a un pol de la cèl·lula. 2.2.4.

Telofase Es condensa l'ADN de cada pol cel·lular i es torna a formar la membrana nuclear a cada extrem. Citocinesis: es separen els citoplasmes de les cèl·lules filles. Es reparteixen la resta d'orgànuls (ribosomes, lisosomes, mitocondris). Per estrangulació (cèl·lules animals) o per septe (cèl·lules que tenen paret cel·lular). 4 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Estrangulació + septe citocinesis. 2.2. Les cèl·lules diploides Tota la cèl·lula (que no sigui una cèl·lula sexual o gàmeta oval o espermatozou) conté 2 dotacions cromosòmiques; els cromosomes que venen del pare i els que venen de la madre. Són sempre amb un nombre parell de cromosomes.

Els humans: 46 cromosomes: cèl·lula somàtica (diploide, 2n) 23 cromosomes: cèl·lula sexual (ovul/esperma) Òvul (23) + esperma (23) = ésser humà (46) 2.3. Meiosi Es produeix 2 divisions cel·lulars successives. // Interfase: igual que la mitosi G1, S, G2 Divisió meiòtica I 2.3.1. Profase I Es condensa l'ADN per formar els cromosomes. Es produeix una recombinació genètica entre cromàtides no germanes de cromosomes homòlegs. 5 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Després d'aquesta recombinació, les 4 cromàtides són diferents entre elles. Els cenoniols o diplosomes duplicats emigren cap als pols i es comença a fer el fus mitòtic. Desapareixen la membrana nuclear i el nuclèol. 2.3.2.

Metafase I Els cromosomes es situen a l'equador de la cèl·lula, aparellats per cromosomes homòlegs (formant tètrades) i cada cromosoma orientat cap a un pol de la cèl·lula. S'uneix el fus mitòtic a un cinetocor de cromosomes homòlegs. 2.3.3. Anafase I Per l'escurçament del fus mitòtic, cada cromosoma parella es desplaçarà cap a un dels pols de la cèl·lula, per tant, es separen els cromosomes homòlegs, no les cromàtides germanes. 2.3.4. Telofase I i citocinesi I Es produirà la separació de les dues cèl·lules filles i es repartiran els orgànuls cel·lulars, es tornaran a formar la membrana nuclear en les dues cèl·lules filles resultants i es separa el citoplasma.

D'aquesta manera obtenir dues cèl·lules filles amb la meitat de cromosomes que la cèl·lula inicial, per això, aquesta primera divisió s'anomena divisió reproductora. Aquestes dues cèl·lules són genèticament diferents (contenen cromosomes diferents). Interfase A l'interfase entre Meiosi I i Meiosi II no es produeix la replicació de l'ADN, ja que els cromosomes ja tenen l'ADN duplicat (tenen 2 cromàtides germanes). Divisió Meiòtica II Es produeix simultàniament a les dues cèl·lules resultants de la divisió meiòtica I. 2.3.5. Profase II Els centríols (que s'han duplicat a la segona interfase) emigren, cada diplosoma cap als pols de la cèl·lula. Desapareix la membrana nuclear.

Els cromosomes ja formats comencen a anar cap al centre de la cèl·lula i es forma el fus mitòtic. 2.3.6. Metafase II Els cromosomes es situen a l'equador de la cèl·lula (tots separats) amb cada una de les seves cromàtides germanes orientades cap als pols. 6 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig S'uneixen els filaments del fus mitòtic al 2 cinetocors de cada cromosoma. 2.3.7. Anafase II Es separen les cromàtides germanes de cada cromosoma, i cada una es desplaça cap a un pol perquè s'escurça el fus mitòtic. 2.3.8. Telofase II + Citocinesi II Es condensa l'ADN, es formen les noves membranes nuclears i es separen els citoplasmes, repartint-se els orgànuls cel·lulars.

S'obtenen 4 cèl·lules filles genèticament diferents. 2.4. Comparació entre mitosi i meiosi Mitosi Meiosis Divisió conservadora. Es manté el nombre de cromosomes 2n: 2n 2n Divisió reductora. Es redueix a la meitat dels cromosomes: 2n: n, n, n, n Es fa una sola divisió, tenim 2 cèl·lules. Es fa amb dues divisions successives, tenim 4 cèl·lules. Pel creixement de l'organisme. Per a la reproducció sexual (per formar gàmetes). No aporta variabilitat genètica i les cèl·lules filles són idèntiques genèticament a l'inicial. Aporta variabilitat genètica i es produeix la recombinació entre cromàtida de cromosomes homòlegs. 7 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig T.2.

GENÈTICA Estudi de transmissió dels caràcters (físics, fisiològics…) hereditaris. 1. DEFINCIONS 1.1. Gen Fragment de l'ADN que conté la informació genètica que codifica un caràcter hereditari. Tots els individus d'una mateixa espècie tenen els gens situats al mateix locus (lloc en un cromosoma). 1.2. Genotip Conjunt dels gens que conté un organisme i cada persona en té milions, però en els exercicis ens referim al genotip d'un sol caràcter o màxim 2. 1.3. Fenotip Expressió externa del genotip (les característiques que ens confereixen els nostres gens). 1.4.

Al·lel Cada una de les diferents formes que pot prendre un gen d'un caràcter determinat i escriurem cada possible al·lel amb diferents lletres (A, a, B, b). Al·lel dominant: es manifesta en els heterozigots i l'expresarem amb lletres majúscules. Al·lel recessiu: no es manifesta en els heterozigots i l'expresarem amb minúscules. Codominància: quan dos al·lels són codominants, escriurem els dos en majúscules i el fenotip resultant pot ser: Herència intermitja: blanc + negre = gris Codominància: blanc + negre = taques Existeixen 3 fenotips diferents Homozigots: AA Homozigots: BB Homozigots: AB 1.5.

Homozigot / raça pura / línia pura Per un caràcter si els dos al·lels per aquell caràcter són iguals, els expressarem amb la mateixa lletra (AA), el que rep del pare i de la mare. 8 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig 1.6. Heterozigot / híbrid Per un caràcter si els dos al·lels (patern i matern) són diferents (Aa). 2. LLEIS DE MENDEL 2.1. 1ª Llei de Mendel - Llei de la uniformitat No contempla: Codominància Al·lels múltiples Al encreuar-se dues línies pures (homozigot) diferents, el 100% de la primera generació filial seran amb el fenotip igual a un dels progenitors. Exemple: Per determinar-se el dominant, encreuem dos línies pures. Pèsols verds x pèsols grocs.

Nomenclatura A: al·lel de color verd / a: al·lel de color groc Genotip Fenotip Probabilitat / proporció / percentatge Aa Pèsols verds 4/4 = 100% 2.2. 2ª Llei de Mendel - Llei de segregació independent Al encreuar-se dos heterozigots (o híbrids), per exemple, els obtinguts en la 1a generació final, els seus descendents sortiran amb caràcters que els seus progenitors no manifestaran amb una proporció ¼, això es degut a la separació dels al·lels en la formació de gàmetes. 2.3.

3ª Llei de Mendel - Llei de la independència dels caràcters Quan tenim en compte l'estudi de dos caràcters diferents, cada un s'estructura independentment de l'altre, complint-se les dues lleis de Mendel anteriors per a cada caràcter. En l'encreuament de 2 homozigots res pels dos caràcters: 100% 1ª generació filial del mateix fenotip. 9 Gàmetes M Gàmetes F A A a Aa Aa a Aa Aa Genotip Fenotip Probabilitat / proporció / percentatge AA Verd 1/4 = 25% Aa Verd 2/4 = 50% aa Groc 1/4 = 25% A a A AA Aa a Aa aa BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig En l'encreuament de 2 dihíbrid (heterozigots) (pels dos caràcters).

Si no es compleixen aquestes proporcions, els dos caràcters no són independents, s'anomenen caràcters lligats i es troben en el mateix cromosoma. 9/16 - dominant en els 2 3/16 - 1 dominant i 1 recessiu 3/16 - 1 dominant i 1 recessiu 1/16 - recessiu pels dos caràcters Caràcter de color Verd (A) / Groc (a) // Caràcter de pell Llis (B) / rugós (b) Genotip AABB x aabb Gàmetes AB AB ab ab AB Ab aB ab AB AABB AABb AABb AaBb Ab AABb AAbb AaBb Aabb aB AaBB AaBb aaBB aaBb ab AaBb Aabb aaBb aabb Conclusió: Com que si es compleix la proporció 9:3:3:1, es compleix la 3ª llei de Mendel, per tant, no estan en el mateix cromosoma els dos gens (no estan lligats). 2.4.

Arbre genealògic (pedigree) 10 AB AB ab AaBb AaBb ab AaBb AaBb Genotip Fenotip Probabilitat / proporció / percentatge AaBb Verd i llis 4/4 = 100% Genotip Fenotip Probabilitat / proporció / percentatge A_B_ Verd i llis 9/16 A_bb Verd i rugós 3/16 aaB_ Groc i llis 3/16 aabb Groc i rugós 1/16 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig 3. ENCREUAMENT DE PROVA L'encreuament amb un homozigot recessiu, si arriben a tenir fills de caràcter recessiu, era heterozigot, sinó, era homozigot. 4. PATRÓ D'HERÈNCIA Determinació de les característiques d'un al·lel per saber les probabilitats de que un descendent heredi un caràcter (normalment malaltia) segons el pedigree familiar. 4.1.

Patró d'herència d'un al·lel segons la seva manifestació L'al·lel dominant compleix: Pares SI afectats presenten fills NO afectats. SI es manifesta en heterozigots. El presenten la majoria de la població (en l'estudi poblacional, no en 1 familia). L'al·lel recessiu compleix: Pares NO afectats presenten fills SI afectats NO es manifesten heterozigots N es presenten la majoria de la població (en estudis poblacionals, no familiars). L'al·lel codominant: quan hi ha 3 fenotips diferents (un intermig als altres 2). 4.2. Patró d'herència d'un al·lel segons la seva localització Autosòmic: Quan el gen es troba en un cromosoma no sexual (en humans correspon als 1-22).

No hi ha diferència entre l'herència del caràcter en homes i dones. Els expressem amb les lletres A,a. Lligat al sexe: (xx dona) (xy home) Quan el gen es troba en un cromosoma sexual (en humà és el cromosoma 23). 11 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Hi ha diferències en l'herència del caràcter entre homes i dones les dones poden ser portadores de la malaltia, però sense manifestar-la, els homes no. Els expressem amb superíndex damunt del cromosoma al que està lligat: Xa, Xb… En herència recessiva lligada al sexe, els pares (mascle) NO afectats NO poden presentar filles afectades (femella) del caràcter. Al cromosoma Y s'hereta de pare mascle a fill mascle.

Al cromosoma X s'hereta: Xa Xa XA Y XA Xa Xa Y XaXa Exemple malaltia recessiva: A: sa a: malalt XaXa malalta Xa Xa sana XA Y sa XA Xa sana portadora Xa Y malalt 4.3. Genètica de poblacions Probabilitats o freqüències genotípiques la suma total és 1. P (AA) nº individus AA / nº de total d'individus = 0.24 P (Aa) nº individus Aa / nº total d'individus = 0.6 P (aa) nº d'individus aa / nº total d'individus = 0.16 Probabilitat de freqüències gèniques o al·lèliques la suma total és 1. P (A) = P (AA) + ½ P (Aa) = 0,24 + ½ · 0,6 = 0,54 P (a) = P (aa) + ½ P (Aa) = 0,16 + ½ * 0,6 = 0,46 Probabilitats fenotípiques la suma total és 1.

P (ulls marrons) = P (AA) + P (Aa) = 0,24 + 0,16 P (ulls blaus) = P (aa) = 0,16 5. PROBABILITATS Probabilitat (succés) = º é º 5.1. Probabilitat fenotípiques Probabilitat (caràcter) = º à º ' 5.2. Probabilitats de successos independents Es multiplicaran entre elles les probabilitats de que es doni cada un dels successos. 12 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig P (A n B) = P (A) · P (B) P (A n B) probabilitat de ser moreno i tenir els ulls blaus. P (A) probabilitat de ser moreno nº morenos / nº del total P (B) probabilitat de tenir els ulls blaus nº d'ulls blaus / nº del total 5.3.

Probabilitat condicionada Probabilitat de tenir una característica sabent que ja en presenta una altra (que ens assegura l'enunciat ja). Exemple probabilitat: Fenotípica: calcular la probabilitat estant malalt. Successos: calcular la probabilitat de tenir un nen malalt. Condicionada: calcular la probabilitat de que estigui malalt el fill mascle nascut. A: sa / a: malalt Fenotípica: probabilitat malalt 1/4 Successos: probabilitat nen malalt = P(nen) · P(malalt) = 2/4 · ¼ = Condicionada: probabilitat que el nen sigui malalt 1/2 13 XA Y XA XAXA XAY Xa XAXa XaY BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig T.3. EVOLUCIÓ 1. TEORIA DE L'EVOLUCIÓ 1.1. Teoria fixista No hi ha evolució, l'espècie no canvia. 1.2.

Teoria de Lamark Els individus tenen un impuls per millorar les seves característiques. La funció fa l'òrgan: poden modificar els òrgans per adaptar-se millor al medi, tipus d'aliment. El desús causa atrofia: un òrgan que no s'utilitza es redueix i desapareix. Herència dels caràcters adquirits: les modificacions fetes durant la vida d'un individu passen a descendents. L'individu és el que evoluciona: cada individu aporta una petita modificació dels òrgans en l'espècie. 1.3. Teoria de Darwin Variabilitat en la descendència: tots els individus d'una espècie tenen característiques diferents (uns neixen més alts, altres més baixos).

Elevada capacitat reproductora: no tots els individus arribaran adults i es reprodueixen, només els més ben adaptats. La selecció natural: força selectiva que escull als individus que estan més ben adaptats al medi i per les seves característiques físiques. Aquests individus seran els que tindran més descendència. 1.4. Teoria actual: neodarwinisme / teoria sintètica La variabilitat en els caràcters dels individus per causa: Mutacions: canvis a l'atzar, és a dir, no es poden controlar els seus efectes, són causades per: radiacions, productes químics i contaminació, virus…

i de manera preadaptativa en l'ADN és a dir, es formen mutacions que provoquen noves característiques (nous fenotips) sense tenir en compte si seran millors o pitjors per l'adaptació en el medi. Recombinació genètica dels cromosomes homòlegs en la divisió meiòtica. Selecció natural: és la força que escull les característiques favorables a l'evolució, fent que els individus que tenen aquest caràcter es reprodueixin més. 14 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig L'ADN és heredable: al ser característic que es troben a l'ADN, els caràcters fenotípics es passen a la descendència i es van expandint en la població de generació en generació. 2. MUTACIONS Canvis a l'atzar i de forma preadaptativa en l'ADN.

2.1. Factors que poden causar les mutacions Físics Radiacions ionitzants: raig X Radiacions no ionitzants: raig UV Químics tabac, alcohol, agents contaminants, sucres refinats, substàncies amb radicals lliures. Biològics Virus: integren el seu ADN a l'ADN cèl·lula i el modifica. Virions: fragments d'ADN o ARN Prions: fragments de proteïnes. 2.2. Tipus de mutacions 2.2.1. Mutació gènica, puntual o molecular Afecten només a una o poques bases nitrogenades. Substitució canvi d'una base per una altra. Deleció una base NO es replica, per tant, no apareix a la cadena mutada. Aquesta mutació provoca un canvi en tota la seqüència de triplets posteriors (marxa una lletra).

3' ATT CGA TAT CGC TTT 5' no mutada 3' ATT CGA ATC GCT TT 5' cadena mutada Inserció s'afegeix una base o varies entremig de la cadena, provocant un canvi en tota la seqüència posterior Silenciosa: en el canvi es codifica el mateix aminoàcid que la cadena no mutada. NO es nota la mutació. És una mutació silenciosa ja que canvia una sola lletra però és el mateix ADN. Comença sempre amb Met, sinó no és una cadena completa. 15 ADN C - G A - T ARN C - G A - U BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig No silenciosa: en el canvi es codifica un aminoàcid diferent. Pot provocar que la proteïna no sigui funcional.

Terminació prematura: es codifica un STOP abans d'hora, la proteïnes és més curta i no serà funcional. Terminació retardada: en muar, un codó que havia de ser un STOP, deixa de ser-ho i en continua unint aminoàcids, fent una proteïna massa llarga i possiblement no funcional. * Si hi ha un STOP es para i no es continua fent la cadena. 2.2.2. Mutacions estructurals cromosòmiques Afecten a següents cromosomes, no només a poques bases i modifiquen l'estructura del cromosoma. Es poden observar amb el microscopi electrònic. Deleció no es replica un fragment de cromosoma. Per tant, en el cariotip observarem que falta un fragment de cromàtida en un cromosoma.

Duplicació es replica un fragment de cromosoma dos vegades, per tant, observariem una cromàtida més llarga de lo normal. 16 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Inversió un fragment del cromosoma es replica correctament, però s'uneix els diferents fragments replicats de manera incorrecta. Per tant, no coincidiran els locus dels gens d'aquell cromosoma. ! Fragment invertit, s'ha unit al revés. En la fecundació no coincideixen els cromosomes homòlegs, no viables. Translocació tot i que es produeix les replicacions correctament, els fragments no s'uneixen en el cromosoma corresponent, per tant, observarem en un cromosoma una cromàtida massa curta, i en un altre, una massa llarg. 2.2.3.

Mutacions cariotípiques o cromosòmiques numèriques ("normal") 23 parelles de cromosomes "46"cromosomes. Haploïdia la mutació provoca que l'individu tingui menys, és a dir, alguna parella de cromosomes no ha estat replicada. Pot ser un error en l'anafase. 17 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Poliploïdia alguna dotació cromosòmica presenta més d'una parella de cromosomes. Trisomia: 3 cromosomes. Tetrasomia: 4 cromosomes. 3. FACTORS QUE MODIFIQUEN LES FREQÜÈNCIES GÈNIQUES D'UNA POBLACIÓ 3.1.

Factors que afavoreixen els caràcters més ben adaptats La selecció natural: en mutacions i la recombinació genètica és la meiosis, causen les variacions en l'ADN i la selecció natural fa augmentar la freqüència dels que provoquen fenotips òptims per l'entorn on viuen. 3.2. Factors que afavoreixen caràcters que no necessàriament són els més ben adaptats a l'entorn Flux gènic o migracions: l'arribada a una població d'individus de la mateixa espècie però de diferents poblacions, que tenien diferents fenotips. En barrejar-se amb les poblacions inicials, es modifiquen les freqüències gèniques afavorint-se els al·lels dominants, tot i no ser el que millor s'adapta a aquell entorn.

La selecció sexual: s'afavoreixen fenotips que no són positius per l'adaptació a l'entorn, per culpa de les preferències a l'hora d'aparellar-se del sexe contrari. Exemple: Cua de pavó real. La deriva gènica: per diverses causes es troba una població molt reduïda en un entorn aïllat de la resta de la població, per tant, es veuen obligats a encreuar-se entre ells (endogàmia obligada). Els seus descendents heredaran els caràcters que per atzar tenien aquests individus fundadors inicials, fent que augmenti la freqüència d'aquests caràcters en aquesta població respecte la població global d'aquella espècie. 18 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Causes: Per un desastre natural: efecte coll d'ampolla.

Per qualsevol altre motiu: efecte fundador. 4. ESPECIACIÓ Com es formen noves espècies a partir de les existents. Per determinar si 2 individus són de la mateixa espècie, s'han de complir dues condicions: 1. S'han de poder encreuar, és a dir, que els seus gàmetes són compatibles. 2. La descendència ha de ser fèrtil. Exemple: tigre + lleona = ligre (no és fèrtil) compleix la primera però no la segona, no són de la mateixa espècie. Arbre filogènic 4.1. Tipus d'especiacions 4.1.1. Anagènesis Una espècie va patint mutacions, que són canvis a l'atzar en l'ADN de manera pro adaptativa i la selecció natural les va filtrant.

Al cap de moltes generacions, s'han produït tants canvis que les poblacions actuals ja no podrien tenir descendència fèrtil amb els seus avantpassats, per tant són una nova espècie. 4.1.2. Claudogènesis A partir d'una sola espècie es produeix un mecanisme d'aïllament reproductiu (MAR), entre dues poblacions d'aquella espècie (però no s'han d'encreuar entre ells). Com que durant moltes 19 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig generacions no s'encreuen entre ells, cada població anirà evolucionant separadament (mutacions pròpies + fills de la selecció natural) fins que ja no poguessin tenir descendents fèrtils.

Tipus de claudogènesis Especiació al·lopàtrica o barrera geogràfica: existeix una barrera geogràfica entre les poblacions (qualsevol cosa física que impedeix la reproducció). "No poden perquè no es troben al mateix lloc". El MAR és la barrera: oceà, riu, muntanya… Especiació simpàtrica: no existeix barrera geogràfica entre ells (no s'aparellen perquè tenen diferents costums d'aparellament). "Poden però no s'agraden". El MAR pot ser: aïllament sexual, aïllament etològic. 5. PROVES DE L'EVOLUCIÓ 5.1. Evidències biogeogràfiques La distribució geogràfica de les espècies actuals i fòssils, així com les seves característiques permet reconèixer el parentesc evolutiu entre elles.

Com més properes són dues regions més semblants són les espècies que les habiten. Les àrees actualment allunyades però que havien estat unides o properes en el desplaçament dels continents, també presenten una certa similitud en les seves espècies. Les illes remotes aïllades durant un llarg temps són els indrets on hi ha espècies amb característiques més particulars (molt sovint són endemismes espècies endèmiques exclusives d'una illa). 5.2. Evidències paleontològiques Es basen en l'estudi dels fòssils i ens permet analitzar l'augment de diversitat i complexitat de les espècies amb el pas del temps. 5.3.

Evidències biomoleculars Totes les espècies utilitzen ADN com informació genètica i ARN per transferir la informació genètica. Les bases nitrogenades són les mateixes per totes les espècies. El genoma de les espècies és més semblant com més properes es troben evolutivament. Les seqüències d'aminoàcids de les proteïnes d'espècies diferents són més semblants com més properes són evolutivament. Els anticossos contra una proteïna d'un organisme aglutinen més les proteïnes equivalents d'un altre organisme com més properes evolutivament.

20 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig El codi genètic és universal, és a dir, tots els organismes utilitzen el mateix codi i moltes biomolècules són comunes a diferents espècies (aminoàcids, proteïnes, ATP, bicapa lipídica de les membranes…). El codi genètic és la determinació de quin aminoàcid codifica cada triplet de bases nitrogenades de l'ARNm. Totes les espècies utilitzen ribosomes per sintetitzar proteïnes. Totes les espècies utilitzen l'ATP per emmagatzemar energia química. 5.4. Evidències anatòmiques L'estructura anatòmica de les diferents espècies és més semblant com properes són evolutivament dues espècies. Aquest fet es dóna especialment pels caràcters anatòmics interns.

Òrgans vestigials estructures anatòmiques que aparentment ha perdut la major part o la totalitat de la seva funció primigènia en una determinada espècie. Exemple: la pell de gallina, l'apèndix, els queixals del seny… Evidències embriològiques durant el desenvolupament embrionari dels vertebrats es pot observar com els embrions de diferents espècies mostren progressivament caràcters dels diferents grups de vertebrats que es poden trobar a la línia filogenètica del grup al qual pertanyen. Exemple: els embrions d'amfibis, tenen primer peixos, després amfibis, rèptils i finalment adquireixen aspecte d'embrió de mamífer. 6. TIPUS D'EVOLUCIONS 6.1.

Evolució divergent Espècies amb un avantpassat comú proper, van evolucionant (patint mutacions diferents i la selecció natural actua de manera diferent) i diferenciant-se cada cop més. Òrgans homòlegs tenen l'estructura interna semblant i la seva forma i/o funció diferent. Exemple: braç d'un humà i la pota d'un cavall. 6.2. Evolució convergent Espècies sense avantpassats propers, en unir-se en un mateix medi, o pels seus hàbits alimentaris, la seva selecció natural els afavoreix característiques fenotípiques semblants. Òrgans anàlegs tenen l'estructura interna diferent i la forma i/o funció semblant. Exemple: les aletes de la balena i les aletes d'un peix. 7.

GRÀFICS Tirat els eixos: indicant-ne les seves unitats SEMPRE. 21 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig X (abscisses horitzontals): variable independent. 1r que passa / el que els investigadors fan el subjecte "causa". Y (ordenades verticals): variable dependent. El que passa després / el que l'investigador observa en els subjectes (conseqüència). ! Triar l'escala adequada per cada eix No han de ser els dos eixos amb la mateixa escala. No és necessari començar pel nombre 0 Per triar l'escala = aproximadament els números é é º que entren a cada quadrat. Indicar l'escala a cada "quadrat" !

Triar el tipus de gràfic Diagrama de barres: només es pot utilitzar en variables discretes, és a dir, que només s'admeten números naturals (no serveix per a números decimals). Diagrama de punts: per variables discretes o continus que poden prendre qualsevol valor. 22 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig T.4. BIOMOLÈCULES Compostos dels éssers vius. 1. INORGÀNIQUES Es troben dins i fora dels éssers vius: aigua i sals minerals. 2. ORGÀNIQUES Exclusives dels éssers vius. 2.1. Glúcids La seva funció principal és energètica i estructural. Són cadenes de carbonis amb diversos grups hidroxil (C-OH) i un carbonil (C=O). 2.1.1.

Monosacàrids Propietats: són dolços, sòlids, blancs, cristal·lins i solubles en aigua. Estructura lineal no és la més estable. Estructura ciclada més estable en: Les pentoses: formen part dels àcids nucleics (ADN/ARN) Àcid ribonucleic (de l'ARN) = ribosa Àcid desoxirribonucleic (de l'ADN) = desoxirribosa Les hexoses: tenen funció energètica Glucosa substrat energètic en sang i sabia Galactosa llet Fructosa fruita 23 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig 2.1.2. Disacàrids Propietats: són dolços, sòlids, blancs, cristal·lins, solubles en aigua i funció energètica. Són la unió per enllaços o-glicosídic entre dos monosacàrids. Exemples: Maltosa: 2 glucoses.

Grams de cereal Sacarosa: 1 glucosa + 1 fructosa. Sucre de cuina Lactosa: 1 galactosa + 1 glucosa. Llet mamífers 2.1.3. Polisacàrids Propietats: no són dolços, tenen pesos moleculars molt alts, no són blancs ni cristal·lins. Són molècules formades per la unió de molts monosacàrids. Homopolisacàrids: formats per la unió d'un sol tipus de monosacàrids. De reserva energètica tenen enllaços més dèbils tipo "U". Glicogen: format per glucoses. És la molècula de reserva energètica dels animals que es troba en cèl·lules musculars i hepàtiques. Midó: format per glucoses. És la molècula de reserva energètica dels vegetals que es troba en el cloroplast i amiloplast.

Estructurals Cel·lulosa: està fet de glucoses i forma la paret cel·lular dels vegetals. Té funció estructural. Quitina: format per n-acetilglucosamina. És la molècula estructura de la paret cel·lular dels fongs i de l'exosquelet dels insectes. Heteropolisacàrids: formats per diferents monosacàrids. Exemple: la pectina dels fruits (pela de la poma) i agar agar (espessant de la cuina). Heteròsids: molècules formades per: Glúcids + proteïnes = glicoproteïnes paret de la cèl·lula de bacteris. Glúcids + lípids = glicolípid a les membranes cel·lulars. 24 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig 2.2. Lípids Funció estructural a les membranes cel·lulars i reserva energètica.

Són biomolècules insolubles en aigua i solubles en dissolvents orgànics apolars (èter, cloroform). Fan la taca translúcida. Exemple: paper, tela… 2.2.1. Àcids grassos Són cadenes llargues d'hidrocarburs (CHn) amb un grup carboxil (COOH) en un extrem: Funció: energètica i formen parts dels lípids saponificables. Classificació: Saturats: no contenen dobles enllaços entre Carbonis i són sòlids a mantegosos a temperatura ambient (punts de fusió alts). Insaturats: contenen dobles enllaços (insaturacions) entre Carbonis i són líquids a temperatura ambient (punts de fusió baixos). Propietats: Caràcter àcid (pH<7) Tenen una part hidròfila (COOH) i una part hidròfoba (CH3-CH2…) són amfipàtics.

Formen micel·les. Són insolubles en aigua. 2.2.2. Lípids saponificables Són lípids que contenen àcids grassos. Acilglicèrids Estan formats per àcids grassos: -1 a.g: monoacilglicèrid -2 a.g.: diglicèrid -3 a.g.: triacilglicèrid Units amb enllaços èsters i en formar-se s'alliberen molècules d'aigua (una per a cada unió). 25 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Funció principal: reserva energètica. S'acumula subcutani en el teixit adipós. Funcions secundàries: la protecció mecànica i aïllant tèrmic (regula la temperatura). Propietats: són totalment a polars (totalment hidròfobs). Cèrids o ceres Formats per la unió d'1 àcid gras + alcohol de cadena llarga. CH3 - CH2 - CH2 …

C-OH = O + OH-CH2 - CH2 - CH2 … CH3 - Z CH3 - CH2 - CH2 … -COO + CH2 - CH2 - CH3 + H2O Propietats: totalment insoluble en aigua i hidròfob totalment. Funcions: protectora, impermeabilitzadora i antibiòtica. Fosfolípids Contenen: 2 àcids grassos Glicerina Àcid fosfòric o fosfat Altres… Funció: estructural, formen membranes cel·lulars i bicapes lipídiques. 2.2.3. Lípids insaponificables No contenen àcids grassos i són totalment hidròfobs. Tapens Els trobem en els vegetals principalment, i els hi donem: Aromes mentol, limonel Pigments clorofil·la, carotens Propietats aïllats caucho. Esteroides Són derivats de l'està.

Hormones esteroides: regulació (estrogens, testosterona…) Vitamines: v.D Colesterol: es troba a les membranes cel·lulars, és precursor per formar els esteroides i els hi donem: 26 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Estabilitat Control entrada/sortida de substàncies a la cèl·lula. Prostaglandines Regulen diferents mecanismes (febre, dolor, cicatrització, digestió…) 2.3. Proteïnes Són polímers formats per la unió de més de 100 aminoàcids units entre ells per enllaç peptídic. La seva funció és enzimàtica (reguladora). 2.3.1. Aminoàcids Tenen l'estructura següent: Característiques: Són sòlids blancs cristal·lins, però no són dolços.

La part: (els dos són amfòters) Amino té caràcter BASIC (pH > 7) Àcid té caràcter àcid (pH < 7) Per tant, poden regular el pH: funció homeostàtica. Hi ha uns 20 aminoàcids en els éssers vius i la manera (seqüència) com s'uneixen fan les diferents proteïnes. Pels humans, alguns aminoàcids són essencials, és a dir, que nosaltres no els sabem fabricar, els hem d'aconseguir de l'alimentació (variada). 27 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Unió dels aminoàcids Dipèptid: unió de 2 aminoàcids. Peptídic: unió d'1 aminoàcid. Proteïna: unió de +100 aminoàcids. 2.3.2. Estructura de les proteïnes Les proteïnes són molècules molt llargues (aprox 1 metre) per poder caber-hi a les cèl·lules s'ha de replegar.

Estructura primària És la unió d'aminoàcids lineal A-A-A-A-A, d'aquesta forma la proteïna no és funcional. Estructura secundària Es formen enllaços tipus: pont d'hidrogen entre diferents aminoàcids i es replega la proteïna. No és funcional perquè la forma no està en "3D". Estructura terciària Es formen enllaços de diferent tipologia: Ponts d'hidrogen Atracció electrostàtica Pont disulfur Forces de Van de Waah Entre diferents aminoàcids i li donen estructura tridimensional (3D) a la proteïna. Forma globular adquireixen forma esfèrica, són solubles en aigua i es poden desplaçar pel reg sanguini i el citoplasma.

Forma filamentosa formes de tubs, no són solubles en aigua i tenen funcions estructurals (fus mitòtic, citoesquelet, queratina…). Estructura quaternària S'uneixen diferents cadenes d'aminoàcids per formar una sola estructura. 2.3.3. Funció de les proteïnes Funció biològica 28 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Enzimàtica: proteïnes globulars que catalitzen reaccions bioquímiques (no podrien fer cap funció al nostre costat). Estructural: proteïnes filamentoses que fan funció d'esquelet. Donen estructura als orgànuls: Els microtúbuls del citoesquelet tubulines A la membrana plasmàtica les glicoproteïnes. Les histones a les que s'uneixen les fibres de la cromatina.

El col·lagen de la pell La queratina de les ungles o plomes Transportadora: són proteïnes que s'uneixen a diverses substàncies per transportar-les en medi aquós o regular-ne el pas. Lipoproteïnes s'associen als lípids (insolubles) per transportar-los. Hemoglobines transport d'oxigen pel plasma sanguini. Permeases de membranes regulen intercanvis, és a dir, el pas de substàncies a través de les membranes cel·lulars. Defensa: els anticossos secretats per les cèl·lules plasmàtiques. Exemple: les immunoglobulines. Hormonal: es sintetitzen en determinats teixits i es distribueixen a tot l'organisme per la sang, controlen les funcions fisiològiques.

Insulina control dels nivells de glucosa a la sang. Oxitocina control de contracció del múscul llis. Tiroxina Hormona del creixement. Reserva energètica: ovoalbúmina, caseïna (llet) Homeostàtica: regulen el pH sanguini per la seva capacitat amortidora. 2.4. Àcids nucleics Són els responsables de la transmissió genètica i la síntesi de proteïnes i són polímers formats per nucleòtids. 2.4.1. Nucleòtids Formen l'ADN i l'ARN. És la unió d'un fosfat, un glúcid pentosa (ribosa o desoxirribosa) i una base nitrogenada. 29 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Si es ribosa: formen l'ARN - fosfat H3PO4 (té un OH al C2). Si es desoxirribosa: formen l'ADN + fosfat H2PO4 (no té l'OH al C2).

Els nucleòtids s'uneixen: OH + C5: fosfat + pentosa enllaç fòsfor èster C1 + N + OH: pentosa + base n-glicosídic Nucleòtid: fosfat + pentosa + base nitrogenada Nucleòsid: pentosa + base nitrogenada 2.4.2. ADN Estructura primària: unió de nucleòtids mitjançant el pont fosfodièster o difosfòric. Estructura secundària: les bases complementàries, s'uneixen mitjançant ponts d'hidrogen.

A (dos ponts d'hidrogen) T A = = T C (tres ponts d'hidrogen) G C G Exemple: Escriu la cadena complementària a: 5' A A T C G C T A T C G G A 3' 3' T T A G C G A T A G C C T 5' Estructura terciària: la doble hèlix de l'ADN s'enrotlla al voltant d'unes proteïnes anomenades histones (només es troben en cèl·lules eucariotes, les procariotes no en tenen) formant-se els nucleosomes, que són grups d'histones amb ADN enrotllat. El conjunt de tots els nucleosomes s'anomena cromatina (ADN+histones). Replicació de l'ADN A la fase S de la interfase del cicle cel·lular s'ha de fer la replicació (còpia exacta) de l'ADN de la cèl·lula, per tal de passar tota la seva informació genètica als descendents.

Fase 1: Iniciació de la replicació Primer s'ha de descondensar l'ADN, fins a tenir l'estructura secundària, a petits fragments i per tant, tindrem molts inicis de replicació. A cada inici s'ha de crear una bombolla de replicació, que es crea a través de: Enzims helicases: trenquen els enllaços de pont d'hidrogen entre les cadenes complementàries. 30 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Enzims topoisomerases: desenrotllen l'ADN i eviten que es torni a enrotllar. Enzims SSB: mantenen separades les 2 cadenes perquè no es tornin a unir els ponts d'hidrogen.

Fase 2: Elongació de la cadena S'ha de fer una "còpia" de cada una de les cadenes complementàries, ja que haurem de crear dos cadenes d'ADN bicatenari, i cada una d'elles contindria 1 cadena "vella" i una cadena "nova", per tant, és un procés semiconservatiu. Els enzims necessaris són: ARN polimerasa o primesa: l'ADN no pot iniciar una cadena per si sol, per tant, en el punt d'inici de la replicació s'ha de posar un petit fragment d'ARN, anomenat encebador o primer. ARN polimerasa III: a continuació de l'encebador 'ARN, aquest enzim va unint nucleòtids d'ADN (desoxiribonucleòtids) complementaris a cada cadena.

L'ADN només es pot replicar en un sol sentit, en concret, en el sentit 3' 5' es pot llegir. La cadena que es troba en sentit correcte de lectura (3' 5') s'anomena cadena líder o adelantada, i es sintetitza en el sentit 5' 3' d'una sola vegada. La cadena que es troba en el sentit incorrecte de lectura (5' 3') s'anomena cadena retardada, ja que s'ha de sintetitzar a petits fragments, anomenats fragments d'Okazaki, i per tant, necessita encebadors d'ARN. !! Recordar: l'ADN només es pot llegir en sentit 3' 5' i sintetitzar en sentit 5' 3'.

31 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Fase 3: Terminació de la replicació S'han de tallar i eliminar els encebadors d'ARN de les dues cadenes, omplir els buits que deixen aquests fragments amb ADN i després unir tots els trossos per fer una cadena continua. ADN-polimerasa I: té la funció d'endonucleasa (talla fragment de l'encebador ja que pot trencar enllaços entre nucleòtids) i també fa la funció de sintetitzar el fragment d'ADN que falta al lloc on hauria els encebadors. Lligasa: té la funció d'unir els fragments d'ADN per tal d'obtenir les dues cadenes d'ADN completes necessàries per poder fer la divisió cel·lular i transmetre la informació genètica. !

Es fan simultàniament diverses bombolles de replicació en eucariotes i s'han d'unir els fragments creats en cada bombolla també. Formes de l'ADN Com es troba? En forma lineal, circular, monocatenari i bicatenari. 32 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig On es troba? En cèl·lules eucariotes es troba: Dins del nucli bicatenari, envoltat de membrana nuclear. Dins dels mitocondris (circular) tenen el seu propi funcionament i la seva pròpia manera de dividir-se i replicar-se. Dins del cloroplast. En cèl·lules procariotes es troba: Lliure al citoplasma, en forma circular i bicatenària. En virus: pot ser lineal, circular, monocatenari o bicatenari i es troba envoltat d'una càpsula proteica.

En viroides: fragment d'ADN sense envoltar. Teoria endosimbiòtica de Lyn Margulis Els mitocondris i els cloroplasts antigament eren cèl·lules procariotes que van ser "endocitades" per altres cèl·lules i actualment es troben dins les cèl·lules eucariotes, fent funcions metabòliques (catabolisme d'obtenció d'energia els mitocondris i anabolisme fent la fotosíntesi els cloroplasts). 2.4.3. ARN Té ribosoma com a sucre, és a dir, no té desoxirribosa i té uracil (no timina). Es troba en forma lineal monocatenari (excepte en alguns virus). Tipus d'ARN ARNm (missatger): es sintetitza utilitzant només una cadena de l'ADN de la cèl·lula, la cadena motlle, que es troba en direcció 3' 5'.

L'ARN es sintetitza en la direcció 5' 3', per tant, quedarà semblant a l'altre cadena (només canvia T U) que s'anomena cadena codificant. 5' A C G G A T C A T 3' cadena codificant 3' T G C C T A G T A 3' cadena d'ADN motlle 5' A C G G A U C A U 3' cadena d'ARNm Exercici 1: fes la cadena complementària d'ADN i l'ARN corresponent a: 5' T T A C G A C T A 3' cadena codificada Cadena d'ADN motlle: 5' A A T G C T G A T 3' Cadena d'ARNm: 5' U U A C G A C U A 3' No tot l'ADN de les cèl·lules eucariotes és ADN codificant, és a dir, que hi ha fragments d'ADN que no s'utilitzen per sintetitzar proteïnes.

33 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Per tant, l'ARNm ha de madurar, és a dir, "eliminar" els fragments no codificats. Introns: fragments no codificats. Exons: fragments codificats. Es situa una Gm al davant de la cadena i una d'adenines, llavors l'ARNm madurat surt del nucli i viatja cap als ribosomes. S'uneix als ribosomes i s'iniciarà la síntesi de proteïnes. ARNt (transferència): Tenen forma de trèvol (fan diversos bucles) Al seu extrem 3' s'hi uneix un aminoàcid concret (el que correspongui al seu anticodó) a la part superior de l'ARNt. A la part inferior conté tres bases (l'anticodó) que són complementaris al codó (triplet) que codifica a aquest aminoàcid concret.

ARNr (ribosòmic) Es forma a partir de l'ARNn (nucleolar) que es troba al nucli de les eucariotes. Té funció estructural, s'uneix a cadenes de proteïnes per formar els ribosomes. Els ribosomes estan formats per dues subunitats separades que s'uneixen quan un ARNm es troba al seu entorn i es comença a la síntesi de proteïnes. 34 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig 2.4.4. Dogma central de la biologia molecular L'informació genètica es transmet en una sola direcció en tots els éssers vius. De progenitors a descendents amb la replicació de l'ADN. D'ADN a ARN amb la transcripció de l'ARN a partir de la cadena d'ADN.

D'ARN a proteïnes amb la traducció (indicant el codi genètic la correspondència entre els codons i els aminoàcids). A excepció dels virus poden fer la: Retrotranscripció (d'ARN i ADN) Replicació d'ARN Localització de cada procés: Replicació eucariotes al nucli // procariotes al citoplasma. Transcripció eucariotes al nucli // procariotes al citoplasma. Traducció eucariotes i procariotes als ribosomes. ADN ARN (transcripció) es fa una cadena d'ARNm a partir de la informació de l'ADN. ARNm ARN m (maduració) madura l'ARNm, és a dir, es trenquen els introns, que són la còpia de l'ADN no codificant que no serveix per a sintetitzar proteïnes.

ARNm proteïna (traducció) se'n va als ribosomes i s'utilitza el codi genètic per saber l'ordre d'unió dels aminoàcids. 35 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig T.5. METABOLISME Conjunt de reaccions químiques que es produeix en tots els éssers vius, per tal d'obtenir energia i biomolècules necessàries pel seu creixement, reparar teixits i reproduir-se. Per poder realitzar aquestes funcions, es necessiten els biocatalitzadors, com els enzims, hormones, cofactors, vitamines… 1. ENZIMS Són proteïnes globulars i solubles, que es poden transportar pel citoplasma fins on es necessiten. Cada cèl·lula sintetitza els seus propis enzims amb la informació del seu propi ADN. 1.1. Com actuen els enzims?

Els enzims tenen una estructura tridimensional, amb una zona anomenada centre actiu, per on es poden unir específicament a una molècula concreta (i només una) que s'anomena substrat. D'aquesta manera es crea el complex enzim-substrat. Posteriorment, es produeix una reacció en la que s'alliberen els productes quedant l'enzim i alterat de la reacció. Per exemple: trencament d'enllaços, alliberament d'àtoms, reacció o oxidació. Els enzims després de fer la seva funció poden tornar a unir-se a un altre substrat i fer el procés moltes vegades, per tant, són molt actius. Una cèl·lula inverteix molta energia i matèria per fer un enzim, ha de ser rentable.

Els enzims són molt específics de substrat, és a dir, només poden unir-se a un substrat, i per tant, poden fer una funció concreta. Exemple: 36 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig La lipasa trenca enllaços acilglicèrids. La lactasa trenca disacàrid lactosa i forma glucosa i galactosa. La majoria d'enzims tenen el seu nom, acabat en -asa (per localitzar-lo en un text). 1.2.Factors que influeixen en l'activitat enzimàtica 1.2.1. Presència d'inhibidors Són molècules que poden encaixar en el centre actiu, o en altres zones de l'enzim, impedient que es pugui unir al substrat, per tant, l'inactiven. Poder ser reversibles, és a dir, que es desenganxi i torni a funcionar l'enzim o irreversibles.

A vegades, es necessita que un enzim no actiu es situa un inhibidor per aturar-ne la seva funció fins que es torni a necessitar, ho vol la cèl·lula. Inhibidor competitiu: l'inhibidor s'uneix al centre actiu, no ho vol la cèl·lula. Inhibidor no competitiu: l'inhibidor s'uneix a l'enzim, però no al centre actiu, i bloqueja la unió del substrat. 1.2.2.

La temperatura Si la temperatura és òptima (en el nostre cas 37ºC) el 100% dels enzims estan actius, però si augmenta o disminueix la temperatura, els enzims comcencen a desnaturalitzar-se, és a dir, es trenquen els enllaços de l'estructura terciària o secundària, quedant en forma lineal, i perden l'estructura 3D, ja que no tenen centre actiu, i no poden fer la seva funció. Per tal que l'enzim sigui funcional, ha d'estar en estructura terciària ja que sinó ho tenen al centre actiu. 1.2.3.

El pH És la mesura de l'acidesa de l'entorn, al pH òptim el 100% dels enzims estan actius, però si augmenta o disminueix el pH, els enzim es comencen a desnaturalitzar, és a dir, es trenquen els enllaços de 37 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig l'estructura secundària i terciària, quedant en forma lineal i perden l'estructura 3D, ja no tenen centriu actiu i no poden fer la seva funció. Cada tipus d'enzim té un rang òptim de pH. 1.2.4. La concentració del substrat Cada enzim es pot unir només a un substrat cada vegada. Mentre no tenim tots els enzims units a un substrat, encara pot anar augmentant la velocitat de la reacció.

Quan ja estan tots els enzims ocupats, ja no pot augmentar més la velocitat de reacció. 1. Poc treball ja que falta substrat i al ser pocs hi ha enzims que es queden sense treballar. 2. Treball igualtat de substrats que d'enzims. 3. Molt treball ja que hi ha excés de substrats i els enzims no són els mateixos. 1.3. Tipus de metabolisme Els éssers vius es classifiquen segons: D'on obtenen l'energia per fer les seves funcions vitals. D'on obtenen el carboni (i altres elements) per poder construir biomolècules. 1.3.1. Segons la font d'energia Fotosintètics obtenen l'energia de la llum (fotons). Poden captar aquesta energia amb els seus pigments fotosintètics.

Quimiosintètics obtenen l'energia de l'oxidació de molècules, és a dir, mitjançant processos químics que degraden la mateixa i n'existeixen l'energia acumulada. 38 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig 1.3.2. Segons la font de carboni Autòtrofs capten el CO2 i altres molècules inorgàniques per fabricar les seves pròpies molècules orgàniques. Heteròtrofs s'alimenten de la mateixa orgànica, és a dir, d'altres éssers vius. Energia Segons Fotosintètics Quimiosintètics Autòtrof Fotoautòtrof Vegetals Aigües Cianobacteris Quimioautòtrofs Bacteris sense pigments Heteròtrof Fotoheteròtrof Bacteris amb pigments Quimioheteròtrofs Animals (nosaltres) Fongs Llevats Bacteris 2.

VOCABULARI Reacció química: procés en que una o varies substàncies es transformen en altres substàncies. Substrats: les molècules (substàncies) que entren en una reacció química. Productes: les molècules que es formen en una reacció química. Catalitzadors: molècules (proteïnes si són enzims) que faciliten les reaccions químiques. Via metabòlica: conjunt de reaccions químiques que estudien com un sol procés Substrats (catalitzador) productes Tipus de vies metabòliques: circular o lineal. Les reaccions químiques es produeixen gràcies als catalitzadors. En cada reacció química entra un substrat i (ATP) i surt un (ADP), no en totes.

Els catalitzadors no varien, són invariables i són molt actius (actua molts cops) és un enzim (proteïnes). En fer-se les reaccions químiques i les vies metabòliques, es pot alliberar o captar energia, i també es pot captar o alliberar protons i electrons, que anomenem com a conjunt poder reductor. 39 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Energia l'energia alliberada en fer-se les reaccions del catabolisme és emmagatzemada dins d'una molècula d'ATP mitjançant la reacció de fosforilació de l'ADP. La fosforilació en pot produir: A nivell de substrat: en trencar-se enllaços de les molècules.

Fosforilació oxidativa: en la cadena respiratòria, gràcies a l'ATP-sintetasa de la membrana interna dels mitocondris. Fotofosforilació: a la fotosíntesi, gràcies a l'energia de la llum i l'enzim ATP-sintetasa. Un ATP és un reservori d'energia, si l'ADP passa a ser ATP s'acumula energia i si l'ATP passa a ser ADP allibera energia. Poder reductor: molècules encarregades d'emmagatzemar el poder reductor, és a dir, els protons H+, els electrons e- són els cofactors. 3. CATABOLISME El catabolisme és el conjunt de reaccions que fan totes les cèl·lules dels éssers vius per obtenir energia de l'aliment. Són reaccions exergòniques: alliberen energia.

Són reaccions d'oxidació: alliberen protons i electrons (poder reductor). Són reaccions convergents: de diverses molècules (glúcids, lípids, proteïnes…) es produeixen els mateixos productes. Són reaccions de degradació: es trenquen molècules complexes per obtenir-ne de simples. Hi ha dos tipus de catabolisme: Respiració: es degrada completament les molècules i s'obté el màxim rendiment energètic. El producte fins són molècules inorgàniques. Hi ha la respiració aeròbica (que necessita O2), tot i que alguns bacteris poden fer la anaeròbica (sense O2). Fermentació: es degrada només parcialment les molècules, obtenint poca energia.

El producte final és una molècula orgànica, és anaeròbica (sense O2). 40 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig 3.1. Catabolisme per respiració cel·lular aeròbica per glúcids Els glúcids s'emmagatzemen en forma de polisacàrids com el glucogen o midó. Els animals (com els humans) acumulen les glucoses en forma de glicogen. Per obtenir-ne l'energia hem de fer 4 vies metabòliques. 3.1.1. 1a via. Glicogenolisis El glicogen s'acumula en les cèl·lules musculars i hepàtiques (fetge). El glicogen es trenca i es converteix en glucosa. Aquest procés es produeix al citosol (líquid del citoplasma) de les cèl·lules. 3.1.2. 2a via.

Glicòlisis / glucòlisis És la degradació de la glucosa, per obtenir 2 molècules d'àcid pirúvic (o piruvat). En aquest procés s'allibera energia i poder reductor. Glucosa + 2ADP + 2NAD+ 2 piruvat + 2ATP + 2NADH+ 3.1.3. Entre mig de vies. Reacció de descarboxilació del piruvat El piruvat entra dins de la matriu mitocondrial i es degrada en un sol procés, i es forma acetil que s'unirà a una coenzima per formar Acetil-CoA. En el procés s'allibera CO2 i poder reductor. 3.1.4. 3a via. Cicle de Krebs Es produeix a la matriu mitocondrial.

Els Acetil-CoA s'uneixen al cicle i es degraden completament alliberant-se: 3 NADH+ 1 FADH+ 1 GTP 2 CO2 41 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig Els enzims no són intercanviables Si falla un no es pot fer el cicle Són específics Els NAD i els FAD són recol·lectors de protons i electrons (agafen H respiració cel·lular) El cicle de krebs és cíclic. 3.1.5. 4a via. Fosforilació oxidativa o cadena respiratòria o cadena de transport electrònic A la membrana interna dels mitocondris hi ha unes proteïnes de la membrana, els citocroms i l'ATP-sintasa. 1. S'oxiden, és a dir, alliberen els protons i electrons. Els cofactors NADH+ i FADH+ NADH + NAD + (H+) + (e-) // NAD tornarà a buscar més H+ i e-. 2.

Els electrons són captats pels citocroms i van transposant-se d'un altre. 3. Els H+ travessen els citocroms fins a l'espai intermembrana. A l'espai intermembrana s'acumulen H+ (es crea un gradient positiu) i han de retornar a la matriu a través de l'ATP-sintasa, al qual activen i han de donar energia. Es produeix la fosforilació oxidativa. 42 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig * On es produeix més energia és a l'ATP sintasa o la 4rta via fosforilació oxidativa. 4. Els H+ i e- s'uneixen a l'O2, que és l'oxigen que hem respirat, i a través de la sang (hemoglobina) ha estat traslladat a les cèl·lules. Es forma una molècula d'aigua: (e-) + (H+) + (O2) = H2O 3.1.6.

Balanços Balanç global: C6H12O6 + 6O2 + DE 30 A 38 ADP + P 6CO2 + 6H2O + DE 30 A 38 ATP Balanç energètic: Per cada molècula de glucosa s'obtenen entre 30 i 38 ATP. 3.2. Respiració aeròbica a partir dels lípids La reserva energètica en forma de lípids són els triacilglicèrids. Els lípids acumulen més energia per cada gram que els glúcids o les proteïnes. Lípids: 91 Kcal/g Glúcids i proteïnes: 4,3 Kcal/g Tenen 4 vies metabòliques: 3.2.1. 1a Via. Lipolisis Es trenca l'enllaç èster entre els àcids grassos i la glicerina. Es produeix al citosol. La glicerina es transformarà en Acetil Coa i entrarà al Cicle de Krebs. Els àcids grassos entraran al mitocondri, gràcies a l'acció de la L-carnitina.

3.2.2. 2a Via. B-oxidació dels àcids grassos. Hèlix de Linnen Els lípids han fet la lipòlisi al citoplasma (han trencat acilglicèrids). Obtenim 3 AG i glicerina (se'n va a la glucòlsi perquè es transforma en dihidroxiacetona-3P). Objectiu: obtenir ATP TAG + 3H20 3 AG + Glicerina (glucòlisi, CK, c.t.e.) Per fer-ho ha d'entrar a la membrana mitocondrial: 43 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig 1. Activació de l'AG: afegim el grup CoA i obtenim l'Acil-Coa, així pot entrar dins la membrana mitocondrial. Es gasten 2 ATP. 2. Entrada al mitocondri: l'acil-Coa entra al mitocondri 3. Deshidrogenació: s'allibera FADH2 i va a la c.t.e. 4. Hidratació: s'afegeix H2O. 5. Deshidrogenació: allibera un NADH+H+ 6.

S'allibera un Acetil-CoA. I es torna a començar successivament fins que no quedin acetil-CoA. B-oxidació: nº acetil-CoA nº carbonis AG / 2 nº voltes nº carbonis / 2-1 Balanç energètic de la B-oxidació (ex: àcid palmític) Activació AG - 2 ATP B-oxidació 8 acetil-CoA (CK) 1 FADH2 1 ATP 12 ATP · 8 = 96 ATP 1 GTP 2 ATP 3 NADH + H+ 9 ATP 7 voltes 1 FADH2 2 ATP 7 · 2 = 14 ATP 1 NADH + H+ 3 ATP 7 · 3 = 21 ATP TOTAL: 131 ATP - 2 ATP = 129 ATP 3.2.3. 3a Via. Cicle de Krebs Es produeix a la matriu del mitocondri. Els Acetil-Coa produïts a la B-oxidació dels àcids grassos entren al cicle de Krebs i alliberen: 3 NADH+ 1 FADH+ 2 CO2 1 GTP 3.2.4. 4a Via.

Fosforilació oxidativa A la membrana interna del mitocondri els FADH+ i el NADH+ alliberen les H+ i els e-. Els electrons fan la cadena de transport d'electrons pel citocroms. 44 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig 3.2.4. 4a Via. Fosforilació oxidativa A la membrana interna del mitocondri els FADH+ i el NADH+ alliberen les H+ i els electrons. Els electrons fan la cadena de transport d'electrons pel citoplasma. Els H+ travessen els citocroms i retornen a la matriu a través de l'ATP-sintasa i provoquen la fosforilació oxidativa de l'ATP. L'O2 capta els protons i electrons formant-se H2O. 3.2.5. Balanç Balanç energètic: 130 ATP per cada àcid gras 3.3.

Respiració cel·lular (aeròbica) de proteÏnes El nostre organisme necessita es proteïnes per fer funcions: Enzimàtica Hormonal Transportadora Defensa Estructural Per tant, no utilitzarà les proteïnes com a font d'energia en situació normal, només ho farà quan no té disponibilitat de glúcids ni lípids. 3.3.1. 1a via. Degradació de proteïnes Es produeix al citosol. Consisteix en el trencament de l'enllaç peptídic entre els aminoàcids que formen la proteïna i obtenim aminoàcids.

Amb la proteïna de l'aliment la degraden per obtenir els aminoàcids essencials que només obtenim dels aliments, per ajudar-nos a formar proteïnes des del nostre ADN, sense això no podrem fer funcionaments bàsic del cos: crear homrones, anticossos. 3.3.2. 2a via. Degradació d'aminoàcids No es fa normalment, només quan no hi ha glúcids ni lípids. Els aminoàcids han de perdre el grup amino (NH2) produir-se una desaminació. La resta de l'aminoàcid es transformarà en Acetil CoA o en una altra molècula que també pot entrar al cicle de Krebs.

En aquesta fase, al degradar la proteïna, perdem les nostres proteïnes i a més es formen aminoàcids i al degradar aquest aminoàcid sortirà el nitrogen que és tòxic i acaba derivant-se a les malalties. 45 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig 3.3.3. 3a via. Cicle de Krebs Es produeix a la matriu del mitocondri. Els Acetil-Coa produïts a la B-oxidació dels àcids grassos entren al cicle de Krebs i alliberen: 3NADH+ 1 FADH+ 2CO2 1GTP 3.3.4. 4a via. Fosforilació oxidativa A la membrana interna del mitocondri els FADH+ i el NADH+ alliberen els protons i els electrons.

Els electrons fan la cadena de transport d'electrons pels citocroms i els protons travessen els citocroms i retornen a la matriu a través de l'ATP-sintasa i provocant la fosforilació oxidativa de l'ATP. L'O2 capta els protons i electrons i es forma H2O. 3.4. Esquema de la respiració cel·lular 3.5. Catabolisme per fermentació És anaeròbic, és a dir, no necessita O2. És degradació parcial de les molècules, el producte final és una molècula orgànica senzilla. 46 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig S'obté poc rendiment energètic (només 2 ATP per cada glucosa) i només es pot fer a partir de glúcids (ni lípids ni proteïnes). No es necessiten mitocondris per realitzar-la. 3.5.1.

Fermentació làctica Aquest procés es produeix al citosol. La poden fer: Els bacteris (tipo lactobacillus) com a mètode normal d'obtenció d'energia. Les nostres cèl·lules (musculars) en situació d'alta demanda energètica en poc temps. Esforç físic intens fatiga muscular i agulletes. Via metabòlica glicòlisis És el primer pas per fer la fermentació làctica, degrada la glucosa i s'obtenen 2 àcids pirúvics i 2 unitats d'ATP i NADH+. Via metabòlica fermentació làctica L'àcid pirúvic es transforma en àcids làctics captant els electrons o els protons dels 2 NADH+ obtinguts en la glicòlisis.

* L'àcid làctic té pH baix, que provoca la desnaturalització de les proteïnes (concretament els enzims), per tant, el metabolisme no pot funcionar correctament acidosi muscular; fatiga muscular. Balanç: Global: glucosa + 2 ADP 2 àcids làctics + 2 ADP Balanç energètic: 2 ADP per cada molècula de glucosa 3.5.2. Fermentació alcohòlica Només la fan els llevats, que són microorganismes unicel·lulars del regne dels fongs. * Ens posen sempre l'exemple; saccharomyces cerevisiae, que és l'encarregat de formar vi, cervesa, pa… En fermentar una molècula de glucosa, s'alliberen 2 ATP, 2 etanols (alcohol orgànic de 2 carbonis) i gas (2CO2).

47 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig NO la poden fer els nostres músculs. Via metabòlica glicòlisis Glucosa + 2 ADP + 2 NAD 2 àcids pirúvics + 2 ATP + 2 NADH+ Via metabòlica fermentació alcohòlica Els priuvats es transformen primer en acetaldehid (de 2 carbonis) alliberant també CO2 i aquest capta els NADH+ de la glicòlisis, transformant-se en etanol. Balanç: Global: glucosa + 2ADP 2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP + 2 acetilaldehid Energètic: es produeix 2 unitats d'ATP per cada glucosa 4. ANABOLISME Heteròtrof matèria orgànica i es transforma a matèria orgànica. Partim de molècules orgàniques simples i el poden realitzar animals. Autòtrof matèria inorgànica i la transformen a matèria orgànica.

Partim de molècules inorgàniques i no el poden realitzar els animals. Fotosíntesis: l'energia s'obté de la llum , s'allibera O2. Quimiosíntesis: l'energia no és de la llum, s'ha d'obtenir la degradació d'altres molècules i serà produït per alguns bacteris. Són processos metabòlics de formació de molècules complexes a partir de molècules més petites, necessiten energia per poder formar-se aquests enllaços. 4.1. Anabolisme heteròtrof A partir de precursors orgànics, com per exemple, Acetil CoA (o alguna altra molècula del cicle de Krebs). Es poden formar glúcids, lípids i proteïines, el que necessiti la cèl·lula en cada moment. 4.1.1.

Anabolisme heteròtrof de glúcids A partir d'Acetil CoA, es capta CO2 i es regenera l'àcid pirúvic produint-se una reducció, és a dir, que necessita protons i electrons que li apartaran el NADH+. 48 BIOLOGIA II Carla Carbonell Puig 1a Via. Gliconeogènesis Es la formació de glucosa a partir dels àcids pirúvics i es produeix al citosol. 2a Via. Glicogènesis Es produeix al citosol i és la unió de molècules de glucosa per enllaços a-o-glicosídic per formar una molècula de reserva energètica, en animals, el glicogen (també podria formar altres…