Biologia: Estudi de les Biomolècules, Metabolisme i Genètica

I 72 flashcards i 48 preguntes més al document.

Text del document

BIOLOGIA 2n BATXILLERAT 1. BIOMOLÈCULES GLÚCIDS 1. CONCEPTE DE GLÚCIDS Són biomolècules formades principalment per C, H i O en proporció CnH2nOn - També s'anomenen hidrats de carboni. - Són cadenes hidrocarbonades de polihidroxialdehids o polihidroxicetones. - Tenen un grup carbonil (=O, aldehid o cetona) i grups hidroxil (OH). 2. CLASSIFICACIÓ DELS GLÚCIDS 2.1 MONOSACÀRIDS - Formats per una sola cadena de polihidroxialdehid o polihidroxicetona. - Poden tenir 3C, 4C, 5C o 6C. - S'anomenen afegint la terminació –OSA al nombre de carbonis: triosa, tetrosa, pentosa i hexosa i heptoses.

Galactosa Propietats dels monosacàrids Físiques: - sòlids cristal·lins, de color blanc, hidrosolubles i de gust dolç. Químiques: - Poden oxidar-se (perdre electrons) i reduir altres substàncies (guany d'electrons). Al laboratori redueixen el reactiu de Fehling que passa de color blau a vermell. A les cèl·lules així s'obté energia per respiració cel·lular. - Poden aminar-se (guanyar grups NH2) i reaccionar amb àcids. 2.1.1 TRIOSES - Formen part de la via de degradació de la glucosa. - Monosacàrids de 3C.

- Fórmula C3H6O3 - Aldotriosa: Gliceraldehid / Cetotriosa: Dihidroxiacetona Important: carboni asimètric , isòmers especials D i L (ordre i enllaços igual, varia orientació a l'espai) , enantiomorfes (imatges especulars). 2.1.2 TETROSES - Monosacàrids formats per 4C. - Dues aldotetroses: eritrosa i la treosa. / Una cetotetrosa: eritrulosa. Quan hi ha més d'un carboni asimètric per decidir si és D o L es mira la posició de l'OH del C asimètric més allunyat del grup carbonil (C=O). 2.1.3 PENTOSES - Monosacàrids amb 5 àtoms de C.

- Les més importants són: a) D-ribosa: forma part de l'ARN b) D-2-desoxiribosa: forma part de l'ADN c) D-ribulosa: intervé en la fotosíntesi - La seva estructura més estable no és lineal sinó cíclica perquè els enllaços entre els carbonis formen angles. - Formen una estructura pentagonal i per això s'anomenen furanoses. Ribosa i desoxiribosa: es ciclen formant pentoses. Formen part del RNA i del DNA. Són aldopentoses. 2.1.4 HEXOSES - Monosacàrids amb sis àtoms de C (C6H12O6). - A causa dels angles entre els enllaços de C normalment es troben en forma cíclica o tancada. - Si formen un hexàgon s'anomenen piranoses. - Si formen un pentàgon s'anomenen furanoses.

- Les més importants: Glucosa (aldohexosa). És la principal font d'energia de les cèl·lules i única en neurones i glòbuls vermells. A la sang està a una concentració 1g/L. OH del carboni 4 està a baix. Fructosa (cetohexosa). Galactosa (aldohexosa). OH del carboni 4 està a dalt.

Glucosa, galactosa i fructosa: es tanquen formant hexagons (glucosa i galactosa, ALDOHEXOSES) o pentàgons (fructosa CETOPENTOSA) Conformació ciclada - Important: carboni anomèric (C1 o C2, el nou carboni asimètric que apareix) - Hidroxil hemiacetàlic (redueix el reactiu de Fehling) i formes α i β α: quan el grup –OH està oposat al CH2OH β: quan el grup –OH està al mateix costat que el CH2OH L'activitat òptica: Els glúcids que tenen algun carboni asimètric són capaços de desviar el pla de la llum polaritzada cap a la dreta (dextrogirs o +) o cap a l'esquerra (levogirs o -). 2.2 DISACÀRIDS - Formats per la unió de dos monosacàrids.

- El grup aldehid del primer monosacàrid s'uneix a qualsevol radical del segon monosacàrid. - En la reacció es desprèn una molècula d'aigua i els monosacàrids queden enllaçats per un àtom d'oxigen, aquesta unió rep el nom d'enllaç O-glicosídic. Propietats dels disacàrids - Sòlids, cristal·lins, blancs, solubles en aigua i dolços. a) L'enllaç O-glicosídic pot ser: - Monocarbonílic: entre el carboni carbonílic del primer monosacàrid i el no carbonílic del segon. Com que un carboni carbonílic encara està lliure es redueix el reactiu de Fehling. - Dicarbonílic: entre el carboni carbonílic del primer monosacàrid i el carboni carbonílic del segon.

Com que no queda lliure cap carboni carbonílic no es redueix el reactiu de Fehling. b) L'enllaç O-glicosídic pot ser α o β si el primer monosacàrid és α o β respectivament. 2.3POLISACÀRIDS - Formats per la unió de molts monosacàrids units per mitjà de l'enllaç O-glicosídic, amb la pèrdua consegüent d'una molècula d'aigua per cadascun dels enllaços. - Pesos moleculars molt elevats. Propietats dels polisacàrids - Sòlids amorfs. - Alguns, com la cel·lulosa, són completament insolubles. - No tenen gust dolç i no redueixen el reactiu de Fehling. Dos tipus de polisacàrids - Homopolisacàrids: Polímers formats per un sol tipus de monosacàrids.

- Heteropolisacàrids: Polímers formats per més d'un tipus de monosacàrids. MIDÓ GLICOGEN QUITINA CEL·LULOSA HETEROPOLISACÀRIDS (pectina) FUNCIONS GLÚCIDS Funció energètica. Glucosa. Funció estructural: Importància enllaç beta-glicosídic que com que la majoria d'organismes no tenen enzims per trencar-lo, possibilita estructures molt estables i perdurables. Funció generadora d'especificitat en la membrana plasmàtica: Glicoproteïnes i Glicolípids. Gràcies a ells les cèl·lules dels teixits es reconeixen entre si i poden seleccionar molècules per a que hi entrin. Glúcids amb funcions especials: Estreptomicina que és un antibiòtic, vitamina C, heparina que és un anticoagulant, immunoglobulines…

HOMOPOLISACÀRIDS HETEROPOLISACÀRIDS Enllaç alfa Enllaç beta Enllaç alfa Midó (vegetals) Cel·lulosa (paret cel·lular) Agar Glicogen (animals) Quitina (exoesquelet) Pectina Goma aràbiga LÍPIDS 1. CONCEPTE DE LÍPIDS Són un grup molt heterogeni de substàncies. Constituïts bàsicament per C,H. La majoria presenten O, pero en porcions molt baixes. - Insolubles en aigua i en altres dissolvents polars. - Solubles en dissolvents orgànics (no polars). 2. ÀCIDS GRASSOS Molècules formades per una llarga cadena hidrocarbonada de tipus alifàtic, és a dir, lineal amb un nombre parell d'àtoms de C, el darrer dels quals constitueix un grup carboxil (anomenat també, grup àcid).

2.1 ÀCIDS GRASSOS SATURATS - Només enllaços simples entre els àtoms de carboni. - Cadenes hidrocarbonades lineals. Importants: àcid esteàric i àcid palmític. 2.2 ÀCIDS GRASSOS INSATURATS - Un o més enllaços dobles entre els C de la cadena hidrocarbonada. - Molècules no rectilinies, presenten colzes allà on hi ha dobles enllaços. 2.3 PROPIETATS QUÍMIQUES DELS ÀCIDS GRASSOS 2.3.1 Reacció d'esterificació - Reacció d'un àcid gras amb un alcohol que dona lloc a un èster i una molècula d'aigua. - Molt important perquè la majoria de lípids són èsters. - Durant la digestió, per l'acció d'enzims lipases, els èsters s'hidrolitzen i donen lloc a àcids grassos i a l'alcohol.

*Èster: unió d'un àcid gras i un alcohol per mitjà d'un enllaç covalent anomenat enllaç esteàric. 2.3.2 Reacció de saponificació - Reacció d'un àcid gras amb un àcid fort, que dona lloc a una sal d'àcid gras (sabó). - Molt important perquè els àcids grassos són insolubles en aigua, les molècules de sabó formen grups (micel·les) que es dispersen a l'aigua. - Formen dispersions col·loïdals. 2.4 PROPIETATS FÍSIQUES DELS ÀCIDS GRASSOS 2.4.1 Solubilitat - Tenen una regió hidròfila petita que es ionitza poc i una gran regió hidròfoba per tant són insolubles en aigua i solubles en dissolvents apolars. - Quan més llarga és la cadena hidrocarbonada més insolubles són.

Els sabons són molècules AMFIPÀTIQUES, tenen: – Una part hidròfila: grup carboxil ionitzat. Pot unir-se a l'aigua per interaccions electrostàtiques. – Una hidròfoba: cadena hidrocarbonada que pot unir-se per forces de Van der Waals a altres lípids. 2.4.2 Punt de fusió Els àcids grassos s'uneixen per enllaç per pont d'hidrogen entre els grups carboxils i per forces de Van der Waals entre les cadenes hidrocarbonades. - Quant més llarga és la cadena hidrocarbonada més enllaços de Van der Waals i, per tant, més alt és el punt de fusió. - Si hi ha dobles enllaços les cadenes no són lineals, hi ha menys enllaços de Van der Waals i, per tant, el punt de fusió és més baix.

Ela àcids grassos saturats són sòlids a temperatura ambient i els àcids grassos insaturats són líquids a temperatura ambient. 3. LÍPIDS SAPONIFICABLES Contenen àcids grassos, per tant es pot formar sabó a partir d'ells. Són èsters formats per la unió d'un alcohol i un o més àcids grassos. Tenim: - Lípids simples o hololípids. - Lípids complexos o heterolípids. 3.1 LÍPIDS SIMPLES O HOLOLÍPIDS (àcid gras + alcohol), són apolars. - Contenen només un grup alcohol i un o més àcids grassos. Tenim: - Els acilglicèrids. - Els cèrids.

3.1.1 ACILGLICÈRIDS - Són ésters formats per la unió de: 1, 2 o 3 molècules d'àcids grassos + molècula de GLICERINA (alcohol) – Monoacilglicèrids (amb un àcid gras) – Diacilglicèrids (amb dos àcids grassos) – Triacilglicèrids (amb tres àcids grassos) - Són insolubles en aigua, no tenen polaritat. - Si contenen almenys un àcid gras insaturat són líquids a temperatura ambient i s'anomenen olis. - Si tots els àcids grassos són saturats són sòlids a temperatura ambient i s'anomenen sèus. - Si contenen àcids grassos de cadena curta són semisòlids a temperatura ambient i s'anomenen mantegues.

- Els més abundants a la natura són els triacilglicèrids o triglicèrids - En el nostre cos s'acumulen al teixit adipós i fan funció de reserva energètica (9,4 Kcal/g), també envolten els òrgans protegint-los dels cops - Els acilglicèrids poden donar lloc a reaccions de saponificació: 3.1.2 CÈRIDS - Són èsters formats per la unió de: 1 molècula d'àcid gras + 1 alcohol monovalent de cadena llarga. - Són molt apolars. Formen làmines impermeables que protegeixen la pell i plomes d'ocells aquàtics, la nostra oïda i la superfície de les fulles, tiges i fruits.

3.2 LÍPIDS COMPLEXOS O HETEROLÍPIDS: Són èsters formats per la unió de: Àcids grassos + alcohol + altra molècula (Grup fosfat o àcid fosfòric, fosfolípids o glúcid, glicolípids) - Tenen un comportament AMFIPÀTIC (són bipolars, part hidròfila i part hidròfoba) - Es troben a la membrana plasmàtica de les cèl·lules 3.2.1 FOSFOLÍPIDS Fosfoglicèrids - Èsters formats per: Glicerina + 2 Àcids grassos + àcid fosfòric + aminoalcohol - Són amfipàtics: – Part hidròfila: glicerina, àcid fosfòric i aminoalcohol. – Part hidròfoba: àcids grassos. - Es troben a la membrana plasmàtica de les cèl·lules formant una estructura en forma de bicapa.

Fosfoesfingolípids - Èsters formats per: Esfingosina + àcid gras + àcid fosfòric + aminoalcohol - Té comportament amfipàtic. - Es troba a les membranes plasmàtiques. - És molt abundant a les beines de mielina que protegeixen els àxons de les neurones. 3.2.2 GLICOLÍPIDS Glicolípids - Són èsters formats per: àcid gras + esfingosina + glúcid - Receptors de membrana. - Es troben a la membrana plasmàtica, a la cara externa, on actuen com a dents a les neurones on fan de receptors de neurotransmissors. Funcions dels FOSFOLÍPIDS: - Són els principals components de la membrana plasmàtica. Formen una bicapa lipídica. Amb la part hidròfila en contacte amb l'exterior i l'interior cel·lular. 4.

LÍPIDS SENSE ÀCIDS GRASSOS O INSAPONIFICABLES No contenen àcids grassos Hi ha tres grups: - Terpens o isoprenoides - Esteroides - Prostaglandines 4.1 TERPENS O ISOPRENOIDES: Deriven d'una molècula anomenada isoprè. Hi ha: - Monoterpens: 2 molècules, Ex. Mentol. - Diterpens: 4 molècules, Ex: Vit A, E, K. - Triterpens: 6 molècules. - Tetraterpens: 8 molècules, Ex: carotenoides i xantofil·les. - Politerpens: més de 8 molècules, Ex: cautxú (Hevrea brasiliensis) 4.2 ESTEROIDES Deriven d'una molècula anomenada esterà. N'hi ha dos grups: els esterols i les hormones esteroides. 4.2.1 ESTEROLS Esteroides amb hidroxil al carboni 3 i cadena hidrocarbonada al carboni 17.

Grups: - Colesterol: Forma part de les membranes cel·lulars eucariotes. Es troba entre els fosfolípids estabilitzant-los. Serveix per fabricar altres d'esteroides. - Àcids biliars: Es fabriquen al fetge a partir del colesterol. Serveixen per emulsionar lípids. - Vitamina D: Permet l'absorció del Ca. Cal llum solar per fabricar-la. 4.2.2 HORMONES ESTEROIDES Són esteroides amb un àtom d'oxigen unit al carboni 3 per doble enllaç. Grups: - Hormones suprarenals: aldosterona i cortisol. - Hormones sexuals: progesterona i testosterona. 4.3 PROSTAGLANDINES - Deriven de l'àcid prostanoic format per un anell ciclopentà i dues cadenes hidrocarbonades.

- Són hormones que es fabriquen, en poca quantitat, constantment en el cos i actuen de manera local. Funcions: - Estimulen els receptors del dolor. - Intervenen en l'aparició de la febre. - Fan disminuir la pressió sanguínia. Alguns derivats provoquen l'agregació de les plaquetes. 5. FUNCIONS DELS LÍPIDS Funció de reserva energètica: són la principal reserva energètica de l'organisme. Aporten més energia que els glúcids (acilglicèrids). Funció estructural: formen la bicapa lipídica de la membrana cel·lular (fosfolípids, glicolípids i colesterol) Funció protectora: - Els acilglicèrids recobreixen els òrgans protegint-los.

- Les ceres recobreixen la pell, els fruits, les plomes...i actuen d'aillants tèrmics. Funció biocatalitzadora: intervenen en reaccions químiques (vitamines i hormones). Funció transportadora: ajuden al transport i absorció dels altres lípids (àcids biliars). Com detectar lípids al laboratori: 1- Per les seves propietats físiques: no són solubles en aigua i si en dissolvents orgànics (com l'èter). Taquen sobre paper. 2- Reacció amb el SUDAN III (colorant vermell que conté alcohol). Els lípids (sobretot TAG) amb presència de Sudan III es queden tenyits de vermell intens. PROTEÏNES 1. COMPOSICIÓ DE LES PROTEÏNES - Estan formades per C, H, O, N i generalment també S.

Algunes també tenen altres elements com P, Fe, Mg, Cu,... - Són molècules molt abundants en els éssers vius i fan moltes funcions diferents. - Estan formades per la unió d'uns monòmers anomenats aminoàcids. 2. ELS AMINOÀCIDS - Són compostos orgànics de pes molecular baix. - Contenen un grup carboxil i un grup amino. Els aminoàcids que formen part de les proteïnes s'anomenen aminoàcids primaris, n'hi ha 20 tipus. - Estructura: Carboni α del que surten quatre grups: Grup amino (NH2) Grup carboxil o àcid (COOH) Hidrogen Grup variable anomenat radical (R) 2.1 AMINOÀCIDS PRIMARIS - Hi ha 20 aminoàcids diferents que formen part de les proteïnes.

- D'aquests aminoàcids n'hi ha alguns (8) que els humans no som capaços de sintetitzar, s'anomenen aminoàcids essencials: Ile, Leu, Lys, Met, Phe, Thr, Trp i Val. 2.2 CLASSIFICACIÓ DELS AMINOÀCIDS Segons el radical R del carboni α els aminoàcids es poden classificar en: – Aminoàcids no polars o hidrofòbics: el radical és una cadena hidrocarbonada. – Aminoàcids polars sense càrrega: el radical pot formar enllaços per pont d'hidrogen amb l'aigua. – Aminoàcids polars amb càrrega negativa o àcids: el radical conté un grup COOH. – Aminoàcids polars amb càrrega positiva o bàsics: el radical té un grup bàsic, amino (NH2).

2.3 PROPIETATS DELS AMINOÀCIDS 2.3.1 PROPIETATS FÍSIQUES Són sòlids cristal·lins, amb punt de fusió elevat i solubles en aigua. Tots excepte la glicina tenen un carboni asimètric: tenen activitat òptica ( hi ha D i L i dextrogir (+) o levogir (-)). 2.3.2 PROPIETATS QUÍMIQUES Tenen un comportament AMFÒTER: poden comportar-se com un àcid o com una base. El grup àcid allibera protons (H+) al medi i el grup amino els capta. Mantenen el PH del medi constant: efecte amortidor o tampó. El PH en el qual un aminoàcid tendeix a adoptar una forma dipolar neutra (Zwitterió) s'anomena punt isoelèctric. (el PH neutre en els aminoàcids no sempre és 7) COM S'UNEIXEN AMINOÀCIDS?

- Els aminoàcids s'uneixen mitjançant un enllaç peptídic i formen pèptids. - Amb dos aminoàcids tenim un dipèptid, amb tres tripèptid, amb menys de 10 oligopèptid i amb més de deu polipèptid. - L'enllaç peptídic es forma entre el grup COOH del primer aminoàcid i el grup NH2 del segon aminoàcid. 3. ENLLAÇ PEPTÍDIC L'enllaç peptídic és un enllaç molt rígid, això determinarà el plegament tridimensional de la proteïna. 4. ESTRUCTURA DE LES PROTEÏNES Una proteïna és un polipèptid format per més de 50 aminoàcids. - Té un pes molecular igual o superior a 5.000 Da. - Les proteïnes estan formades per: C, H, O, N i normalment també S.

- En l'estructura de les proteïnes es diferencien quatre nivells estructurals de menor a major complexitat: 4.1 ESTRUCTURA PRIMÀRIA És la seqüència d'aminoàcids de la proteïna. El primer aminoàcid és el que té l'extrem NH2 lliure l'últim el que té el COOH lliure. 4.2 ESTRUCTURA SECUNDÀRIA És la disposició a l'espai de l'estructura primària N'hi ha tres tipus: - Hèlix α - Hèlix de col·lagen - Làmina β o conformació β La conformació depèn sobretot del tipus d'aminoàcids que conté la cadena: es formen més o menys enllaços per pont d'hidrogen. 4.2.1.Hèlix α - L'estructura primària s'enrotlla en forma d'hèlix.

- Es formen enllaços d'hidrogen entre l'oxigen del CO i l'hidrogen del NH del quart aminoàcid que segueix. - Es forma una hèlix amb 3,6 aminoàcids per volta. Exemple: α-ceratina, en cabells, banyes i ungles. Els radicals es col·loquen cap a fora de l'estructura. 4.2.2 Hèlix de col·lagen - És una hèlix més allargada que la hèlix α (3 aa per volta) ja que conté molta prolina i hidroxiprolina (dificulten els ponts d'hidrogen). - Per formar el col·lagen s'uneixen tres cadenes mitjançant enllaços per pont d'hidrogen. 4.2.3 Làmina β o conformació β - L'estructura primària forma una cadena en zig-zag. És una estructura molt estable.

- Hi ha pocs enllaços per pont d'hidrogen entre els aminoàcids pròxims. Es formen enllaços per pont d'hidrogen entre aminoàcids apartats. Exemples: β-ceratina de la seda. 4.3 ESTRUCTURA TERCIÀRIA - És la distribució a l'espai de l'estructura secundària que es plega sobre si mateixa i forma una estructura globular. - Això permet que les proteïnes siguin solubles en aigua (amaguen els radicals apolars dins de la molècula). - Es formen nous enllaços entre els radicals, entre ells el pont disulfur (cys-cys). - Enllaços que apareixen en l'estructura terciària: Pont disulfur (fort), Enllaç d'hidrogen, Interaccions iòniques, Interaccions hidrofòbiques o forces de Van der Waals.

4.4 ESTRUCTURA QUATERNÀRIA - La presenten proteïnes que estan formades per dues o més cadenes polipeptídiques amb estructura terciària, cada cadena s'anomena protòmer. Segons el nombre de protòmers hi ha dímers, tetràmers,... 5. PROTEÏNES FILAMENTOSES - Són proteïnes que no formen estructura terciària, mantenen sempre estructura secundària α o ß. - Fan funció estructural. Exemples: – Col·lagen. – α queratina del pèl, plomes, ungles i banyes. – Β queratina de les teranyines. – Elastina del teixit conjuntiu. 6. PROPIETATS DE LES PROTEÏNES 6.1 Solubilitat: - Les proteïnes globulars normalment són solubles en aigua - Les proteïnes filamentoses tenen més dificultats per dissoldre's en aigua.

(no amaguen els radicals apolars). 6.2 Desnaturalització - Pèrdua de l'estructura terciària i secundària causada per canvis de temperatura, PH, alteracions de la concentració salina o agitació molecular. - Pot ser reversible (renaturalització). - La proteïna deixa de ser funcional. Exemples: "permanent" i "allistament" del pentinat (desnaturalització queratina). 6.3 Especificitat: - Les proteïnes són molt específiques, tenen una estructura tridimensional complexa. Això és molt important quan han d'interactuar amb altres molècules. Ex: insulina. - Tenim proteïnes homòlogues, molt semblants però no idèntiques.

6.4 Regulació del PH, capacitat amortidora: - En una dissolució amb aigua mantenen el PH constant, tenen un grup amino i un grup àcid lliures. 7. FUNCIONS PROTEÏNES - Estructural: glicoproteïnes membrana plasmàtica, cilis i flagels, histones DNA, queratina, col·lagen… - Reserva energètica: ovoalbúmina (clara d'ou), caseïna (llet), zeïna (blat de moro), gliadina (llavor blat) - Transport: permeases regulen pas molècules a la membrana, pigments respiratoris… - Enzimàtica: acció biocatalizadora. Maltasa, lipasa, tripsina, ribonucleasa, catalasa… - Hormonal: Insulina, tiroxina, hormona del creixement…

- Defensa: immunoglobulines - Contràctil: flagel·lila (flagel bacterià), actina i miosina (contracció i relaxació fibres musculars) - Homeostàtica: Regulació pH, trombina i fibrinogen (coagulació sang). ÀCIDS NUCLEICS Contenen bases nitrogenades: A. T, G, C, U Adenina i guanina són bases púriques perquè s'assemblen a la purina La citosina i l'uracil són pirimidíniques perquè s'assemblen a la pirimidina. També contenen una pentosa: ribosa (ARN) o desoxiribosa (DNA). NUCLEÒSIDS (no te grup fosfat) NUCLEÒTID (sí que té grup fosfat) Nucleòtid: enllaç fosfoèster Nucleòsid: enllaç N-glicosídic FUNCIÓ: portadora d'informació genètica 2. METABOLISME 1.

CONCEPTE DE METABOLISME El metabolisme cel·lular és el conjunt de reaccions químiques que es produeixen a l'interior de les cèl·lules i que permeten obtenir matèria per créixer, i energia per dur a terme les tres funcions vitals (nutrició, relació i reproducció). Com que les cèl·lules realitzen el metabolisme per si mateixes, són autopoiètiques; aquest procés és l'essència de la vida, ja que sense ell la vida no és possible. Totes les reaccions del metabolisme estan regulades per unes proteïnes, els enzims, que són específics per a cada substrat i per a cada tipus de transformació. Les substàncies finals s'anomenen productes.

En el metabolisme es poden distingir dos tipus de vies metabòliques: - Una de degradació de matèria orgànica o catabolisme: transformació de molècules complexes en d'altres de més senzilles, procés on s'allibera energia, la qual s'emmagatzema en els enllaços fosfat d'una molècula, l'ATP. - Una de construcció de matèria orgànica o anabolisme: síntesi de molècules orgàniques complexes a partir d'altres de més senzilles, es necessita subministrar energia, proporcionada pels enllaços fosfat de l'ATP. Les molècules d'ATP poden provenir de reaccions catabòliques, de la fotosíntesi o de la quimiosíntesi.

1.2 L'ATP És un nucleòtid de gran importància en el metabolisme, actua com a molècula energètica, ja que és capaç d'emmagatzemar o cedir energia amb molta facilitat gràcies als seus dos enllaços esterfosfòrics (capaços d'emmagatzemar 7,3 kcal/mol cadascun). La síntesi d'ATP es pot fer de dues maneres: - Fosforilació al nivell del substrat: És la síntesi d'ATP gràcies a l'energia que s'allibera d'una biomolècula (substrat) quan es trenca algun dels seus enllaços rics en energia.

- Per mitjà d'enzims del grup de les ATP-sintetases: Síntesi d'ATP per mitjà d'uns enzims especials anomenats ATP-sintetases que hi ha a les crestes dels mitocondris i als tilacoides dels cloroplasts, quan un flux de protons H+ travessa aquests enzims. És la moneda d'intercanvi energètic de la cèl·lula, ja que emmagatzema energia d'ús immediat. Quan l'energia no es necessita immediatament, la cèl·lula utilitza un altre tipus de biomolècules que són capaces d'emmagatzemar molta més energia per gram: - Midó: s'acumula en els plasts de les cèl·lules vegetals. Aporta 4 kcal/g. - Glicogen: s'acumula en el citosol de les cèl·lules dels músculs i del fetge dels mamífers. Aporta 4 kcal/g.

- Triglicèrids: s'acumulen en el citosol de les cèl·lules del teixit adipós. Aporta 9 kcal/g. 1.3 ELS TIPUS DE METABOLISME 2. ELS ENZIMS Són biocatalitzadors, és a dir, catalitzadors de les reaccions biològiques, molècules reguladores del metabolisme. Els enzims actuen rebaixant l'energia d'activació, és a dir, la quantitat d'energia que s'ha d'afegir a una reacció perquè aquesta comenci. Per tant, els enzims augmenten la velocitat de la reacció. Característiques La majoria són proteïnes globulars (tot i que hi ha molècules d'RNA amb acció catalítica, els ribozims) Acceleren molt una reacció química fins i tot en concentracions molt baixes. No es consumeixen durant la reacció.

Són molt específics. Actuen a temperatures i pH fisiològics Són molt actius Pes molecular molt elevat ESPECIFICITAT DELS ENZIMS Tan sols els substrats que tenen la forma adequada poden accedir al centre actiu. Tan sols els que poden establir un enllaç amb els radicals dels aminoàcids fixadors es poden fixar. Tan sols els substrats que presenten un enllaç susceptible de trencar-se proper als radicals dels aminoàcids catalítics poden ser alterats.

MECANISMES DE RECONEIXEMENT (ENZIM-SUBSTRAT) Especificitat absoluta: L'enzim només actua sobre un substrat (ureasa sobre la urea) Especificitat de grup: Enzim recobreix un grup de molècules determinades Especificitat de classe: La menys específica perquè l'actuació de l'enzim no depèn del tipus de molècula, sinó del tipus d'enllaç (fosfatases, separen els grups fosfat de qualsevol molècula) Factors que afecten l'activitat enzimàtica Els enzims són proteïnes que funcionen en un medi, sigui intra o extracel·lular, en el que les condicions poden canviar, i per tant el nivell d'activitat de l'enzim es pot veure modificat.

Entre els factors que afecten l'activitat enzimàtica destaquen: La temperatura El pH La presència d'inhibidors Concentració de substrat Influència dels inhibidors sobre l'activitat enzimàtica Els inhibidors són molècules que disminueixen o impedeixen l'activitat de l'enzim. Hi ha dos grups: Inhibidors irreversibles: s'uneixen permanentment a l'enzim mitjançant enllaços covalents forts irreversibles. Inutilitzen l'enzim. També s'anomenen verins. Inhibidors reversibles: s'uneixen temporalment a l'enzim per enllaços no covalents, reversibles. Hi ha diferents tipus. Inhibidors reversibles competitius: l'inhibidor competeix amb el substrat per unir-se al centre actiu.

Inhibidors reversibles no competitius: l'inhibidor s'uneix a llocs diferents del centre actiu, per tant, no hi ha competència amb el substrat. CLASSES D'ENZIMS Oxidoreductases: Catalitzen reaccions d'oxidació o reducció del substrat. Oxidases: Oxiden el substrat quan n'accepten els electrons. Ex. citocromoxidases cadena respiratoria. Deshidrogenases: Separen àtoms d'H del substrat Ex: NAD reductasa de la cadena respiratoria. Utilitzen coenzims com el NAD+, NADP+ i el FAD. Transferases: Transfereixen radicals d'un substrat a un altre sense que en cap moment aquests radicals quedin lliures. Ex: glucocinasa: grup fosfat des de l'ATP fins la glucosa.

Hidrolases: Trenquen enllaços amb l'addició d'una molècula d'aigua. Ex: enzims digestius (peptidases - trenquen enllaços peptídics), Isomerases: catalitzen reaccions d'isomerització (canvi d'un grup cap a una altra part de la mateixa molècula) Ligases o sintetases: Catalitzen la unió de molècules o grups amb l'energia proporcionada per la desfosforilació d'ATP Ex: majoria de polimerases EL CATABOLISME 1. CONCEPTE DE CATABOLISME El catabolisme és la fase degradant del metabolisme i té com a finalitat l'obtenció d'energia. És el conjunt de reaccions oxidatives, és a dir, la degradació de molècules complexes en altres de més senzilles amb la finalitat d'obtenir energia.

- Aquestes molècules més senzilles es van degradant en altres de més petites fins a formar els productes d'excreció que s'expulsen de la cèl·lula. - L'energia alliberada en el catabolisme es guarda en els enllaços de l'ATP i s'utilitza pel moviment, per captar substàncies o per sintetitzar compostos orgànics complexos durant l'anabolisme. - El catabolisme és similar en tots els organismes, tant en els autòtrofs com en els heteròtrofs. - Els glúcids i lípids són les biomolècules que tenen més importància com a font d'energia. Segons quina sigui la molècula acceptora al final dels electrons a les rutes d'oxidació, es distingeixen: RESPIRACIÓ, quan L'últim acceptor és inorgànic.

FERMENTACIÓ, quan L'últim acceptor és orgànic. Respiració aeròbica. Respiració anaeròbica. Últim acceptor de protons i electrons: Compost orgànic (generalment, piruvat). Últim acceptor = O2 El fet de reduir l'O2 i acceptar e- i H+ , forma H O. Últim acceptor = compost inorgànic diferent de l'O2 (ió nitrat, ió sulfat o carbonats). Reducció piruvat origina compostos orgànics com etanol o lactat. L'ATP es produeix tant per fosforilació a nivell substrat com per fosforilació oxidativa. L'ATP només es produeix mitjançant la fosforilació a nivell de substrat. Hi intervé cadena de transport d'e- . No hi intervé la cadena de transport d'e- .

Cèl·lules animals, cèl·lules vegetals, organismes procariotes i la majoria de fongs i bacteris. Certs bacteris. Cèl·lules musculoesquelètiques i determinants bacteris i fongs. 2. CATABOLISME PER RESPIRACIÓ Les reaccions catabòliques per respiració són diferents segons la naturalesa del substrat. Podem distingir la respiració dels glúcids, lípids, proteïnes i la dels àcids nucleics. 2.1 CATABOLISME RESPIRATÒRIA GLÚCIDS En la degradació total per respiració de la glucosa i fins a l'aprofitament complet de tota l'energia alliberada, es distingeixen 2 fases: la glicòlisi i la respiració. La respiració té 2 fases: cicle de Krebs i la fosforilació oxidativa.

2.1.1 GLICÒLISI Primera fase del catabolisme de la glucosa. La glucosa es transforma en 2 molècules de piruvat (àcid pirúvic) i l'energia alliberada queda emmagatzemada en 2 molècules d'ATP (fosforilació a nivell de substrat). La glicòlisi ha d'anar seguida d'una via metabòlica que oxidi els NADH i regeneri els NAD+ . Pot ser la respiració o la fermentació. Així doncs, entre la glicòlisi i aquestes vies, hi ha una interdependència del NAD+ . És anaeròbica. 2.1.2.

PRIMERA ETAPA RESPIRACIÓ: Cicle de Krebs L'ió piruvat (CH3-CO-OO- ) ha d'entrar a l'interior de mitocondri per poder ser oxidat per respiració, però com que està ionitzat, no pot travessar la membrana per difusió, sinó que ha de ser introduït per una proteïna per mitjà de transport actiu. Una vegada dins, per incorporar-se al Cicle de Krebs, s'ha de convertir en Acetil-S-CoA. Aquest procés el fa un conjunt d'enzims anomenat sistema piruvat-deshidrogenasa. En aquest procés es poden distingir els canvis químics següents: - Descarboxilació (surt en forma de CO2) - Deshidrogenació - Unió de CH3-COO- a un coenzim A CICLE DE KREBS · Els grups acetil són degradats completament.

· S'inicia amb un acetilcoenzim A que transfereix el grup acetil a l'àcid oxalacètic i es forma l'àcid cítric. Després succeeixen una sèrie de transformacions que degraden completament el grup acetil i al final es genera una altra vegada àcid oxalacètic. Per això aquesta via forma un cicle. · Els dos C CO2 / els H són captats pels coenzims NAD+ i FAD+ , que es redueixen / amb l'energia alliberada se sintetitza un GTP. · Entre el CK i la cadena respiratòria hi ha una interdependència respecte dels coenzims NAD+ i FAD+ BALANÇ ENERGÈTIC És molt baix, ja que en una volta només genera 1 ATP.

L'explicació d'aquest baix rendiment es troba en el fet que la resta d'energia es gasta produint dels 3 NADH i 1 FADH2. Com que en la glicòlisi, per cada molècula de glucosa es generen 2 molècules d'àcid pirúvic, per la degradació total d'una molècula de glucosa, són necessàries 2 voltes al cicle de Krebs. 2.1.2 SEGONA ETAPA RESPIRACIÓ: fosforilació oxidativa Segona i última etapa de la respiració. Té lloc a la membrana mitocondrial interna. Té com a objectiu l'oxidació dels coenzims NADH i FADH2, perquè puguin tornar a ser oxidats i fer servir l'energia que contenen serveix per a sintetitzar ATP. Podem distingir 2 processos: Transport d'electrons i Quimioòsmosi. 1. Transport d'electrons.

- Està constituïda per una sèrie de molècules, bàsicament proteiques, englobades de forma ordenada a la membrana mitocondrial interna en els eucariotes /membrana plasmàtica en procariotes. - Cada una d'aquestes molècules accepta electrons de la molècula anterior, és a dir, es redueix, després els transfereix a la molècula següent, de manera que s'oxida. Això és possible perquè els electrons sempre passen a ocupar una posició més pròxima al nucli en la molècula següent, és a dir, de menys energia. - Els e- que entren a la cadena respiratòria procedeixen dels NADH i FADH, que quan els cedeixen juntament amb protons H+, passen a ser coenzims oxidats. 2. Quimioòsmosi.

L'energia perduda pels electrons s'utilitza per bombardejar protons a l'exterior que, en el cas dels mitocondris, els passa de la matriu mitocondrial a l'espai intermembranós. Allà s'acumulen i, quan n'hi ha una elevada concentració la membrana és incapaç de mantenir aquesta diferència de potencial i els protons tornen a la matriu mitocondrial per mitjà d'uns canals que presenten uns enzims: les ATP-sinteasses. A causa de la diferència de concentració, els protons (H+) flueixen i mouen el rotor i el seu eix, el qual provoca la unió d'un ADP i un grup fosfat (Pi) i es genera ATP.

NADH - s'incorpora al complex I de la cadena i activa 3 llançadores de protons - 3 ATP FAD - s'incorpora al complex II de la cadena i activa 2 llançadores de protons - 2 ATP 2.1.3 BALANÇ ENERGÈTIC DEL CATABOLISME DELS GLÚCIDS - Glicòlisi 2 NADH (x 3 = 6 ATP) i 2 ATP - Cicle de Krebs: 2 NADH x 3 = 6 ATP - descarboxilació RESULTAT FINAL: 38 ATP 2 GTP = 2 ATP 6 NADH x 3 = 18 ATP 2 FADH2 x 2 = 4 ATP 2.2 CATABOLISME DELS LÍPIDS La principal via metabòlica d'obtenció d'energia a partir dels lípids és l'oxidació dels àcids grassos, els quals procedeixen bàsicament de la hidròlisi dels triacilglicèrids.

La hidròlisi dels greixos és catalitzada per enzims lipases específics, que trenquen els enllaços tipus èster i separen els àcids grassos de la glicerina. En menys proporció, però els àc. grassos també es poden obtenir a partir de la hidròlisi dels fosfolípids que hi ha a la membrana plasmàtica (fosfolipases). La glicerina obtinguda es combina amb un grup fosfat i després perd 2 H i es transforma en dihidroxiacetona-3-fosfat. Aquest compost pot incorporar-se a la glicòlisi o bé per una via anabòlica pot servir per sintetitzar glucosa Els àcids grassos necessiten una via especial que s'anomena ß-oxidació dels àcids grassos. 2.2.1.

L'OXIDACIÓ DELS ÀCIDS GRASSOS En les cèl·lules eucariotes els àcids grassos per catabolitzar-se per respiració han d'entrar als mitocondris, que és on hi ha els enzims capaços de fer la ß-oxidació. Els àcids grassos no poden travessar la membrana externa mitocondrial, abans s'uneixen al coenzim A. Aquesta reacció s'anomena activació de l'àcid gras. Si l'acilcoenzim A format és de cadena curta pot passar directament al mitocondri, però si és de cadena llarga necessita unir-se a la carnitina. Es van desprenent Acetilcoenzims A que s'uneixen al CK i es degraden totalment, fins que s'ha degradat tot l'acilcoenzim A.

L'entrada d'un àcid gras en un mitocondri i la seva ß-oxidació és un procés que no produeix ATP, sinó que en consumeix i que no podria tenir lloc per manca de NAD+ i FAD si no està associat a un procés que en generi, com fa la cadena transportadora d'electrons. 2.2.2. BALANÇ ENERGÈTIC DEL CATABOLISME DELS LÍPIDS El rendiment energètic de l'entrada d'un àcid gras en un mitocondri i la seva ß-oxidació associat a la respiració (CK + cadena respiratòria) és molt alt.

Balanç energètic de la respiració d'un àcid gras: l'àcid palmític (16C) Cicle de Krebs i cadena respiratòria ATP produïts Entrada al mitocondri -2 ATP ß-oxidació: 8 acetilcoenzims A 12 ATP/acetilcoenzims A +96 ATP 7 FADH2 2 ATP/FADH2 +14 ATP 7 (NADH + H+ ) 3 ATP/(NADH + H+ ) +21 ATP Total +129 ATP 2.3. CATABOLISME DE LES PROTEÏNES I ÀCIDS NUCLEICS 3. EL CATABOLISME PER FERMENTACIÓ És un procés catabòlic en el qual NO intervé la cadena respiratòria. Per aquest motiu, la fermentació presenta 3 característiques: - És un procés anaeròbic. (no pot utilitzar-se O2 com a acceptor d'electrons) - L'acceptor final d'electrons i protons sempre és un compost orgànic.

(per això entre els productes finals sempre hi ha un compost orgànic que caracteritza el tipus de fermentació) - Només hi ha síntesi d'ATP a nivell de substrat. Per això tenen un rendiment baix 3.1 FERMENTACIÓ ALCOHÒLICA (anaeròbica) - Àcid pirúvic etanol i CO2 - Es produeix quan determinats fongs unicel·lulars (llevats) que, per mitjà de la respiració, estan catabolitzant un líquid ric en sucres, esgoten l'oxigen disponible i continuen el catabolisme per mitjà de la fermentació. - 1a etapa: glicòlisi / 2a etapa: acetaldehid + CO2, i després etanol + CO2. - Productes secundaris: glicerina, àcid succínic i àcid acètic.

- Es duu a terme gràcies a enzims continguts en els llevats (anaerobis facultatius: respiració quan hi ha oxigen i fermentació quan no / anaerobis estrictes: mai fan respiració aeròbica). - Segons espècie de llevat podem obtenir: vi, cervesa, whisky o rom i pa. 3.2 FERMENTACIÓ LÀCTICA (anaeròbica) - En aquesta fermentació es forma l'àcid làctic a partir de la degradació de la glucosa. - Generalment, aquesta fermentació es dona quan determinats microorganismes inicien la fermentació de la lactosa de la llet, fet que la fa tornar agra i que produeix la coagulació de la proteïna caseïna.

També es produeix en les cèl·lules dels animals quan no hi ha prou oxigen per efectuar un sobreesforç físic i l'àcid pirúvic procedent de la glicòlisi no es pot oxidar de manera aeròbica i es transforma en àcid làctic. - 1a etapa: glicòlisi, en la qual s'obtenen 2 ATP i es produeixen dos (NADH + H+ ) - 2a etapa: transformació de l'àcid pirúvic en àcid làctic La reacció global de la glucòlisi i la fermentació làctica és: C6H12O6 + 2 (ATP + Pi) 2 Àcid Làctic (CH3 - CHOH - COOH) + 2 ATP 4. LA RESPIRACIÓ ANAERÒBICA Hi ha alguns bacteris que fan una respiració anaeròbica.

En aquest tipus de respiració els electrons es traslladen fins a una molècula gairebé sempre inorgànica diferent de l'oxigen (CO , sulfat o nitrat) que, en rebre els electrons, es redueix a metà, sulfur d'hidrogen o nitrogen lliure, respectivament. BACTERIS EXEMPLES ACCEPTOR D'e- FORMA REDUÏDA HÀBITAT Productors de metà Methanococus Methanobacterium CO2 CH4 (metà) Indrets amb molta matèria orgànica. Productors de sofre Desulfovibrio Desulfomaculatum sulfats H2S (sulfur d'H) Llots anòxics i fons de rius eutròfics. Productors de nitrats Escherichia coli Pseudomonas nitrats NO2 (nitrits) N2 (N lliure) Viuen al sòl.

L'ANABOLISME AUTÒTROF ANABOLISME És la via constructiva del metabolisme, és la síntesi de molècules orgàniques complexes a partir d'altres biomolècules més senzilles. Reaccions reductores. 1. ANABOLISME AUTÒTROF És el pas de molècules inorgàniques a molècules orgàniques senzilles. - ANABOLISME FOTOSINTÈTIC: Depèn de l'energia lluminosa. El deuen a terme: plantes, algues, bacteris fotosintètics i cianobacteris. - ANABOLISME QUIMIOSINTETIC: Depèn de l'energia despresa de les reaccions d'oxidació de compostos inorgànics. Només la fan els bacteris quimiosintètics. FOTOSÍNTESI - És la conversió d'energia lluminosa en energia química, que queda emmagatzemada en molècules orgàniques.

- Es fa a través de pigments fotosintètics on les molècules capten la llum, i utilitzen per activar electrons fins a arribar a transferir-los a altres àtoms i iniciar una reacció química. Per recuperar els electrons perduts pels pigments fotosintètics hi ha dos tipus de processos. - Descompondre molècules d'aigua: mecanisme que allibera oxigen a l'atmosfera i rep el nom de fotosíntesi oxigènica. Pròpia de les plantes, algues i cianobacteris. - Descompondre molècules de l'àcid sulfhídric que es troba en algunes aigües: mecanisme que no desprèn oxigen, dona lloc a precipitats de sofre i rep el nom de fotosíntesi anoxigènica.

Pròpia dels bacteris porprats i verds del sofre que només viuen a les aigües sulfurades. Fora més senzilla i primitiva de fotosíntesi. La reacció simplificada de la fotosíntesi és: L'O2 que es desprèn no prové de la descomposició del CO , sinó que s'ha demostrat que ve de la descomposició de la molècula de H O. Per tant, la reacció més correcta seria: ESTRUCTURES FOTOSINTETITZADORES En les plantes i en les algues la fotosíntesi es duu a terme als cloroplasts: PIGMENTS FOTOSINTÈTICS - Lípids units a unes proteïnes que estan presents en les membranes dels tilacoides. Capten l'energia lluminosa per duu a terme la fotosíntesi oxigènica.

- Es troben dins uns orgànuls anomenats cloroplasts, dins totes les cèl·lules dels organismes autòtrofs. Exemples: clorofil·les i carotenoides (cianobacteris); ficocianina i ficoeritrina (algues vermelles); bacterioclorofil·la (bacteris fotosintètics). FOTOSISTEMES Un fotosistema està constituït per proteïnes transmembrana que constitueixen dues subunitats anomenades el complex captador de llum o antena i centre de reacció. englobades en unes proteïnes transmembrana en la bicapa lipídica de les membranes del tilacoide del cloroplast. La seva funció és captar la llum i transformar-la en energia. El centre de reacció conté dues molècules de clorofil·la anomenada diana.

És capaç de transferir electrons excitats a una altra molècula, anomenada acceptor d'electrons. Hi ha dos fotosistemes: - PSI: té un pigment diana que capta la llum de longitud d'ona inferior o igual a 700 nm, per això rep el nom de clorofil·la P700. - PSII: té un pigment diana que capta la llum de longitud d'ona inferior o igual a 680 nm, per això rep el nom de clorofil·la P680. És capaç de recuperar els electrons mitjançant la fotòlisi de l'aigua. FOTOSÍNTESI DELS COMPOSTOS DE CARBONI - Fase lluminosa: Fase inicial del procés on es capta energia lluminosa. El procés pot presentar-se en dues modalitats; transport cíclic d'electrons o transport acíclic d'electrons.

- Fase fosca: Fase posterior, sintetitza matèria orgànica a partir de la matèria inorgànica. No necessita llum. Necessita les substàncies que provenen de la fase lluminosa. També s'anomena Cicle de Calvin. FASE LLUMINOSA ACÍCLICA ·Fotòlisi de l'aigua 1. Els fotons (partícules elementals que formen la llum) arriben al fotosistema II i aquest els capta mitjançant els pigments fotosintètics que hi ha a l'antena. 2. L'energia dels electrons es va transferint de pigment en pigment i acaben proporcionant l'energia d'excitació als electrons de la clorofil·la a què hi ha en el centre de reacció. 3.

La clorofil·la P680 del centre de reacció del fotosistema II transmet els electrons al primer acceptor d'electrons, la feofitina en el cas de les plantes. 4. Simultàniament, s'ha realitzat la fotòlisi de l'aigua i ha produït 2 e- que substituiran els 2 e- que ha perdut la P680. Els protons es quedaran al tilacoide. · Fotofosforilació oxidativa 1. Els 2 electrons que han reduït la feofitina (en el cas de les plantes, passen a la molècula plastoquinona (PQ)). 2. La PQ s'activa quan rep els electrons i capta 2 protons més de l'estroma i passen al tilacoide quan transfereix els electrons al complex b-f. 3.

Els H+ (protons) de la fotòlisi i aquests que han entrat a l'estroma creen una diferència de potencial electroquímic. Aquesta situació és aprofitada per les ATP-sintetases per deixar sortir els protons cap a l'estroma i generar ATP: fotofosforilació de l'ADP. · Fotoreducció del NADP + 1. Els 2 e- que ara té el complex citocrom b-f passen a la molècula plastocianina (PC). Aquesta els transferirà al pigment diana P700 d'un nou fotosistema quan aquests pigments diana redueixin un altre compost. 2. En un fotosistema diferent, el fotosistema I, s'han repetit els primers passos i s'ha reduit una altra molècula acceptora d'electrons. 3. Aquesta última transfereix els electrons a la ferredoxina. 4.

La ferredoxina transmet els dos electrons a l'enzim NADP-reductasa. Aquests dos electrons i dos protons que venen de l'estroma reduiran un NADP+ per convertir-lo en NADPH+H+. FASE LLUMINOSA CÍCLICA Per cada NADPH oxidat necessita 1,5 ATP, a causa d'això existeix una via per crear ATP.- Hi participen les mateixes molècules que en la fase lluminosa acíclica, però participen en un ordre diferent. - Només hi participa el fotosistema I, amb el pigment fotosintètic P700. No hi ha fotòlisi de l'aigua, no es desprèn oxigen ni hi ha reducció del NADP+. - Com que no hi ha fotòlisi i no arriben electrons nous, es reutilitzen.

FASE FOSCA S'utilitzen l'ATP i el NADPH de la dase lluminosa per sintetitzar matèria orgànica. - No necessita llum. Es produeix més de dia que de nit perquè necessita els productes de la fase lluminosa, que es fa només de dia. - Es produeix a l'estroma del cloroplast. El procés de fixació del CO en molècules orgàniques s'anomena cicle de Calvin. Aquest cicle està dividit en 3 fases: fixació del CO , reducció del CO fixat i regeneració. - Fixació del CO : L'enzim Rubisco catalitza la reacció d'una molècula de 5C amb el CO per formar un compost de 6C inestables. - Reducció: S'utilitza l'ATP i NADPH per reduir molècules produïdes.

- Regeneració: De cada 6 molècules de G3P creades, 1 pot ser utilitzada per la creació de glúcids i 5 tornen a l'inici del cicle. BALANÇ ENERGÈTIC FOTOSÍNTESI OXIGÈNICA DEL CARBONI FOTORESPIRACIÓ És un procés que té lloc quan l'ambient és càlid i sec, i els estomes de les fulles es tanquen per evitar la pèrdua d'aigua. Aleshores, l'oxigen produït en la fotosíntesi assoleix grans concentracions. FACTORS QUE INFLUEIXEN EN LA FOTOSÍNTESI - Temperatura: Cada espècie està adaptada a una T òptima. L'eficàcia del procés augmenta amb la T fins a arribar a una T on s'inicia la desnaturalització.

- Concentració de CO : Augmenta el CO i augmenta el rendiment de la fotosíntesi fins a arribar al punt d'estabilització. - Concentració d'oxigen: Augmenta la concentració d'oxigen disminueix el rendiment de la fotosíntesi. El Rubisco tmb té afinitat amb l'oxigen i les plantes C3. - Intensitat Lluminosa: cada planta s'adapta a una intensitat lluminosa i a una longitud d'ona. Més intensitat de llum-més intensitat fotosintètica. QUIMIOSÌNTESI És la síntesi d'ATP i incorporació de C a partir d'energia despresa en les reaccions d'oxidació de determinades substàncies inorgàniques. Són bacteris.

Dues fases iguals que la fotosíntesi: - 1a fase d'oxidació de les substàncies inorgàniques i producció d'ATP i NADH. S'obté ATP i coenzims reduïts. - 2a fase: cicle de Calvin. S'utilitza ATP i NADH per sintetitzar compostos orgànics. Segons els substrats es classifiquen en tipus: - Bacteris incolors del sofre. Aigües residuals. - Bacteris nitrosificants. Transformen NH3 en NO2 - Bacteris nitrificants. Transformen NO2 a NO3. - Bacteris del ferro. Donen sabor desagradable a l'aigua. Biolixiviació. - Bacteris de l'hidrogen. Organismes fixadors de nitrogen La gran majoria d'éssers vius obtenen nitrogen a partir dels nitrats dissolts (autòtrofs) o dels aliments orgànics (heteròtrofs).

Hi ha un grup d'organismes que tenen un complex enzimàtic que es diu nitrogenasa i que transformen N2 gasós de l'atmosfera en NH3. Molts viuen en simbiosi en nòduls amb les plantes. CATABOLISME ANABOLISME Reaccions de degradació Reaccions de síntesi Oxidació Reducció Exergòniques Endergòniques Convergents (molts substrats formen pocs productes) Divergents (pocs substrats formen molts productes) L'ANABOLISME HETERÒTROF Els àtoms de carboni són els més importants ja que formen l'esquelet de totes les biomolècules orgàniques.

Segons la font del carboni hi haurà diferents tipus: - Metabolisme autòtrof: La font és diòxid de carboni - Metabolisme heteròtrof: La font és matèria orgànica (metà, glucosa, greixos, etc). Segons la font d'energia: - Fotosíntesi: La font d'energia és la llum - Quimiosíntesi: La font d'energia és despresa en reaccions químiques Per tant, hi ha 4 tipus d'organismes combinant les possibilitats anteriors: Fotoautòtrofs/fotolitòtrofs: Llum i CO2: plantes, algues, cianobacteris…

Fotoheteròtrofs/fotoorganòtrofs: Llum i orgànic: alguns tipus de bacteris Quimioautòtrofs/quimiolitòtrofs: Reaccions químiques i CO2: bacteris quimiosintètics Quimioheteròtrofs/quimioorganòtrofs: Reaccions químiques i orgànic: animals, fongs, protozous i bacteris Gliconeogènesi Es realitza en el fetge i en el còrtex renal al citosol de les cèl·lules. Es necessària, pels animals, en situacions de dejuni i després d'haver fet un esforç muscular intens per eliminar l'àcid làctic.

Els precursors de la glucosa poden ser: L'àcid làctic (produït a les cèl·lules musculars, es transporta fins el fetge, succeeix la gluconeogènesi i la glucosa torna a les cèl·lules musculars, cicle de Cori), aminoàcids, el piruvat i la glicerina, que s'incorpora a nivell de la dihidroxiacetona. En les cèl·lules animals la glucosa no pot procedir dels àcids grassos ja que aquestes manquen els enzims necessaris per transformar l'acetil-CoA en àcid oxoalacètic. Els enzims del cicle de l'àcid glioxílic es troben a les cèl·lules vegetals de les algues i plantes. Glicogenogènesi Formació de glicogen a partir de glucosa ingerida o formada per emmagatzemar-se en les cèl·lules del fetge i musculars.

Té una via diferent a la seva hidròlisi (glicogen sintetasa) les molècules de glucosa s'uneixen mitjançant la seva activació amb el consum d'energia de l'UTP. El control de la glicogenogènesi i la glicogenòlisi es fa mitjançant hormones perqué una inactivi l'altra. Evita que es realitzin simultàniament. Anabolisme dels lípids/esterificació Formació de triacilglicèrids a partir de glicerina i àcids grassos, els quals provenen de la hidròlisi dels greixos ingerits. També poden provenir de la síntesi de glicerina a partir de la dihidroxiacetona i la síntesi d'àcids grassos a partir de l'acetil-CoA (lipogènesi). Els triacilglicèrids s'acumulen en els teixits adiposos. 3.

CICLE CEL·LULAR CICLE CEL·LULAR I CÀNCER 1. CICLE CEL·LULAR El cicle cel·lular és el conjunt ordenat de processos pels quals passa una cèl·lula des que es forma per una divisió d'una altra fins que torna a dividir-se. Té dos períodes: la interfase i la fase M. Cèl·lules diploides: - Dos exemplars de cada cromosoma. - Formen l'estructura del cos: cèl·lules somàtiques. - Es generen a partir de la mitosi (2n). Cèl·lules haploides: - Un exemplar de cada cromosoma. - Serveixen per generar un nou individu: cèl·lules reproductores. - Es formen a partir de la meiosi (n). En el cicle cel·lular hi distingim dues fases: Interfase i Fase M.

1.1 INTERFASE (o fase de NO divisió) Període en què la cèl·lula NO es divideix. Llarga (90%) Nucli visible, període bioquímicament molt actiu, síntesi DNA. Consta de 3 fases: FASE G1 - Ve després de la divisió. - Se sintetitza RNA i proteïnes essencials per la posterior duplicació del DNA. - Es dupliquen els orgànuls i les estructures citoplasmàtiques i la cèl·lula creix. - Es decideix si la cèl·lula passa o no a la fase següent. - Si la cèl·lula no segueix entra en una nova fase G0 (fase de quiescència o estat de repòs). Les cèl·lules que entren en aquesta fase i no es divideixen són molt especialitzades (neurones, cèl·lules del múscul esquelètic…

FASE S - Té lloc la duplicació de l'ADN, de manera que després de la divisió pugui repartir-se per a cada cèl·lula filla. - DNA format per dues cromàtides. - Es produeix la transcripció i la síntesi de proteïnes, especialment les histones. - També es duplica el centrosoma FASE G2 - Fase prèvia a la divisió de la cèl·lula. - S'hi produeix el creixement cel·lular i es transcriuen i tradueixen gens per sintetitzar les proteïnes necessàries per a la divisió. 1. 2 DIVISIÓ O FASE M Molt curta (10%). Període en què la cèl·lula es divideix.

Consta de 2 fases: - Cariocinesi: Divisió del nucli, mitosi (cèl·lules idèntiques) o meiosi - Citocinesi: Divisió del citoplasma En cèl·lules somàtiques, la divisió del nucli es produeix per MITOSI. Reproducció asexual dels organismes que dona lloc a individus genèticament idèntics. En cèl·lules germinals, la divisió del nucli per formar gàmetes es produeix per MEIOSI. Reproducció sexual dels organismes que dona lloc a individus genèticament diferents dels progenitors (L'existència de diferents tipus de cèl·lules es deu a la diferenciació cel·lular, procés que es dona durant el desenvolupament embrionari, pel qual en unes cèl·lules s'expressen uns gens i en d'altres uns altres). 2.

MITOSI Procés de divisió nuclear mitjançant el qual el material cromosòmic de la cèl·lula mare es reparteix entre dos nuclis fills amb el mateix contingut cromosòmic que la cèl·lula mare. PROFASE - Condensació cromatina fins formació cromosomes amb dues cromàtides. - Desaparició nuclèol. - -Migració de cada parella de centríols (centrosoma) cap als pols de la cèl·lula. - Formació del fus acromàtic a partir de les fibres de l'àster originades al centrosoma. - Trencament embolcall nuclear i desaparició nucli. - Formació del cinetocor en el centròmer dels cromosomes i formació dels microtúbuls cinetocòrics.

METAFASE - Els cromosomes estan totalment formats (màxim grau d'empaquetament), es distingeixen perfectament (cromosomes metafàsics). - L'allargament dels microtúbuls cinetocòrics que situen els cromosomes en un pla, el pla equatorial de la cèl·lula, que es troba a la meitat del fus mitòtic: es forma la placa equatorial. - Cada cromosoma té dos cinetocors que s'uneixen als microtúbuls de cada pol. ANAFASE - Separació cromàtides germanes de cada cromosoma. Cada cromàtide constitueix a partir d'aquest moment un cromosoma independent (cromosoma anafàsic).

- Escurçament microtúbuls cinetocòrics per la despolimerització de la tubulina que arrosseguen cada cromàtide cap a un pol oposat de la cèl·lula. - Cromosomes anafàsics arriben als pols i desaparició dels cinetocors. TELOFASE - Es desintegra el fus mitòtic. - Les dues dotacions cromosòmiques s'agrupen als pols de la cèl·lula i s'envolten d'un nou embolcall nuclear. - Descondensació dels cromosomes i formació de la cromatina. - Formació d'un nou nuclèol. - Es formen així els dos nuclis fills. 2.1 CITOCINESI O DIVISIÓ DEL CITOPLASMA Per estrangulació - Es dona en cèl·lules animals. - Comença al final de l'anafase.

- Es forma un solc de divisió perquè es produeix la invaginació de la membrana plasmàtica a l'altura del pla equatorial i es forma un anell contràctil (d'actina i miosina). - L'anell contràctil va estrangulant el citoplasma fins a dividir la cèl·lula en dues cèl·lules filles. Per septe - Es dona en cèl·lules vegetals. - Agrupació de vesícules procedents de l'aparell de Golgi (contenen pectina i hemicel·lulosa) i dels microtúbuls restant del fus en el pla equatorial de la cèl·lula, donant lloc al fragmoplast. - Fusió de les vesícules i formació envà de separació que donarà lloc a la paret cel·lular vegetal de les dues cèl·lules filles.

Significat biològic de la MITOSI: Reproducció asexual dels organismes / Creixement dels organismes pluricel·lulars a causa de l'augment del núm. de cèl·lules / Regeneració i reparació dels teixits. 3. MEIOSI Tipus de divisió cel·lular mitjançant el qual, a partir d'una cèl·lula mare diploide (2n) s'obtenen 4 cèl·lules filles haploides (n), amb la meitat de cromosomes que la mare. PROCÉS DE LA MEIOSI 1a divisió meiòtica o divisió reduccional: es redueixen els cromosomes a la meitat, de manera que s'obtenen cèl·lules haploides (n), els cromosomes de les quals estan formats per dues cromàtides cadascun. Abans de Meiosi I es produeix una interfase on es duplica l'ADN.

2a divisió meiòtica o divisió equacional: similar a una mitosi, s'obtenen cèl·lules haploides (n), els cromosomes de les quals estan formats per una cromàtide cadascú. Abans de Meiosi II es produeix una interfase on no es duplica l'ADN. 3.1 INTERFASE - La meiosi ve precedida (igual que passa amb la mitosi) d'una interfase que inclou les fases G1, S i G2. En la interfase la cèl·lula creix, duplica el seu ADN i es prepara per a la divisió. Les fibres de cromatina duplicades queden unides pel centròmer i al final de la mateixa començaran a condensar-se. Els centrosomes es dupliquen. 3.2 1a DIVISIÓ MEIÒTICA Es produeix la separació dels cromosomes homòlegs.

Les cèl·lules resultants tenen la meitat de cromosomes que la cèl·lula mare (divisió reduccional). PROFASE I (90% de la meiosi): Es produeix la recombinació genètica. Leptotè: Cromatina es condensa i es formen cromosomes amb dues cromàtides. Telòmers dels cromosomes estan units a la membrana nuclear per la placa d'unió. Zigotè: Es produeix la sinapsi o aparellament dels cromosomes homòlegs. Els cromosomes homòlegs es van unint punt per punt. No es fusionen sinó que entre l'un i l'altre hi ha un espai format per un complex proteic (complex sinaptonèmic) que permet la unió de cada gen amb el seu homòleg. Paquitè: Els cromosomes homòlegs aparellats formen una unitat coneguda com a bivalent.

Cada bivalent està format per quatre cromàtides, per això també s'anomenen tètrades. Després de la sinapsi, es produeix l'entrecreuament, un intercanvi recíproc de fragments entre cromàtides no germanes de cromosomes homòlegs. Així es produeix la recombinació genètica, és a dir, intercanvi de fragments de DNA. Diplotè: Desapareixen els complexos sinaptonèmics i els bivalents es van separant, però units pel lloc d'entrecreuament anomenat quiasme. Diacinesi: Els cromosomes es continuen compactant i els homòlegs se segueixen separant (cromàtides no germanes dels homòlegs resten unides pels quiasmes).

Al final de la diacinesi desapareix la membrana nuclear i el nuclèol, comença a formar-se el fus acromàtic. METAFASE I - Els cromosomes homòlegs units (bivalents) se situen al pla equatorial de la cèl·lula amb un cromosoma de cada parell disposat cap a cada pol. - Les dues cromàtides d'un cromosoma es troben adherides als microtúbuls d'un dels pols i les dues de l'altre homòleg als microtúbuls de l'altre pol.

Quan els parells d'homòlegs s'alineen a la placa metafàsica, l'orientació és a l'atzar ANAFASE I - Els quiasmes es trenquen i els cromosomes homòlegs se separen i migren, cadascun constituït per dues cromàtides, cap als pols oposats (segregació independent) - Queda a cada pol de la cèl·lula cromosomes amb informació diferent de l'original a causa de l'entrecreuament de la profase I. TELOFASE I - Formació d'un embolcall nuclear i nuclèol. - Petita descondensació dels cromosomes. - De forma simultània té lloc la citocinesi que acabarà donant lloc a dues cèl·lules filles haploides (amb cromosomes amb dues cromàtides).

Resultat de la Meiosi I: Dues cèl·lules filles haploides (n), amb la meitat de cromosomes que la cèl·lula mare. Cada cromosoma amb dues cromàtides. 3.3 2a DIVISIÓ MEIÒTICA Es produeix la separació de les cromàtides germanes. Les cèl·lules resultants tenen el mateix nombre de cromosomes que la cèl·lula mare (divisió equacional). PROFASE II: Es trenca l'embolcall nuclear i es forma el fus acromàtic. METAFASE II: Els cromosomes se situen al pla equatorial de la cèl·lula. ANAFASE II: Se separen les cromàtides de cada cromosoma i migren cap als pols de la cèl·lula. TELOFASE II: Es reconstrueixen els nuclis de les cèl·lules filles. Els cromosomes es descondensen.

FINAL MEIOSI: s'han format 4 cèl·lules haploides (n) a partir d'una cèl·lula mare diploide (2n). Significat biològic de la meiosi: - Mantenir constant el nombre de cromosomes en una espècie. Si no es produís la meiosi, els gàmetes tindrien el mateix nombre de cromosomes que les cèl·lules somàtiques, i, després de cada fecundació, la cèl·lula resultant (zigot) tindria el doble de cromosomes. - Generar variabilitat en la descendència. Això és degut als entrecreuaments que es produeixen durant la Profase I i les diferents possibilitats d'orientació dels bivalents en la Metafase I que proporcionen moltes combinacions de repartiment.

Reproducció sexual Intervenen cèl·lules reproductores sexuals (gàmetes i meiòspores). Generalment dos progenitors, de vegades només un de sol. Descendents genèticament diferents dels seus progenitors. Les cèl·lules reproductores, haploides, s'originen per mitjà del procés de la meiosi. Reproducció asexual No intervenen cèl·lules especialitzades. Un únic progenitor. Descendents genèticament idèntics al seu progenitor (tret de mutacions). Cèl·lules del nou individu s'originen per mitosi a partir progenitor. 4.

ELS CICLES BIOLÒGICS El cicle biològic d'un ésser viu és el conjunt d'etapes per les quals passa aquest organisme des que es forma el zigot fins que arriba a l'edat adulta i pot formar gàmetes que donaran lloc a un altre zigot. · Cicle diplont - Propi d'organismes que en estat adult són diploides (2n) - La meiosi produeix gàmetes haploides (meiosi gametogènica). - Aquests gàmetes originen un zigot 2n que es divideix per mitosi, per donar lloc a un adult 2n que…