Biologia per a Batxillerat i Selectivitat

I 62 flashcards i 41 preguntes més al document.

Text del document

BIOLOGIA 2N BATXILLERAT- SELECTIVITAT UNITAT 1. ELS ENZIMS, LES VITAMINES I EL METABOLISME 1. LES REACCIONS QUÍMIQUES I ELS CATALITZADORS reacció química totes aquelles que parteixen d'una substància inicial (reactius) i acaben amb una substància final (producte). substància inicial (reactius) —-------- Substància final (producte). Tipus de reaccions químiques: - Endergòniques: l'energia del producte és més gran que l'energia del reactiu. Necessita energia - Exergòniques: l'energia del producte és menor que la del reactiu. S'allibera energia Les reaccions espontànies tendeixen a ser exergòniques perquè els productes contenen menys energia que els reactius. Són més estables.

Podem accelerar la velocitat de la reacció amb l'intervenció de: - Enzims (Catalitzadors): disminueixen l'energia d'activació per tant acceleren la reacció - Temperatura. Augmentar la temperatura provoca un increment d'energia cinètica de les molècules, és a dir, un augment de la velocitat. No es viable als éssers vius perquè els enzims treballen a la temperatura del cos i si l'augmentem no funcionarien. 2.

BIOCATALITZADORS O ENZIMS Es poden classificar segons la natura o segons l'estructura - Segons la natura: 1) Proteïnes globulars: estructura terciaria o cuaternaria (cadena polipeptídica) 2) Riboenzims: molècules d'ARN amb funció catalítica 3) Isozims: enzims amb formes variades i propietats diferents però que tots . . . catalitzen la mateixa reacció - Segons l'estructura: 1) Apoenzims, enzims simples o proteics 2) holoenzims: estan formats per una part proteica (apoenzim) i una part no . . proteica (cofactor).

dos tipus de cofactors: 1) Inorgànic 2) Organic: 1) coenzim 2) Grup prostètic 2.1 Propietats dels enzims - Són molt específics (només actuen sobre una reacció concreta - Treballen a la temperatura de l'ésser viu - Són molt actius (acceleren la velocitat de reacció) - No es consumeixen drant la reacció, tornen a ser utiitzats - Tenen un pes molecular gran i actuen en quantitats petites 3. CARACTERÍSTIQUES DELS ENZIMS 3.1 Estructura dels enzims La molècula a la que s'uneix l'enzim s'anomena substrat [S] [S] + E [SE] [SP] P + E La gran majoria de les reaccions són reversibles El lloc concret del enzim on s'uneix el substrat (i el cofactor si n'hi ha) s'anomena centre actiu.

L'enzim debilita els enllaços del substrat per crear el producte En el centre actiu hi ha dos tipus d'aminoàcids (components de la proteïna) - Fixadors: fixen el substrat - Catalitzadors: modifiquen el substrat 3.2 Com actua l'enzim 1) El substrat va al centre actiu de l'enzim i s'uneix mitjançant enllaços febles 2) Es forma l'estat de transició enzim-substrat [ES] 3) Es forma l'estat enzim-producte [EP] 4) S'allibera el producte ja que té menys afinitat per el centre actiu 3.3 L'especificitat entre enzim i substrat - Complementarietat o "clau-pany": L'enzim s'adapta perfectament al substrat a traves del centre actiu de manera que cada enzim només pot unit-se amb el seu corresponent substrat - Induït o "ma-guant": L'enzim pateix un canvi i s'adapta a la superfície del substrat.

3.4 Els coenzims Són compostos orgànics que s'uneixen a l'enzim de manera temporal, s'uneixen a un lloc que no és el centre actiu (lloc inespecífic) i poden actuar en diferents enzims. - El coenzim s'uneix a l'enzim (no al centre actiu). - El substrat s'uneix al centre actiu de l'enzim. L'enzim actua sobre el substrat i li cedeix al coenzim els àtoms o grups químics arrencats del substrat.

- Es forma el producte i el coenzim es despren de l'enzim, allibera els grups funcionals o àtoms i torna a actuar amb un altre enzim Existeixen dos tipus de coenzims - De transferència: Transporten radicals (ATP ADP AMP) - Oxidació-reducció: Transporten protons, electrons, hidrogen i ions hidrur Principals característiques dels coenzims - Un mateix coenzim pot ser utilitza per diferents tipus d'enzims - Els hem d'incorporar amb la dieta, són derivats de vitamines (la majoria els ingerim amb les vitamines) - Es modifiquen al llar de la reacció (guanyen o perden àtoms o grups químics) 3.5 Factors que afecten a l'activitat enzimàtica - Concentració del substrat: La velocitat de l'enzim augmenta a mesura que s'incrementa el substrat fins a arribar a la velocitat màxima (saturació).

L'afinitat de cada enzima amb el seu substrat es quantifica amb la constant de Michaelis-Menten (Km). Aquesta gràfica relaciona l'augment de la velocitat conforme aumenta la concentració de substrat fins a arribar a una velocitat màxima - [S] = Velocitat de reacció - Km = Afinitat de l'enzim pel substrat - La temperatura: Cada enzim té una temperatura òptima on la seva activitat és màxima. Si aquesta temperatura augmenta per sobre la temperatura òptima aquest enzim es desnaturalitza i deixa de funcionar. Si la temperatura és més baixa baixa l'activitat enzimatica i si és molt baixa el desnaturalitza també.

- El pH: Cada enzim és actiu entre dos valors de pH, dins d'aquests dos valors hi ha el pH òptim en que l'activitat enzimàtica és màxima. Per sobre o per sota el pH òptim l'enzim es desnaturalitza i deixa de funcionar. - La presència d'inhibidors: Són substàncies que s'uneixen a l'enzim i baixen o bloquegen la seva activitat. Si 'inhibidor es producte de una cadena de reaccions s'anomena inhibició per retroalimentació o feedback. Hi ha dos grups: - Inhibidors irreversibles: s'uneixen permanentment a l'enzim mitjançant enllaços covalents forts irreversibles. Inhibeixen totalment l'enzim. També s'anomenen verins.

- Inhibidors reversibles: s'uneixen temporalment a l'enzim per enllaços no covalents, reversibles. Hi ha diferents tipus. Inhibició reversible COMPETITIVA L'inhibidor s'uneix al mateix lloc que el substrat, impedint la unió del substrat i la formació de producte. Estructuralment sol ser una molècula similar al substrat, de manera que totes dues competeixen per unir-se al centre actiu. Baixa l'activitat enzimatica i no es crea producte Inhibidors reversibles no competitius: l'inhibidor no s'uneix al centre actiu, canvia l'estructura de l'enzim i no es pot unir el substrat per tant l'inhibeix del tot, no es crea producte.

Inhibidors reversibles acompetitius: L'inhibidor no s'uneix al centre actiu, permet que el substrat és pugui unir a l'enzim pero impedeix la formació de producte. 3.5 Regulació al·lostèrica de l'activitat enzimàtica Existeixen enzims que a més del centre actiu tenen un altre lloc anomenat lloc al·lostèric on es poden unir lligands i modificar l'activitat de l'enzim. Hi ha dos tipus de regulació al·lostèrica de l'activitat enzimàtica: - Regulació al·lostèrica positiva: La unió del lligand al lloc al·lostèric fa que el substrat pugui unir-se.

Augmenta la velocitat de reacció - Regulació al·lostèrica negativa: La unió del lligand al lloc al·lostèric inhbeix l'enzim (fa que el substrat no pugui unir-se). Disminueix la velocitat de reacció. 4. LES VITAMINES Les vitamines son les precursores dels enzims. - Avitaminosi: manca de vitamines - Hipovitaminosi: poques vitamines - Hipervitaminosi: excés de vitamines 4.1 Característiques de les vitamines - Són necessàries pero no aporten energia - Algunes son coenzims o precursors de coenzims - S'alteren o es destrueixen fàcil amb la llum, calor…

4.2 Classificació de les vitamines Hi ha dos tipus de vitamines - Hidrosolubles (vitamines del grup B i vitamina C) - Solubles en l'aigua - Actuen com a coenzims o precursors de coenzims - Inclouen nucleòtids a l'estructura - L'excés no s'emmagatzema a l'organisme, s'expulsa a través de l'orina - Liposolubles (vitamines A, D, E, K) - Solubles en greixos i oli pero no en aigua - S'emmagatzemen al teixit adipós - S'ingereixen a partir de provitamines - Regulen l'organisme - Son tòxiques si s'ingereixen en grans quantitats 5.

EL 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). En el metabolisme es poden distingir dos tipus de vies metabòliques: - Degradació de matèria orgànica o catabolisme: transformació de molècules complexes en d'altres de més senzilles, procés on s'allibera energia (s'obté energia), la qual s'emmagatzema en els enllaços fosfat d'una molècula, l'ATP.

- Síntesi matèria orgànica o anabolisme: Transformació de molècules senzilles a molècules complexes, es necessita suministrar energía (consumeix energía), proporcionada pels enllaços fosfat de l'ATP. 5.1 Les rutes metabòliques - Lineals: un producte a partir d'un substrat a través d'una sèrie de reaccions. - Ramificades: Diversos productes a partir d'un substrat - Circulars: Diversos substrats i diversos productes. Els metabòlits intermedis no es gasten. 5.2 Reaccions Oxidació - Reducció = REDOX Transfereixen electrons (e-) i moltes vegades protons (H+), llavors s'anomenen deshidrogenacions. L'oxidació i la reducció sempre esdevenen de manera simultània.

Oxidació: es perden electrons Reducció: es guanyen electrons Deshidrogenases = enzims aquests enzims van acompanyats dels coenzims que passen de NAD NADH , NADP+ NADPH , FAD FADH2 , FMN FMNH2. 5.3 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.

La síntesi d'ATP es pot fer de dues maneres: - Desfosforilació: ATP + H2O ADP + Pi + energia - Fosforilació: AMP + Pi + energia ADP + H2O Les cèl·lules utilitzen dos mecanismes per sintetitzar ATP - Fosforilació a nivell de substrat: És la síntesi d'ATP gràcies a l'energia que s'allibera d'un substrat quan es trenca algun dels seus enllaços rics en energia. - Fosforilació mitjançant enzims ATP-sintases o oxidativa: 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.

5.4 Catabolisme i anabolisme Catabolisme: - son reaccions d'oxidació - Son reaccions de degradació - Generen energia (produeixen ATP) - Generen poder reductor (NADH, FADH2) - Les molècules complexes es converteixen en senzilles Anabolisme: - Reaccions de reducció - Reaccions de síntesi - Utilitzen energia (requereixen ATP) - Necessiten poder reductor - Les molécules senzilles es transformen amb complexes 5.5 Tipus d'éssers vius segons el metabolisme FONT D'ENERGIA llum (fotosintètics) Substrats oxidables (quimiosintètics) FONT DE CARBONI M. Orgànica (Heteròtrofs) Fotoheteròtrofs = organòtrofs Quimioheteròtrofs = Organòtrofs M.

Inorgànica (Autòtrofs) Fotoautòtrofs = litòtrofs Quimioautòtrofs = Litòtrofs 6. DISSENY EXPERIMENTAL 1. El problema: S'ha de plantejar amb forma de pregunta. (Influeix…?) 2. La/Les hipòtesis: Són possibles respostes al problema. (potser…) 3. La variable dependent i la independent: - Variable independent: Variable que modifiquem en l'experiment per tal de comprovar si influeix en els resultats - Variable dependent: Variable que observem si s'ha modificat durant l'experiment. La variable dependent depèn de la variable independent. 4. Les variables controlades: Són factors, diferents de la variable independent, que raonablement podrien influir en els resultats.

Per evitar que interfereixin en els resultats, s'han de mantenir constants. 5. El disseny ( i les rèpliques): - Control: Tenim un grup experimental al que li donem el tractament i un grup control que no rep el tractament que volem estudiar. - Rèplica : No n'hi ha prou amb un sol experiment per a demostrar un fet. S'han de fer rèpliques, repetir l'experiment una o dues vegades més. Això permet descartar que els resultats siguin deguts a l'atzar (o a factors desconeguts). 6. Els resultats: S'observen els canvis en la variable dependent al llarg de l'experiment 7. Les conclusions: S'analitzen i interpreten els resultats, d'acord amb el marc teòric de l'investigador.

Es descarten les hipòtesis que haguessin predit resultats diferents dels obtinguts. UNITATS 2, 3 i 4: Catabolisme i Anabolisme 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. - 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.

1.2 La producció d'energia en el catabolisme L'energia lliure d'una substància es representa amb la lletra G (com + gran, més energia acumulada) - D'una molècula gran a dues de petites (l'energia s'allibera al trencar els enllaços = es produeix energia) - Mateix número d'enllaços i de molècules però amb enllaços diferents (l'energia es treu al canviar enllaços de les molècules inicials als enllaços de les finals = es produeix energia) - Quan els electrons que formen uns enllaços passen a estar més aprop del nucli també desprenen energia = es produeix energia. 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 El piruvat 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 (passa un NAD+ a NADH + H+ ) - Unió de piruvat a un coenzim A (Així es forma el Acetil CoA) CICLE DE KREBS · Els grups acetil són degradats completament. · S'inicia amb un acetilCOA I succeeixen una sèrie de transformacions que degraden completament el grup acetil. · Els dos C CO2 / els H són captats pels coenzims NAD+ i FAD+ , que es redueixen / amb l'energia alliberada se sintetitza un GTP. 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 - Descarboxilació 2 NADH x 3 = 6 ATP -Cicle de Krebs: 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 (separar els àcids grassos de la glicerina).

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 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.

L'acil-CoA penetra al mitocondri gràcies a un transportador orgànic especial, la carnitina. 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. En cada volta hi ha dues deshidrogenacions, una que dona lloc a un NADH i una altra que genera un FADH2 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 (meitat del nombre de carbonis) 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 Les proteïnes només s'utilitzen com a font d'energia si es troben en excés o en cas de dejuni prolongat.

Es degraden les proteïnes en aminoàcids i despres hi ha dos processos: 1) Desaminació: eliminació dels grups amino (-NH2) 2) Transformació de la resta d'aminoàcids en piruvat, Acetil CoA, o algun compost del cicle de Krebs. 3. EL CATABOLISME PER FERMENTACIÓ - És un procés catabòlic en el qual NO intervé la cadena respiratòria (cadena transport electrons). - És un procés anaeròbic. (no utilitza O2) - L'acceptor final d'electrons i protons sempre és un compost orgànic. (etanol fermentació alcohòlica / lactat fermentació làctica) - Només hi ha síntesi d'ATP a nivell de substrat. Per això tenen un rendiment baix - Es produeix al citoplasma o citosol.

3.1 FERMENTACIÓ ALCOHÒLICA (anaeròbica) - Àcid pirúvic es transforma en 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 (glucosa Pyr) - 2a etapa: Pry acetaldehid + CO2 - 3a etapa: acitaldehid etanol + CO2. Total: 2Etanol + 2CO2 + 2ATP - 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).

3.2 FERMENTACIÓ LÀCTICA (anaeròbica) - 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. 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 (glucosa Pyr), en la qual s'obtenen 2 ATP i es produeixen dos (NADH + H+ ) - 2a etapa: Pyr Acid l'àctic Total: 2Àcid làctic + 2ATP 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. Productors de metà (aceptor d'electrons) CO2 (formen) CH4 Productors de sofre (aceptor d'electrons) Sulfats (formen) Sulfur d'H (H2S) Productors de nitrats (aceptor d'electrons) Nitrats (Formen) Nitrits i Nitrogen lliure L'ANABOLISME AUTÒTROF ANABOLISME - Síntesi de molècules complexes a partir de molècules senzilles. Té dues etapes: - Anabolisme autòtrof = fotosíntesi = anabolisme fotosintètic - Anabolisme heteròtrof = anabolisme quimiosintetic 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 de la fotosíntesi és ESTRUCTURES FOTOSINTETITZADORES En les plantes i en les algues la fotosíntesi es duu a terme als cloroplasts: La fotosíntesi és possible gràcies als pigments fotosintètics 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. Exemple: clorofil·la FOTOSISTEMES Un fotosistema està constituït per proteïnes transmembrana que constitueixen dues subunitats anomenades el complex captador de llum o antena i centre de reacció.

El complex captador de llum o antena té la funció de 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 (amb energia) 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 (tilacoides) ·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. 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 (estroma del cloroplast) S'utilitzen l'ATP i el NADPH de la fase 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 (1 CO2 2 ATP). 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. 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.

Com més temperatura, es tanquen els estromes, no entra CO2, Augmenta O2 - Concentració de CO : Augmenta el CO i augmenta el rendiment de la fotosíntesi fins a arribar al punt d'estabilització. Si disminueix el CO2 augmenta l'O2 - Concentració d'oxigen: Augmenta la concentració d'oxigen disminueix el rendiment de la fotosíntesi. El Rubisco fixa el CO2 i O2. - Intensitat Lluminosa: cada planta s'adapta a una intensitat lluminosa i a una longitud d'ona. Més intensitat de llum-més intensitat fotosintètica.

Augment d'intensitat lluminosa Augment d'O2 - Escassetat de l'aigua = deshidratació: No hi ha producció de matèria 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. 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 Formació de molècules complexes a partir de molècules simples. Es realitza tant en cèl·lules autòtrofes com heterotrofes Reaccions de reducció i endergòniques L'energia (ATP) s'obté de la desfosforilar·lació de l'ATP que prové del catabolisme en els organismes heterotrofs i la fotosíntesi en els autòtrofs.

Té dues fases: - Biosíntesi de monomers (ex: pyr glucosa) - Biosíntesi de polímers (ex: glucosa glicògen) Perquè s'utilitza l'ATP Per produir glúcids en les cèl·lules vegetals Per produir proteïnes, lípids i glúcids amb funció energètica en les cèl·lules animals. Vies metabòliques síntesi de la glucosa sintesi del glicogen síntesi del midó síntesi dels àcids nucleics sintesi de proteines síntesi de fosfolípids i colesterol Anabolisme dels glúcids Gliconeogènesi (Formació de la glucosa) Es produeix en situacions de dejuni i despres d'un esforç muscular La glucosa es pot obtenir de: Pyr, per desaminació d'aminoàcids, de l'àcid l'actic, per degradació d'àcids grassos.

Glicogenogènesi (formació de glicògen) Formació de glicogen a partir de glucosa 6-fosfat Es produeix al fetge i músculs. Quan la glucosa baixa en sang el glicogen que s'emmagatzema al fetge s'hidrolitza i allibera glucosa el fetge té doble funció: - sintetitza glicogen (emmagatzema i hidrolitza) - allibera glucosa i està regulat per 3 hormones: - adenina i glucagó: produeixen l'alliberament de la glucosa a la sang - insulina. permet l'entrada de la glucosa dins les cèl·lules del cos Anabolisme dels lípids/esterificació Formació de triacilglicèrids a partir de glicerina i àcids grassos, els quals provenen de la hidròlisi dels greixos ingerits.

Es produeix al citosol i reticle endoplasmàtic llis Anabolisme de proteïnes Proteïnes = unió d'aminoàcids 2 tipos de proteïnes: - essencials (les ingerim amb la dieta) - no essencials (els fabriquem) Lloc: ribosomes, nucli, mitocondris i cloroplast Anabolisme dels nucleòtids components: - pentosa: ribosa (ARN) o desoxiribosa (ADN) - base nitrogenada (A,T,G,C,U) - àcid fosfòric nom ruta: sintesi de nucleotids lloc: Nucli, cloroplast, mitocondri. ESQUEMA GENERAL DEL CATABOLISME UNITAT 5- CICLE CEL·LULAR I CÀNCER El cicle cel·lular és el conjunt ordenat de processos pels quals passa una cèl·lula des que es forma per unadivisió 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 (1-pare, 1-mare) · 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, síntesis DNA i proteïnes, transcripció de gens, i duplicació DNA.

Consta de 3 fases: FASE G1 (fase de creixement) - 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…) Poden estar en fase d'aturada rectificar-se i desprès continuar la divisió, o es pot produir la mort cel·lular (apoptosi).

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 sexualdels 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 mitòtic o acromàtic a partir de les fibres de l'àster originades al centrosoma. - Desaparició embolcall nuclear.

- Formació del cinetocor en el centròmer dels cromosomes i formació dels microtúbuls cinetocòrics (s'uneixen al cinetocor del cromosoma i separen les cromàtides) METAFASE - Els cromosomes estan totalment formats (màxim grau d'empaquetament), es distingeixen perfectament (cromosomes metafàsics). -Els microtúbuls cinetocòrics desplaçen els cromosomes a l'equador de la cèl·lula (al 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 per l'escurçament dels microtúbuls cinetocòrics que arrosseguen cada cromàtide cap a un pol oposat de la cèl·lula. -Cada cromàtide constitueix a partir d'aquest moment un cromosoma independent (cromosoma anafàsic). - 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 Divisió del citoplasma per formar dues cèl·lules filles. -Per estrangulació (cèl·lules animals): 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), que va estrangulant el citoplasma fins a dividir la cèl·lula en dues cèl·lules filles. -Per septe (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. En un organisme diploide: 1 cèl·lula 2n 4 cèl·lules.

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 (meiosi I) 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.

·Zigotè: Es produeix la sinapsi (aparellament dels cromosomes homòlegs) ·Paquitè: S'observa una estructura en la que tenim els bivalents (crom. homòlegs aparellats) formats per les tètrades (4 cromàtides) Després de la sinapsi, es produeix l'entrecreuament, un intercanvi de gens entre cromàtides no germanes de cromosomes homòlegs. Així es produeix la recombinació genètica. ·Diplotè: Desapareixen els complexos sinaptonèmics i els bivalents es van separant, tot i que no del tot, ja que resten 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 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 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, dels 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: algunes algues, alguns protozous, i animals. · Cicle haplont (algunes algues i fongs) Propi d'organismes que en estat adult són haploides. La meiosi es produeix en el zigot diploide (2n) et que dona lloc a cèl·lules haploides.

Aquestes cèl·lules haploides es divideixen per mitosi per donar lloc a un individu adult haploide (n) que genera gàmetes haploides · Cicle diplohaplont: (plantes, algunes algues i fongs) Propi d'organismes que en estat adult presenten alternança de generacions: adult diploide(esporòfit) i adult haploide (gametòfit). 5. EL CONTROL DEL CICLE CEL·LULAR I CÀNCER El cicle cel·lular està molt controlat per evitar que d'una fase a una altra es produeixin errors. La cèl·lula no es dividirà si les condicions no són favorables. En certs llocs del cicle cel·lular hi ha punts de control que permeten ono l'avanç de cicle.

CONTROL G1-S: Punt R (punt de no retorn o de restricció) Final G1, si el supera passa a la fase S.Es comprova si la cèl·lula té la mida adequada, si el DNA està malmès… CONTROL G2 - M: Comprova si el DNA s'ha replicat bé i que no estigui malmès. Si es detecten errors, el cicle s'atura i el DNA es repara o es completa la replicació. Si els danys són irreparables es pot produir la mort de la cèl·lula (apoptosi) CONTROL M: Entre la Metafase i l'Anafase. Es comprova si tots els cromosomes estan correctament units a les fibres del fus acromàtic. Si no és així, s'atura la mitosi fins que s'uneixin correctament.

5.1 MOLÈCULES QUE REGULEN EL CICLE Regulen els punts de control: quinases dependents de ciclina (cinases dependents (Cdk)) i les ciclines.Les cinases dependents de ciclina (Cdk) són enzims que activen o desactiven altres proteïnes (proteïnes diana) mitjançant la fosforilació (interruptor de la Ilum). Necessiten unir-se a una ciclina.Les ciclines són unes proteïnes la concentració de les quals varia i en unir-se a una Cdk, comencen els esdeveniments propis de cada fase i el pas a la següent. N'hi ha 4 tipus associades a les fases (ciclina G1,ciclina G1/S, ciclina S, ciclina M) 5.2.

CÀNCER Si en una cèl·lula fallen els punts de control del cicle, es comença a dividir descontroladament i origina una massa de cèl·lules anomenada tumor o neoplàsia. Si el tumor no envaeix altres teixits i les cèl·lules es reprodueixen lentament, es diu que el tumor és benigne.Si el tumor creix ràpidament i les cèl·lules migren envaint teixits, és un tumor maligne o càncer. La metàstasi és el procés pel qual les cèl·lules cancerígenes que van originar el tumor primari migren i envaeixen altres teixits performar tumors secundaris UNITAT 6. L'HERÈNCIA BIOLÒGICA Genètica: ciència que estudia la transmissió dels caràcters biològics d'una generació a una altra, estudia la herencia.

Gen: Unitat d'informació genètica formada per DNA que té informació per un caràcter. L'espai que ocupa un gen es coneix com a locus. Caràcters: Propietats genètiques i heretables d'una planta o d'un ésser viu (Ex: color de la flor, aspecte llavors, color ulls…). Trets i formes: Aspectes concrets que presenta un caràcter. (Ex: color de flor, lila i blanca; aspecte de la llavor, llisa o rugosa; color ulls, verd i marrons…). Al·lel: Variants d'un gen. Determinen el tret d'un caràcter. (Ex: gen que determina el color de la flor presenta dos al·lels, un que determina el color blanc i un altre el lila). Aspectes particulars que presenta un caràcter (trets i formes).

Fenotip: Conjunt característiques observables d'un organisme. Expressió del genotip. Genotip: Conjunt de gens d'un organisme. Especifica els al·lels que presenta cada gen. Organisme diploide: Té en les seves cèl·lules dues sèries homòlogues de cromosomes, una d'origen matern i l'altra patern (GG). Organisme haploide: Meitat de dotació cromosòmica (Ex: gàmetes, G). Homozigosi: Dos al·lels iguals. Els dos cromosomes porten el mateix al·lel per a aquest gen. (plantes homozigòtiques: línies pures de Mendel). Heterozigosi: Dos al·lels diferents. Cada cromosoma porta un al·lel diferent per a aquell gen (plantes heterozigotes: híbrids de Mendel).

Hemizigot: Herència lligada el sexe (Ex: XY, només un cromosoma sexula, l'X). Dominant: Al·lel que en homozigosi i heterozigosi manifesta el tret que determina. Lletra majúscula. Recessiu: Al·lel que només manifesta el tret que determina quan no està present l'al·lel dominant. Lletra minúscula. TEORIA CROMOSÒMICA DE L'HERÈNCIA Walter Sutton i Theodor Boveri, basant-se en els resultats experimentals, van postular que els gens es trobaven en els cromosomes i que el seu comportament en I meiosi explicava les llei de Mendel. Descendencia uniforme (llei de la uniformitat): Cada línia pura només posseeix un tipus de gàmeta amb un al·lel per a aquest caràcter, situat en un cromosoma.

En produir-se la fecundació, es reuniexen el dos cromosomes homòlegs, cadascun amb un al·lel, el dominant i el recessiu i s'expressa el dominat. Segregació d'al·lels (llei de la segregació dels al·lels): En la meiosi I se separen els cromosomes homòlegs del híbrid de la F1, porten dos tipus d'al·lel i es reparteixen en dues cèl·lules filles. La segona divisió meiòtica, es divideixen els cromosomes en les seves cromàtides filles i s'obtenen 4 gàmetes de dos tipus al 50%. Si s'encreuen dos híbrids en a F, en la F2 s'obté la proporció fenotípica 3:1. Distribució independent de caràcters (llei de la distribució independent dels caràcters): Aquesta herencia implica dos parells d'al·lels.

Si se situen en cromosomes diferents, tenim dos parells de cromosomes homòlegs. Abans de la meiosi els cromosomes es dupliquen i els al·lels. En la metafase I, els cromosomes poden adoptar dues conformacions amb la mateixa probabilitat, i cada una experimenta una segona divisió meiòtica de la ual resulten 4 tipus de gàmetes diferents: AB, ab, Ab, aB. En encreuar dos híbrids heterozigòtics, els gàmetes es combinen i s'obté una F2amb una proporció fenotípica 9:3:3:1. GRUPS DE LLIGAMENT Sutton i Boveri van demostrar que les lleis de Mendel es compleixen sempre que els dos caràcters estudiants es trobessin en cromosomes diferents.

Mosca de la fruita: com s'hereten els gens que es troben en el mateix cromosoma i si la distancia dins el cromosoma influeix en la manera d'heretar-se. GENS LLIGATS - Gens de color del cos i mida de les ales s'heretessin de manera independent, s'obtindrien 4 genotips amb proporcions 25% cada un. (llei de segregació independent de Mendel). - Si s'heretessin sempre junts, només s'obtindrien els dos fenotips al 50%. Encreuament entre mosques heterozigotes e cos gris (b+b) i ales normals (vg+vg) amb mutants recessius de cos negre (bb) i ales vestigials (vgvg) i va analitzar els descendents.

RECOMBINACIÓ En l'experiment de Morgan apareixen amb molta menys freqüència dos fenotips diferents del parental. Segons aquest, això indica l'existència de mecanismes que rencaven el lligament físic dels gens ja que si s'heretessin junts, en la descendència només s'observarien els fenotips parentals. Els mecanisme de ruptura té lloc durant l'encreuament entre cromàtides de la meiosi I, provoca recombinació dels al·lels DOMINÀNCIA INTERMÈDIA Cap al·lel emmascara a l'altre. (ex: flor de nit. vermelles, blanques i roses). En un encreuament de flors homozigòtiques es dona una F1 homogènia rosa, un color intermedi entre e blanc i el vermell. Les proporcions no coincideixen amb les llei de Mendel.

La dominància incompleta de l'al·lel vermell sobre el blanc provoca un fenotip intermedi: el rosa. Això no infringeix les lleis de Mendel, només altera els fenotips obtinguts en la F1 i la F2. CODOMINÀNCIA Els al·lels tenen la mateixa capacitat de domini i en heterozigosi apareix tant l'un com l'altre (Ex. vaques tacades, en la F1 suren les vaques negres després d'haver creuat vaques blanques amb negres).

AL·LELISME MÚLTIPLE Determinats gens es regeixen per més de dos al·lels, per exemple els grups sanguinis dels humans, un gen està definit per 3 al·lels: IA i IB (codominants) i i (recessiu respecte els altres dos) ALTRES TIPUS D'HERÈNCIA: PLEIOTROPIA: Un sol gen determina diversos caràcters fenotípics que no acostumen a estar relacionats. (Ex: gen que genera anèmia falciforme en l'ésser humà). HERÈNCIA POLIGÈNICA: Un caràcter fenotípic està determinat per diversos gens que contribueixen en unes proporcions determinades. (Ex: estatura ésser humà o amb el color de la pell, que està determinat per centenars de gens. Efecte de variació fenotípica continua.

Hi ha una sèrie de valors intermèdies entre mig de dos extrems). EPÍSTASI: L'expressió fenotípica d'un gen és modificada per un altre gen. (Ex: color de pèl dels gossos labradors depés d'un gen B amb un al·lel dominant que determina el color marró en homozigosi (BB) i heterozigosi (Bb) i elsnegres amb un genotip recessiu (bb). Tot i així hi ha un gen E que si es presenta en homozigosi recessiva (ee) determina un fenotip de pèl clar, sigui quin sigui el genotip per al gen B.. INFLUÈNCIA DEL MEDI AMBIENT EN EL FENOTIP Exemple.abelles. En els ruscs hi ha abellots (16 cromosomes), obreres i reines (32 cromosomes totes dues).

Les reines i les obreres tenen la mateixa dotació cromosòmica però tenen fenotips diferents, diferències degudes a l'alimentació quan són larves. Les larves que s'alimenten de jalea real acaben sent reines i les que s'alimenten de nèctar acaben sent obreres. HERÈNCIA DEL SEXE - L'humà té 23 parells de cromosomes, 22 dels quals són autosomes i el que queda és el cromosoma sexual (XX o XY). (46 en total). - Ocells, rèptils,...: ZW (femení), ZZ (masculí) - Abelles i formigues: No tenen cromosomes sexuals diferenciatss, la detreminació del sexe es fa pels autosomes (mascles: haploides, 32 cromosomes) (femelles: meitat de cromosomes que els mascles, 16 cromosomes).

- Altres insectes: Un cromosoma sexual (XX: femella) (X0: mascle). HERÈNCIA LLIGADA AL SEXE Els cromosomes sexuals contenen gens que regulen els caràcters sexuals i altres. En l'ésser humà són X i Y, presente segments homòlegs en els quals comparteixen gens i segments diferencials que presenten gens propis (mascle és hemizigot (XY)) Tipus d'herència - Herència autosòmica dominant - Herència autosòmica recessiva - Herència lligada al sexe dominant - Herència lligada al sexe recessiva UNITAT 7- LA REPLICACIÓ DEL DNA I LA BIOSÍNTESI DE LES PROTEÏNES 1. La naturalesa del gen Els gens estan en els cromosomes i els cromosomes estan formats per ADN i proteïnes.

1.1 Experiment de Frederik Griffith Amb l'experiment de Griffith es va averiguar quines molècules (ADN o proteïnes) eren les portadores de la informació genètica. A l'experiment de Griffith, va injectar a ratolins bacteris de la cepa S (virulenta) i de la cepa R (no virulenta). Quan va barrejar bacteris R vius amb S mortes, els ratolins morien igualemt, suggerint que les R havien adquirit informació de les S mortes. 2. La replicació de l'ADN La replicació del DNA és semiconservativa. Les cadenes que formen la doble hèlix de DNA són complementàries, per això cadascuna d'elles és el motlle de l'altra.

En cadascuna de les cadenes simples s'incorporen nous nucleòtids complementaris, formant així dues cadenes noves. Sempre comença en uns punts especials anomenats orígens de replicació. És bidireccional i té lloc en sentit 5' 3'. 2.1. Molècules que intervenen: - DNA-polimerasa: Es un enzim que afegeix nucleòtids a l'extrem 3' per anar creant la nova cadena. Els nous nucleòtids tenen 3 grups fosfat. - Primasa: Sintetitza un fragment d'RNA perquè la DNA-polimerasa pugui unir-se i començar a afegir nucleòtids de DNA, sempre en direcció 5' 3'. Després aquest primer s'eliminarà i es reemplaçarà per DNA - Helicasa: Separa els ponts d'hidrogen i obre aquesta doble hèlix. Ho fa a uns punts concrets.

A partir d'aquí es formarà una bombolla de replicació. - SSB: Proteïnes unides a les cadenes motlle o parentals que estan separades per estabilitzar-les. Complex que manté la forquilla oberta. - Topoisomerases: (girasa) talla la molècula, la desenrotlla i la torna a enganxar per evitar tensions. - DNA lligasa: Són els enzims que uneixen els fragments d'Okazaki per formar una cadena filla contínua. 2.2 La replicació en procariotes (citoplasma) 1) Inici: La replicació comença quan unes proteïnes específiques reconeixen l'origen de replicació, s'hi uneixen i trenquen alguns ponts d'hidrogen entre les dues cadenes de DNA.

Això provoca l'obertura de la doble hèlix i la formació d'una bombolla de replicació, que té dues forquetes de replicació, una a cada extrem. L'enzim helicasa és el responsable d'obrir la doble hèlix separant les cadenes de DNA. Aquesta acció genera superenrotllaments i tensions a la molècula, que són corregits per les topoisomerases. Un cop separades, les proteïnes SSB s'uneixen a les cadenes per evitar que es tornin a enrotllar. 2) Desenvolupament: Les DNA polimerases no poden començar la síntesi de DNA per si soles, ja que necessiten un extrem 3' lliure per afegir els primers nucleòtids.

Per aquest motiu, una RNA polimerasa especialitzada, anomenada primasa, sintetitza un petit fragment de RNA anomenat "primer" o encebador en direcció 5' 3'. Aquest primer serveix com a punt d'inici perquè la DNA polimerasa III pugui començar la síntesi de DNA. Elongació de la cadena de DNA - Cadena líder: Un cop format el primer, la DNA polimerasa III afegeix nucleòtids de manera contínua en direcció 5' 3', seguint la complementarietat de bases i avançant en la mateixa direcció que la forqueta de replicació.

- Cadena retardada: Com que la DNA polimerasa III només pot sintetitzar en direcció 5' 3', però la forqueta de replicació avança en direcció oposada a aquesta cadena, la síntesi es realitza de manera discontínua. Això significa que es formen fragments curts de DNA, anomenats fragments d'Okazaki, cadascun iniciat per un primer de RNA. Un cop la DNA polimerasa III ha afegit els nucleòtids, la DNA polimerasa I s'encarrega d'eliminar els primers de RNA i reemplaçar-los amb nucleòtids de DNA. Tot i així, encara queden petits espais entre els fragments d'Okazaki.

L'enzim DNA ligasa és el responsable d'unir aquests fragments mitjançant la formació d'enllaços fosfodièster, donant lloc a una cadena de DNA contínua. 3) Final: Tindrem finalment dues cadenes d'ADN. PROCARIOTES EUCARIOTES un únic punt d'origen molts punts d'origen interactuen 3 tipus de DNA poli interactuen 5 tipus de DNA poli 3. L'expressió d'un gen GEN (fragment de DNA) RNAm-RNAt-RNAr Proteïna=enzims transcripció traducció 4. Transcripció DNA RNA (eucariotes: nucli / procariotes: citoplasma) 4.1. Transcripció en procariotes 1) Inici: Per començar la transcripció, cal una seqüència d'inici anomenada promotor.

Aquest és un fragment curt de nucleòtids que indica a la RNA polimerasa on ha de començar a transcriure, però el promotor no es transcriu. El factor sigma, una proteïna específica, ajuda la RNA polimerasa a reconèixer i fixar-se al promotor. La RNA polimerasa s'uneix al DNA i obre la doble hèlix, separant les dues cadenes. Només una de les dues cadenes del DNA servirà de motlle, i aquesta pot variar segons el gen. 2) Elongació: -L'RNA-polimerasa no necessita encebador, afegeix directament ribonucleòtids complementaris sobre la cadena motlle de DNA a l'extrem 3'. El filament d'RNA creix en direcció 5' 3'.

Va creixent fins a la seqüència anomenada "el terminador" 3) Final: El terminador crea una estructura en forma de rinxol que fa separar l'RNA-poli i l'RNA transcrit. 4.2. Transcripció en eucariotes En eucariotes existeixen 3 tipus d'RNA-polimerases: - RNA-pol II: transcriu els gens codificadors de proteïnes i produeix RNAm. - RNA-pol I: transcriu la majoria dels gens de l'RNAr. - RNA-pol III: transcriu gens d'RNA petits.

PROCARIOTES EUCARIOTES un únic punt d'origen molts punts d'origen DNA circular DNA lineal processos del citoplasma processos del nucli procés ràpid procés més lent fragments d'okazaki més llargs fragments d'okazaki més curts el primer és reemplaçat el primer no és reemplaçat i es perd DNA 1) Inici: Els gens eucariòtics tenen un promotor amb diverses seqüències de nucleòtids. Molts tenen una seqüència coneguda com a caixa TATA. També tenen seqüències de control, els potenciadors, i poden estar lluny o a prop del promotor. Perquè s'uneixi l'RNA-pol II al promotor, cal que es formi el complex d'inici de la transcripció.

Aquest està format per diverses proteïnes, els factors de transcripció, que són generals o específics. Els generals ajuden a que l'RNA-pol es fixi al promotor, mentre que els específics s'uneixen als potenciadors…