Bioquímica: Glúcids, Lípids, Proteïnes, Metabolisme, Immunologia i Microbiologia

I 310 flashcards i 213 preguntes més al document.

Text del document

ELS 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) Classificació dels glúcids: 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. - 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. Les 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).

Les tetroses: 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). Les 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.

D-Ribosa o D-ribofuranosa D-2-desoxiribosa o D-2-desoxiribofuranosa D-Ribulosa Les 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 fons 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.

Aldopentoses Cetopentosa Glucosa, galactosa i fructosa: es tanquen formant hexàgons (glucosa i galactosa, ALDOHEXOSES) o pentàgons (fructosa CETOPENTOSA) FRUCTOSA GALACTOSA GLUCOSA 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 -). α- D-(+)-glucopiranosa 2.

Oligosacàrids: disacàrids - Formats per entre 2 i 10 monosacàrids - El grup més important és el dels disacàrids(2 monosacàrids) - També són sòlids, cristal·lins, blancs, solubles en aigua i dolços. - S'uneixen per enllaç o-glicosídic entre un hidroxil del primer monosacàrid i un del segon i s'allibera una molècula d'aigua. Els disacàrids: 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. DISACÀRID FORMAT PER LA UNIÓ DE… DIBUIX Maltosa ( ) (1 4) Fàcil de trencar. Es troba als grans en germinació de cereals com l'ordi i òrgans de reserva de plantes. Glucosa + glucosa Cel·lobiosa ( ) (1 4) Díficil de trencar. No es troba lliure a la natura, es forma per hidròlisi de la cel·lulosa. Glucosa + glucosa Lactosa ( ) (1 4) Difícil de trencar. És el sucre de la llet dels mamífers (font d'energia) La digerim perquè tenim l'enzim LACTASA Galactosa + glucosa Sacarosa ( ) (1 2) Fàcil de trencar.

És molt freqüent en plantes com a reserva nutritiva, fruites i canya de sucre. El sucre està format per cristalls de sacarosa. Glucosa + fructosa 3. Polisacàrids: - Formats per més de 10 monosacàrids units amb enllaç o-glicosídic. De desenes a centenars de milers. Tenen PM elevat. - Són amorfs, no tenen gust dolç, alguns són hidrosolubles com el midó i altres com la cel·lulosa són insolubles. No redueixen el reactiu de Fehling. - Hi ha dos grups: a) Homopolisacàrids -Polímers d'un mateix monosacàrid. -Midó, glicogen, cel·lulosa i quitina. b) Heteropolisacàrids -Polímers de diversos monosacàrids diferents Homopolisacàrids: Midó: Format per glucoses unides linealment amb enllaç α(1 4).

Amilosa (30% en pes) té estructura helicoïdal, Amilopectina (70%) amb ramificacions en α(1 6) Fa funció de reserva energètica en vegetals. S'acumula als plasts. ·N'hi ha molt en llegums i tubercles (patata i moniato) i llavors de cereals (blat, blat de moro i arròs). ·Es detecta amb un reactiu el LUGOL (iode) que passa de taronja a morat. Amilosa: polímer de maltoses unides amb enllaços (1 4). Estructura helicoïdal. Amilopectina: polímer de maltoses unides amb enllaços (1 4). Amb ramificacions en posició (1 6). Glicogen: - Format per glucoses unides linealment amb enllaç α (1 4) i ramificacions en α(1 6). - Conté més ramificacions que l'amilopectina.

- Fa funció de reserva energètica en animals. S'acumula al fetge i als músculs. - Amb LUGOL (iode) es tenyeix de vermell fosc. Cel·lulosa: - Format per cadenes lineals de glucosa unides amb enllaç β (1 4). - Les cadenes es disposen paral·lelament associades entre si per enllaços per pont d'hidrogen. - Fa funció estructural en els vegetals. Forma part de la paret cel·lular dels vegetals. - Es troba al tronc dels arbre, cotó, lli, cànem... - La majoria d'animals no poden digerir-la, només poden les termites i els remugants tenen uns microorganismes al tracte digestiu que ho fan (simbiosi). AMILASA MIDÓ MALTOSES Quitina: - Semblant a la cel·lulosa però conté nitrogen.

N-acetilglucosamines unides per enllaç β (1 4) - Les cadenes es disposen paral·lelament associades entre si per enllaços per pont d'hidrogen. - Fa funció estructural a l'exosquelet dels artròpodes i a la paret vegetal dels fongs. Heteropolisacàrids: - Formats per dos o més tipus de monosacàrids. - Els més importants són: Pectina: es troba a la paret cel·lular dels vegetals. Agar: es treu de les algues vermelles. Serveix per fer medi de cultiu de bacteris. Goma aràbiga: la segreguen les plantes per reparar ferides. S'utilitza com a goma d'enganxar. 4.

Glúcids associats a altres tipus de molècules: Els més importants són: a) Glicoproteïnes: Formades per una petita part de glúcid i una gran de proteïna. Es troben formant les immunoglobulines a la sang. A la membrana plasmàtica on actuen com a receptors de substàncies. b) Glicolípids: Monosacàrids o oligosacàrids units a lípids. Es troben a la membrana plasmàtica on actuen com a receptors de substàncies. 5. Funcions generals dels glúcids: 1- Energètica: - Sobretot la glucosa. A partir d'un gram de glucosa s'obtenen 4,3 Kcal. - Com a reserva: midó i glicogen. 2- Estructural: cel·lulosa i quitina.

3- Generadora d'especificitat de la membrana: glicoproteïnes i glicolípids 4- Funcions específiques: anticoagulant, anticossos,... Maria García Vilà ELS LÍPIDS Grup molt heterogeni de biomolècules insolubles en aigua i solubles en dissolvents apolars com èter o benzè (no hidròfiles, lipòfiles). Formats per C i H, també contenen en petita proporció O i alguns P, N i S. Segons la seva composició tenim: – Lípids saponificables: contenen àcids grassos. – Lípids insaponificables: no contenen àcids grassos. Els àcids grassos: Molècules formades per una llarga cadena hidrocarbonada lineal (alifàtic) amb un nombre parell de carbonis amb un grup carboxil o àcid. Tenen entre 12 i 20 C.

S'obtenen a partir de la hidròlisi d'alguns greixos. Tenim dos grups Àcids grassos saturats: Tenen enllaços simples entre els àtoms de C. Tenen una estructura lineal. Són dolents per la salut. Àcids grassos insaturats: Tenen un o més enllaços dobles entre els àtoms de C. Els anomenem monoinsaturats si tenen un doble enllaç i poliinsaturats si en tenen més d'un. La seva molècula no és rectilínia sinó que té colzes. Són bons per la salut, prevenen malalties cardiovasculars. Nosaltres només som capaços de sintetitzar els àcids grassos saturats o monoinsaturats. Els que no podem sintetitzar es diuen àcids grassos essencials.

àcid esteàric Maria García Vilà àcid oleic Propietats dels àcids grassos: QUÍMIQUES -Poden formar èsters (lípids) /hidròlisi (digestió) -Poden formar sabons (àcid gras + base forta = sal de l'àcid gras i aigua) FÍSIQUES - Solubilitat en aigua: 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. -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. Maria García Vilà – 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.

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. 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. 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.

Maria García Vilà 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: 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 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 FOSFOLÍPIDS Fosfoglicèrids: Èsters formats per: Glicerina + 2 Àcids grassos + àcid fosfòric + aminoalcohol Maria García Vilà 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. - Mielina: La mielina és un fosfoesfingolípid que forma beines al voltant de les neurones permetent la conducció saltatòria de l'impuls nerviós. GLICOLÍPIDS: Glicolípids: Són èsters formats per: àcid gras + esfingosina + glúcid Maria García Vilà 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. Lípids sense àcids grassos o insaponificables: No contenen àcids grassos Hi ha tres grups: – Terpens o isoprenoides – Esteroides – Prostaglandines 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) Els esteriodes: Deriven d'una molècula anomenada esterà. N'hi ha dos grups: els esterols i les hormones esteroides. Maria García Vilà - 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.

- Les 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. Maria García Vilà Les 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.

Les 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. Maria García Vilà REPÀS Lípids amb àcids grassos o saponificables – Simples: àcid gras + alcohol Acilglicèrids Cèrids – Complexos: àcid gras + alcohol + altra molècula Fosfolípids (fosfoglicèrids i fosfoesfingolípids) Glicolípids (glicoesfingolípids) Lípids sense àcids grassos o insaponificables – Terpens – Esteroides – Prostaglandines Maria García Vilà 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. ELS AMINOÀCIDS Són compostos orgànics de PM baix. Contenen un grup carboxil i un grup amino. Els aminoàcids que formen part deles 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) 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. 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).

PROPIETATS DELS AMINOÀCIDS 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 (-)). Maria García Vilà 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. 2. L'ENLLAÇ PEPTÍDIC L'enllaç peptídic és un enllaç molt rígid, això determinarà el plegament tridimensional de la proteïna. 3. L'ESTRUCTURA DE LES PROTEÏNES o Una proteïna és un polipèptid format per més de 50 aminoàcids. o Té un PM igual o superior a 5.000 Da. o Les proteïnes estan formades per: C, H, O, N i normalment també S.

o En l'estructura de les proteïnes es diferencien quatre nivells estructurals de menor a major complexitat: – Estructura primària – Estructura secundària Hèlix α Làmina ß Hèlix de col·lagen – Estructura terciària – Estructura quaternària Maria García Vilà a) 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. b) 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.

Hèlix α: L'estructura primària s'enrotlla en forma de 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. 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 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. c) ESTRUCTURA TERCIÀRIA És la distribució a l'espai del'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).

Maria García Vilà Enllaços que apareixen en l'estructura terciària: Pont disulfur (fort) Enllaç d'hidrogen Interaccions iòniques Interaccions hidrofòbiques o forces de Van der Waals d) 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,... 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. 4.

PROPIETATS DE LES PROTEÏNES 4.1 Solubilitat: o Les proteïnes globulars normalment són solubles en aigua o Les proteïnes filamentoses tenen més dificultats per dissoldre's en aigua. (no amaguen els radicals apolars). 4.2 Desnaturalització: o Pèrdua de l'estructura terciària i secundària causada per canvis de temperatura, PH, alteracions de la concentració salina o agitació molecular. o Pot ser reversible (renaturalització). o La proteïna deixa de ser funcional. o Exemples: "permanent" i "allistament" del pentinat (desnaturalització queratina) Maria García Vilà 4.3 Especificitat: o Les proteïnes són molt específiques, tenen una estructura tridimensional complexa.

Això és molt important quan han d'interactuar amb altres molècules. Ex: insulina. o Tenim proteïnes homòlogues, molt semblants però no idèntiques. 4.4 Regulació del PH, capacitat amortidora: o En una dissolució amb aigua mantenen el PH constant, tenen un grup amino i un grup àcid lliures. 5. CLASSIFICACIÓ DE LES PROTEÏNES Holoproteïnes: formades només per aminoàcids. Proteïnes filamentoses: * Estructura secundària/ funció estructural. * Insolubles en aigua. * Col·lagen, α i β- queratines, elastina. Proteïnes globulars: * Estructura terciària o quaternària. * Normalment solubles en aigua. Heteroproteïnes: formadesper aminoàcids i un altre tipus de molècula (grup prostètic).

Segons com sigui el grup prostètic hi ha: – Cromoproteïnes: * Grup prostètic és un pigment. Normalment hi ha un catió metàl·lic a l'estructura. * Ex. Hemoglobina (grup Hemo, conté Fe), mioglobina. – Glicoproteïnes: * Grup prostètic és un glúcid. * Els més importants són: glicoproteïnes de la membrana plasmàtica, immunoglobulines. – Lipoproteïnes: * Es poden trobar a la membrana plasmàtica o a la sang on ajuden a transportar greixos. – Fosfoproteïnes: * Grup prostètic és l'àcid fosfòric. * Ex: caseïna de la llet. Maria García Vilà – Nucleoproteïnes: * Grup prostètic és l'ADN. * Les proteïnes que participen en la unió s'anomenen histones. 6.

FUNCIONS DE LES PROTEÏNES Fan moltes funcions diferents: Funció estructural: Histones que s'uneixen al DNA. Proteïnes que formen cilis i flagels. Glicoproteïnes membrana plasmàtica. Queratina, elastina i col·lagen. Funció de reserva: Ovoalbúmina de la clara d'ou. Caseïna de la llet. Funció de transport: Proteïnes de la membrana plasmàtica (permeases) Pigments respiratoris (hemoglobina) Lipoproteïnes (HDL, LDL) Transferrina. Funció enzimàtica: Funció més important! Afavoreixen reaccions químiques (fan que tinguin lloc). Exemples: Lactasa, maltasa,... El substrat de la reacció s'uneix al centre actiu de l'enzim. Funció hormonal: Insulina, hormona del creixement, tiroxina.

Funció de defensa: Les immunoglobulines són proteïnes del sistema immunitari. Funció contràctil: La contracció muscular es deu al moviment de dues proteïnes. Funció homeostàtica: Regulen el PH de la sang. Ex: trombina Maria García Vilà ELS ENZIMS 1. Enzims: definició i característiques Són molècules proteiques globulars que fan que les reaccions químiques es realitzin a grans velocitats en temperatures relativament baixes (baixa l'energia d'activació). No alteren el producte final de la reacció, intervenen en la reacció sense patir cap modificació. Actuen a nivell intracel·lular i extracel·lular. Es poden regular.

Totes les reaccions metabòliques estan catalitzades per biocatalitzadors o enzims. La molècula primera es diu substrat i la final producte. Els substrats i productes d'una via metabòlica es diuen metabòlits o metabòlits intermedis. Totes les reaccions intermèdies formen part d'una via metabòlica. Model de la clau i el pany o model del guant i la mà (acoblament induït): 2. El centre actiu Es forma un complex enzim- substrat que redueix enormement l'estat de transició. Centre actiu: zona de l'enzim on s'uneix el substrat i on es regula l'activitat enzimàtica. està format per aminoàcids allunyats en l'estructura primària de la proteïna. hi ha aminoàcids d'unió i altres de catalítics.

forma un solc. El substrat s'uneix a través d'interaccions febles: ponts d'hidrogen, interaccions hidrofòbiques, electrostàtica… Maria García Vilà 3. Tipus d'enzims 1- Enzims estrictament proteics: només formats per aminoàcids. 2- Holoenzims: APOENZIM + COFACTOR (Part no proteica) 4. Factors que modifiquen l'activitat enzimàtica 4.1 La concentració de substrat Per a una concentració d'enzim constant, quantes més molècules de substrat per unitat de volum , augmenta la probabilitat de trobada entre el substrat i l'enzim. 4.2 La temperatura Un augment de la temperatura implica un augment de l'activitat enzimàtica. Hi ha una temperatura òptima de màxima activitat.

Si augmenta aquesta temperatura l'activitat baixa i pot desaparèixer (desnaturalització) . 4.3 La concentració d'enzim A una concentració de substrat constant, quan augmentem la concentració d'enzim, augmenta la velocitat de reacció. Cofactor inorgànic: ions metàl·lics com el Mg Cofactor orgànic: COENZIM. Ex: NAD + , NADP + , vitamines, ATP, Coenzim A. Maria García Vilà 4.4 La presència de cofactors Sense ells l'holoenzim no pot fer la seva funció. 4.5 El PH Hi ha un PH òptim on l'activitat és màxima i a mesura que ens allunyem, l'enzim perd eficàcia. Això es deu a canvis en el grau de ionització dels radicals d'aminoàcids del centre actiu. 5.

Inhibició enzimàtica Pèrdua de l'activitat enzimàtica deguda a la unió de compostos anomenats inhibidors. 1- INHIBICIÓ IRREVERSIBLE: Unió enzim + inhibidor provoca danys permanents a l'enzim. 2- INHIBICIÓ REVERSIBLE: El dany només es produeix quan l'inhibidor està unit a l'enzim. Segons on s'uneix l'inhibidor tenim: Inhibició competitiva: l'inhibidor que és molt semblant al substrat s'uneix al centre actiu, on s'uniria el substrat. Inhibició no competitiva: l'inhibidor s'uneix a l'enzim en un lloc diferent al centre actiu on s'uneix el substrat. Els complexes EI i ESI són inactius. 6. Nomenclatura i classificació Normalment s'anomenen afegint el sufix -asa al nom del substrat.

Ex: lactasa, lipasa, sacarasa,… També poden anomenar-se: Nom del substrat + reacció de l'enzim + -asa Ex: lactatdeshidrogenasa, fosfoglucoisomerasa. Nomenclatura tradicional: pepsina, tripsina,… Maria García Vilà EL METABOLISME, CATABOLISME 1. EL CONCEPTE DE METABOLISME (pàg. 8) El metabolisme cel·lular és el conjunt de reaccions químiques que tenen lloc dins d'una cèl·lula i que serviran per obtenir matèria per créixer i energia per fer les funcions vitals. La matèria serveix per créixer o mantenir l'estructura (renovació cel·lular). L'energia es pot guardar com a reserva o transformar-se en energia mecànica, calorífica, elèctrica,...

Les reaccions químiques del metabolisme s'anomenen vies metabòliques i les molècules que hi intervenen són els metabòlits. Estan regulades per enzims específics. HI ha dos tipus de vies metabòliques: les catabòliques i anabòliques. El catabolisme és la transformació de molècules complexes en altres de més senzilles. S'allibera energia guardada en forma d'ATP. L'anabolisme és la síntesi de molècules complexes a partir d'altres més senzilles. Cal energia aportada en forma d'ATP. 2. L'ADENOSINATRIFOSFAT (ATP) (pàg. 9) És un nucleòtid molt important en el metabolisme perquè és capaç d'emmagatzemar o cedir energia amb molta facilitat. Emmagatzema 7,3 kcal/mol a cada enllaç esterfosfòric.

ATP + H2O ADP + Pi (H3PO4)+ energia (7,3 kcal/mol) ADP + H2O AMP + Pi + energia (7,3 kcal/mol) * Maria García Vilà La síntesi d'ATP es pot fer de dues maneres diferents: Fosforilació a nivell de substrat: la síntesi d'ATP té lloc gràcies a l'energia que allibera una biomolècula quan es trenca un dels seus enllaços rics en energia. A través d'enzims del grup ATP sintetases. Es tracta d'enzims que es troben a les crestes mitocondrials i als tilacoides dels cloroplasts. La síntesi té lloc quan un flux de H+ travessa l'enzim. A més de l'ATP com a moneda energètica de la cèl·lula també es pot utilitzar GTP, UTP o CTP.

Quan l'energia no es necessita immediatament s'emmagatzema en forma de midó, glicogen o TAG. 3. ELS TIPUS DE METABOLISME I MECANISMES DE CONTROL (pàg. 10) Segons la font de carboni: Si és el CO2 atmosfèric es parla de metabolisme autòtrof. Si és la matèria orgànica com la glucosa, greixos,… es parla de metabolisme heteròtrof. Segons la font d'energia: Si és la llum es parla de fotosíntesi. Si és l'energia despresa de reaccions químiques es parla de quimiosíntesi. 4. CONCEPTE DE CATABOLISME Es molt similar en organismes autòtrofs i heteròtrofs. Són reaccions d'oxidoreducció.

Biomolècules orgàniques amb funció energètica: - Humans: 65% pes en aigua, 18% pes en proteïnes, 12 % pes en lípids, 5% pes en sals minerals i 0,3% pes en glúcids. - A les cèl·lules i entre elles hi ha molta aigua. - Músculs, tendons i ossos són en gran part proteïna. - Les reserves en forma de lípids donen molta més energia. - CALEN glúcids perquè són les molècules que es degraden més fàcilment i no generen tòxics, mobilització ràpida. Les neurones només poden obtenir energia a partir de glúcids. Maria García Vilà REACCIONS D'OXIDACIÓ I REDUCCIÓ Conjunt de reaccions en les quals un element s'oxida (perd electrons) i un altre es redueix (guanya electrons).

A la cèl·lula els electrons viatgen d'una molècula a una altra a través de COENZIMS d'oxidació-reducció que transporten electrons i protons: – NAD+ / NADH (forma oxidada /forma reduïda) – FAD / FADH2 (forma oxidada/forma reduïda) COENZIMS de transferència: ATP: transfereix un grup fosfat. CoA-SH: coA transporta un grup acetil (acetil coA) (-CO-CH3) 5. TIPUS DE CATABOLISME Tenim: 1- Respiració: si intervé la cadena transportadora d'electrons. Segons quin és l'acceptor final dels electrons hi ha: Respiració aeròbica: l'acceptor final és l'oxigen (O2) i es forma aigua. Hi ha respiració de glúcids, lípids i proteïnes. Respiració anaeròbica: l'acceptor final no és l'oxigen.

Pot ser NO3 - o SO4 2- 2- Fermentació: no intervé la cadena transportadora d'electrons. L'acceptor final dels electrons sempre és un compost orgànic. 5.1 CATABOLISME PER RESPIRACIÓ AERÒBIC En el qual : S'oxida matèria orgànica ( glúcids, lípids o proteïnes ) Es redueix l'oxigen (accepta els electrons i hidrògens i es converteix en aigua) Es produeix energia ( en forma de ATP) Poder reductor Maria García Vilà Esquema general del catabolisme aeròbic.

GLÚCIDS LÍPIDS PROTEÏNES - Glicòlisi - Cicle de Krebs - Cadena respiratòria - Β-oxidació àcids grassos - Cicle de Krebs - Cadena respiratòria - Degradació d'aminoàcids - Cicle de Krebs - Cadena respiratòria CATABOLISME DE GLÚCIDS (1) GLICÒLISI Procés de trencament de la molècula de glucosa. Es realitza al citosol. Per 1 molècula de glucosa s'obté : 2 àcids pirúvics ( 3C) 2 ATP 2 NADH + H+ L'àcid pirúvic entra a la matriu mitocondrial per transport actiu i es transforma en acetil-coA. En aquest procés intervé un conjunt d'enzims anomenats sistema piruvat deshidrogenasa i el Coenzim coA.

Es desprèn una molècula de CO2 Per cada molècula de piruvat es forma un NADH + H+ 2 CICLE DE KREBS Descobert per Hans Krebs el 1930. Cicle de 8 reaccions. En el cicle de Krebs es transforma una molècula d'acetil CoA en dues de CO2 Té lloc a la matriu mitocondrial Es formen 3 NADH + H+ , 1 FADH2 i 1 GTP (equival a 1 ATP). Balanç per una glucosa: 2 Acetil- coA + 2 NADH + H + Balanç per una glucosa: 6 NADH + H+ , 2 FADH2 i 2 GTP Maria García Vilà 3 CADENA RESPIRATÒRIA = CADENA DE TRANSPORT D'ELECTRONS La fosforilació oxidativa és el procés mitjançant el qual la cèl·lula transforma l'energia potencial redox en ATP. L'NADH+H+ allibera un electró a les proteïnes de la membrana mitocondrial interna.

Aquest electró va desplaçant-se d'una proteïna a una altra de la membrana a través de la cadena transportadora d'electrons, a la vegada que protons de l'interior són desplaçats cap a l'espai intermembranós. Aquest gradient de protons que es genera, l'aprofita l'ATP sintetasa per fer ATP, això ho fa agafant aquests protons i tornant- los a dins de la matriu generant ATP (fosforilació oxidativa) Maria García Vilà Balanç energètic de la degradació d'una molècula de glucosa –GLICÒLISI- Transformació d'una molècula de glucosa en dues molècules d'àcid pirúvic o piruvat que es transforma en acetilCoA. En el procés s'obtenen: 2 ATP ( 4 però se'n gasten dos a l'inici del procés).

2 NADH (es transformen en 3 ATP a la cadena de transport d'electrons) 2 Piruvat (entren al cicle de Krebs i generen 12 ATP). 2 NADH en la transformació de Piruvat a Acetil-CoA TOTAL: 2 ATP + 4 NADH x 3ATP + 2 AcetilcoA x 12 ATP = 38 ATP Balanç energètic de la degradació d'una molècula de glucosa -CICLE DE KREBS- En el cicle de Krebs es transforma una molècula d'acetil CoA en dues de CO2 Té lloc a la matriu mitocondrial Es formen 3 NADH , 1 FADH2 i 1 GTP (equival a 1 ATP).

Balanç energètic: 1 ATP + 3NADH x 3 ATP + 1FADH2 x 2ATP = 12 ATP Sense oxigen no es pot fer el cicle de Krebs perquè cal NAD+ i FAD 5.2 CATABOLISME PER LA FERMENTACIÓ DE LA GLUCOSA No intervé la cadena respiratòria d'electrons. És un procés anaeròbic, no es pot utilitzar l'O2 de l'atmosfera. L'acceptor final dels electrons i els protons és un compost orgànic. Si és l'alcohol etílic es diu fermentació alcohòlica. Si és l'àcid làctic és la fermentació làctica. Només hi ha síntesi d'ATP per fosforilació a nivell de substrat. Té una baixa producció d'energia. Fan fermentació alguns microorganismes com llevats i bacteris.

La fermentació làctica també la poden fer les cèl·lules del teixit muscular quan no els arriba prou oxigen a les cèl·lules. Segons quin és el producte final de la fermentació hi ha: FERMENTACIÓ LÀCTICA Es forma àcid làctic a partir de la degradació de la glucosa. La fan també les cèl·lules musculars dels animals quan fan un sobreesforç físic i es queden sense prou oxigen per catabolitzar la respiració de l'àcid pirúvic. Transformen l'àcid pirúvic en àcid làctic (al citosol). L'acumulació d'àcid làctic a les fibres musculars provoca acidificació que impedeix la contracció dels músculs i provoca fatiga.

De manera gradual és transportat al fetge on, en condicions aeròbiques, torna a transformar-se en àcid pirúvic. Balanç: ATP obtinguts en la glicòlisi. És important perquè permet el reciclatge dels NADH + H+ consumits durant la glicòlisi, sinó aquest procés no podria tenir lloc. Maria García Vilà FERMENTACIÓ ALCOHÒLICA L'àcid pirúvic de la glicòlisi es transforma en etanol i diòxid de carboni. La realitzen els llevats que catabolitzen un líquid ric en sucre quan s'esgota l'oxigen. Hi ha bacteris anaerobis facultatius (si hi ha oxigen poden fer la respiració aeròbica) i anaerobis estrictes ( només poden fer fermentació). FERMENTACIÓ BUTÍRICA La fan alguns bacteris descomponedors del sòl.

FERMENTACIÓ PÚTRIDA Els substrats són proteïnes o aminoàcids i es formen productes amb mala olor com la cadaverina. Ho fan bacteris responsables de la descomposició dels cadàvers o de la carn. CATABOLISME DE LÍPIDS ( -oxidació dels lípids) Els greixos són la principal font d'energia de l'organisme (9,5 Kcal/g) La via de degradació de lípids (TAG) s'anomena β-oxidació. Es tracta del procés d'oxidació dels àcids grassos. Els TAG es trenquen per l'acció de les lipases i s'obté glicerina i 3 Ag. La glicerina es transforma en dihidroxiacetona i s'incorpora a la glicòlisi.

-OXIDACIÓ DELS ÀCIDS GRASSOS 1- Activació de l'àcid gras al citosol: L'àcid gras s'uneix a una molècula de CoA (en el procés es gasten dues molècules d'ATP) es forma un compost anomenat acil coA. 2- Entrada al mitocondri: Si l'AcilcoA és de cadena curta entra a la matriu mitocondrial fàcilment. Si és de cadena llarga li transporta una proteïna anomenada carnitina. 3- β-oxidació: el carboni β (segon després del grup COOH) s'oxida a C=O) i a continuació es desprèn un grup acetilcoA. A cada volta es genera un acetilCoA, un NADH + H+ i un FADH2 i l'àcid gras s'escurça dos carbonis. Maria García Vilà IMPORTANT: no es produeix ATP i cal un procés que generi NAD+ i FAD (cadena respiratòria).

Maria García Vilà CATABOLISME DE PROTEÏNES Les proteïnes només s'utilitzen com a font d'energia en casos d'emergència. En canvi els aminoàcids, si es troben en excés i no calen per fer proteïnes s'utilitzen com a font d'energia. En el procés de degradació es genera amoníac que és tòxic i cal eliminar. La major part dels aminoàcids formen acetil-coA (10) aminoàcids produeixen intermediaris del cicle de Krebs. D'ON OBTENIM ELS SUBSTRATS DEL CATABOLISME? Quan mengem obtenim la glucosa, els àcids grassos i els aminoàcids. En condicions de dejuni podem obtenir: Glucosa a partir de glicogen al fetge i al teixit muscular (GLICOGENÒLISI).

Àcids grassos a partir de triacilglicèrids al teixit adipós (LIPOLISI). Aminoàcids a partir de proteïnes al fetge (DEGRADACIÓ DE PROTEÏNES, només quan hi ha un excés de proteïnes o un dèficit de reserves d'altres nutrients). 6. L'ANABOLISME HETERÒTROF Quan hi ha excedent de glucosa o àcids grassos (després de menjar) es fabrica: o Glicogen a partir de glucosa al fetge i al teixit muscular (GLICOGÈNESI). o Triacilglicèrids a partir d' àcids grassos i glicerina al teixit adipós (ESTERIFICACIÓ). o Proteïnes a partir d'aminoàcids a totes les cèl·lules sempre que calguin (TRADUCCIÓ). GLICONEOGÈNESI: És el procés de síntesi de glucosa a partir de molècules no glucídiques.

En animals cal perquè les neurones, els embrions, la medul·la renal i els glòbuls vermells obtenen bàsicament energia a partir de la glucosa. Cal després d'un esforç intens per eliminar l'àcid làctic fet al múscul per fermentació, es transforma en glucosa (fetge i escorça renal). Maria García Vilà Maria García Vilà 1 UNITAT 3: L'ANABOLISME AUTÒTROF 1. L'ANABOLISME És el pas de molècules senzilles a complexes. Cal ATP. Hi han dues etapes successives: Anabolisme autòtrof: pas de molècules inorgàniques (H2O, CO2, NO3) a molècules orgàniques senzilles. Transformen matèria inorgànica en orgànica. Anabolisme heteròtrof: pas de molècules orgàniques senzilles (glucosa, glicerina, ag.

,...) a molècules orgàniques complexes (midó, greixos o proteïnes). Funció de reserva. Ho fan autòtrofs i heteròtrofs. Tipus d'anabolisme autòtrof: Anabolisme fotosintètic: la font d'energia és la llum. La fan plantes, algues i cianobacteris. Anabolisme quimiosintètic: la font d'energia prové de reaccions d'oxidació de compostos inorgànics. La fan els bacteris quimiosintètics. 2. LA FOTOSÍNTESI: DEFINICIÓ I TIPUS És la conversió d'energia lluminosa en energia química que queda emmagatzemada en forma de molècules orgàniques. Té lloc gràcies a pigments fotosintètics que capten energia de la llum (fotons) i la utilitzen per activar electrons i transferir-los a altres àtoms.

Per recuperar els electrons perduts poden: 1- Descompondre aigua: H2O 2H+ + 2e- + 1/2O2 FOTOSÍNTESI OXIGÈNICA que fan plantes, algues i cianobacteris. 2- Descompondre àcid sulfhídric de l'aigua: H2S 2H+ + 2e- + S FOTOSÍNTESI ANOXIGÈNICA o BACTERIANA que fan bacteris porprats i verds del sofre. És la forma més primitiva de fotosíntesi. Segons l'àtom que s'incorpora a la matèria orgànica hi ha: Fotosíntesi dels compostos de carboni. (CO2) Fotosíntesi dels compostos de nitrogen. (NO3) Fotosíntesi dels compostos de sofre. (SO4 2- ) Maria García Vilà 2 3. LES ESTRUCTURES FOTOSINTETITZADORES ELS CLOROPLASTS - En plantes i algues la fotosíntesi té lloc als cloroplasts.

Fan de 4-7 μm de diàmetre i de 2 a 4 μm d'alt. PIGMENTS FOTOSINTÈTICS Són lípids o molècules amb porcions lipídiques enganxats a proteïnes. Absorbeixen la llum i la seva coloració depèn de la llum que reflecteixen. Cada pigment té un espectre d'absorció. N'hi ha molts tipus, els més coneguts són les clorofil·les i els carotenoides. Clorofil·la: Formada per un anell porfirínic amb Mg2+ associat a metanol i fitol. És amfipàtica. Clorofil·la A i B absorbeixen violeta, blau i vermell. Carotenoides: Hi ha carotens i xantofil·les.

Maria García Vilà 3 ELS FOTOSISTEMES Un fotosistema està format per proteïnes transmembrana dels tilacoides que formen dos complexos: 1- Complex captador de llum o antena: Conté clorofil·la A, B i carotens. Capta energia (energia d'excitació) i la transmet entre les molècules fins a cedir-la al centre de reacció. 2- Centre de reacció: Conté dues molècules d'una clorofil·la A especial: PIGMENT DIANA. Quan el pigment diana rep l'energia dels pigments de l'antena transfereix un electró a una altra molècula (primer acceptor d'electrons, inici reacció redox). Una altra molècula, primer donador d'electrons reposa els electrons perduts pel pigment diana.

Hi ha dos tipus de fotosistemes: - El fotosistema I (PSI): No pot trencar la molècula d'aigua per aconseguir electrons. Més abundant als tilacoides de l'estroma o lamel·la. - El fotosistema II (PSII): Pot trencar molècules d'aigua per aconseguir electrons. Més abundant als tilacoides de la grana. A continuació dels fotosistemes hi ha molècules transportadores d'electrons i ATP- sintetases. Maria García Vilà 4 4. LA FOTOSÍNTESI DELS COMPOSTOS DE CARBONI La reacció global de la fotosíntesi és: 6CO2 + 12 H2O+ Energia llum C6H12O6 + 6O2 + 6H2O Té dues fases: - Fase lluminosa o fotoquímica: Es capta l'energia lluminosa. Genera NADPH i ATP Té lloc als tilacoides (membrana tilacoidal).

Hi ha dues modalitats: transport acíclic i cíclic d'electrons. - Fase fosca o bioquímica: Es pot fer de dia i de nit (sobretot dia) Utilitza el NADPH i l'ATP per construir glúcids. Té lloc a l'estroma. Maria García Vilà 5 4.1. FASE LLUMINOSA DE LA FOTOSÍNTESI (a) FASE LLUMINOSA ACÍCLICA Intervenen els PSI i PSII. Es genera ATP i NADPH. Es forma O2. Els electrons passen de l'aigua al NADPH. Inclou 4 processos: 1- Fotòlisi de l'aigua: H2O 2H+ + 2e- + 1/2O2 - Incideix la llum al fotosistema II (2 fotons). - El centre de reacció és excitat (clorofil·la P680nm) i cedeix 2e- a una molècula receptora anomenada plastoquinona (PQ).

- Per recuperar els electrons perduts dins al tilacoide hi ha la fotòlisi de l'aigua. Es crea un gradient de concentració de H+ dins el tilacoide. L'O2 es difon cap a l'exterior. 2- La cadena de transport d'electrons: Els electrons es van desplaçant per la cadena de transport d'electrons cap al fotosistema I. (PQ, complex citocrom b-f i PC). Van perdent energia a cada desplaçament. Durant el procés entren H+ contragradient des de l'estroma a l'interior del tilacoide (plastoquinona, PQH2). 3- Fotoreducció del NADP+ : Incideix la llum al fotosistema I (2 fotons). 2e- del centre actiu es desplacen cap a la ferredoxina (Fd).

La ferredoxina cedeix els 2e- a la NADP+ reductasa que redueix el NADP+ agafant 2H+ de l'estroma: NADP+ + 2H+ + 2e- NADPH + H+ Els electrons del PSI són reemplaçats pels procedents del PSII. 4- Fotofosforilació de l'ATP: El gradient de concentració de H+ generat entre interior i exterior del tilacoide és aprofitat per generar ATP. Una ATP sintetasa expulsa H+ a l'exterior del tilacoide. Cada 3H+ es genera 1 ATP: Maria García Vilà 6 Fotofosforilació no cíclica ADP + Pi ATP + H2O Balanç global: calen 4 fotons ( 2 en cada fotosistema), entren 4H+ al tilacoide (2 de l'aigua i 2 de la PQ) i es generen 1,33 ATP (4/3) i 1 NADPH + H+ (b) FASE LLUMINOSA CÍCLICA Intervé el PSI. Es genera només ATP.

No es produeix O2. Els electrons es reutilitzen . Cal per generar més ATP per la fase fosca. 1. 2 fotons incideixen sobre el fotosistema I. 2. La clorofil·la P700 transfereix 2e- a la ferredoxina (Fd). 3. La ferredoxina transfereix els 2e- al citocrom b6 i aquest a la plastoquinona (PQ). 4. La plastoquinona capta 2H+ de l'estroma i es transforma en PQH2. 5. La PQH2 cedeix els 2e- al citocrom f ( d'aquí retornaran al centre de reacció) i introdueix 2H+ al tilacoide. 6. Els 2H+ seran utilitzats per la ATP sintetasa per generar ATP. Fotofosforilació cíclica 2/3 H+ = 0,66 ATP Es creu que és el primer mecanisme de fotosíntesi que hi va haver.

No genera NADPH ni O2 Maria García Vilà 7 4.2 FASE FOSCA O BIOSINTÈTICA S'utilitza l'ATP i el NADPH per fabricar matèria orgànica a partir d'inorgànica. No necessita llum ni clorofil·la de manera directa. Té lloc a l'estroma. 1- Fixació del CO2. El CO2 entra a l'estroma del cloroplast i s'uneix a la pentosa ribulosa 1, 5- difosfat gràcies a l'enzim RUBISCO. Es forma un compost inestable de 6C que passa a dos compostos de 3C. 2- Reducció del CO2 fixat. El compost de 3C es redueix fins a gliceraldehid-3-fosfat. (cal 3ATP i 2NADPH). 3- A partir del gliceraldehid-3-P es pot: Regenerar la ribulosa- 1,5-difosfat. Sintetitzar midó, àcids grassos i aminoàcids.

Sintetitzar glucosa i fructosa i fer SACAROSA. (fora del cloroplast) al cloroplast Maria García Vilà 8 5. La fotorespiració i la ruta de Hatch-Slack (plantes C4) La RUBISCO: Pot actuar com a carboxilasa o com a oxidasa. Unió de l'O 2 FOTORESPIRACIÓ: - L'O2 destrueix la ribulosa 1, 5 diP. - La fotosíntesi es redueix fins a un 50%. - Condicions on té lloc: climes càlids i secs, hores de sol intens: els estomes es tanquen per evitat la pèrdua d'H2 O i dins augmenta la quantitat O2 /CO2 Unió de CO2 CICLE DE CALVIN: Es fabrica matèria orgànica a partir del CO2 Maria García Vilà 9 Té major afinitat pel CO2 encara que CO2 i O2 són competitius pel seu centre actiu.

Una unió o l'altra depèn de la concentració relativa dels dos gasos. La ruta de Hatch-Slack (plantes C4) Es dona en plantes de clima tropical, plantes C4 on la fotorespiració podria ser un problema. Hi ha una fixació prèvia del CO2 als cloroplasts de les cèl·lules més externes de les fulles ( 2 TIPUS DE CLOROPLASTS). Actua la PEP carboxilasa enlloc de la RUBISCO i no té funció oxidasa. Agafa el CO2 i el transfereix a l'àcid fosfoenolpirúvic (PEP) (3C) i té lloc la reacció: L'àcid màlic viatja cap als cloroplasts de les cèl·lules més internes on es desprèn el CO2 que entrarà al cicle de Calvin. Aquest procés té menys rendiment, es gasta ATP en la primera part. 6.

Factors que influeixen en la fotosíntesi 1- La temperatura: cada espècie està adaptada a viure en un interval de temperatures. Dins de l'interval l'eficiència augmenta quan augmenta la temperatura (més moviment de partícules) fins a arribar a la temperatura de desnaturalització dels enzims. 2- La concentració de CO2: si la intensitat de llum és elevada i constant a més CO2 més rendiment fotosintètic fins que el valor de rendiment s'estabilitza perquè els enzims estan sempre ocupats. Maria García Vilà 10 3- La concentració d'O2: A més concentració d'O2 menys rendiment a causa de la fotorespiració.

4- La intensitat lluminosa: Cada espècie està adaptada a viure dins d'un interval d'intensitat de llum. Dins de l'interval a més intensitat més rendiment fins a superar un límit (fotooxidació). Per la mateixa intensitat de llum les plantes C4 tenen més rendiment que les C3 i mai es saturen. 5- L'escassedat d'aigua: La falta d'aigua al sòl i a l'aire fa baixar el rendiment fotosintètic: quan falta aigua es tanquen els estomes i no pot entrar tant CO2 i augmenta l'O2 (fotorespiració). En condicions de falta d'aigua són més eficaces les plantes C4 que les C3. Maria García Vilà EVOLUCIÓ ÍNDEX 1. Definició d'espècie i teories de l'evolució. 2. Les proves de l'evolució. 3.

Les teories de l'evolució actuals: 3.1 Neodarwinisme o teoria sintètica de l'evolució. 4. La genètica de les poblacions: 4.1 Població genètica i freqüències gèniques. 4.2 La llei de Hardy i Weinberg. 4.3 Les mutacions, les migracions i la deriva genètica. 4.4 La selecció natural. 4.5 Mecanismes per preservar i promoure la variabilitat: reproducció sexual, exogàmia, diploïdia, avantatge de l'heterozigot. 5. L'especiació. DEFINICIÓ D'ESPÈCIE Una espècie és un grup d'individus semblants que es poden reproduir entre ells i donar lloc a descendència fèrtil. Per referir-se a una espècie els científics utilitzen el nom científic.

Aquest nom està format per dues paraules escrites en llatí la primera en majúscula i la segona en minúscula. Exemples: Canis lupus, Canis familiaris, Lactarius deliciosus Espècie: Grup d'individus semblants que es poden reproduir entre si i donar lloc a una descendència fèrtil. L'EVOLUCIÓ BIOLÒGICA I LES TEORIES DE L'EVOLUCIÓ L'evolució biològica és el procés de transformació d'unes espècies en altres gràcies a l'acumulació de variacions que es transmeten generació rere generació durant períodes llargs de temps (m.a.).

La teoria de l'evolució és la principal teoria sintètica de la biologia, uneix coneixements de diferents branques i permet comprendre com s'ha desenvolupat la història de la vida. Al llarg de la història s'han formulat diferents teories per explicar l'origen de la vida: 1- Creacionisme. Les espècies d'éssers vius que hi ha a la Terra van ser creades per un Deu. 2- Panspèrmia. La vida es va originar a l'espai i va viatjar en forma d'espores d'un lloc a un altre. 3- Generació espontània. 4- Evolucionisme. LA GENERACIÓ ESPONTÀNIA Antigament es creia que els éssers vius sorgien per generació espontània a partir de matèria orgànica en descomposició.

El primer científic que s'ho va qüestionar va ser Francesco Redi. El 1668 va dissenyar un experiment per negar aquesta teoria. Factors que alteren l'equilibri genètic o mecanismes evolutius Maria García Vilà Va demostrar que les larves que apareixien a la carn podrida no s'originaven per elles mateixes, sinó que provenien dels ous de les mosques. L'any 1860 Louis Pasteur va fer un experiment que va acabar de refusar la teoria de la generació espontània. Conclusió: els microorganismes de l'aire no entren al matràs amb el coll doblegat i, per tant no fan malbé el brou. Quan trenquem el coll els microorganismes poden entrar i fer-lo malbé.

Tot ésser viu prové d'un altre TEORIES DE L'EVOLUCIÓ EL FIXISME – Segle XIX. – No hi ha evolució. – Les espècies es mantenen invariables al llarg del temps. – El naturalista Carl von Linné (creador de la classificació binomial) va ser un gran defensor del fixisme. – Problema: aparició de fòssils. El paleontòleg G. Cuvier ho explica mitjançant la teoria geològica del catastrofisme: Catàstrofes locals que havien produït l'extinció d'espècies i n'havien vingut de noves per migració o hi havia hagut nous processos de creació: Policreacionisme. EL LAMARCKISME Mitjans s.

XVIII i principis XIX s'observen dos fets: – No tots els descendents són iguals als progenitors ni tots els individus d'una espècie són iguals. – Es cataloguen espècies vingudes del nou món a Europa, tenen semblances morfològiques a les espècies d'aquí. Indica que podrien haver-hi avantpassats comuns. Primeres teories de l'evolució: LAMARCKISME. L'HERÈNCIA DELS CARÀCTERS ADQUIRITS Les espècies es transformen en altres d'una manera continuada al llarg del temps. Les tres causes del transformisme són: – L'existència d'una tendència innata a la complexitat en els organismes. – L'aparició d'adaptacions al medi a causa de l'ús i el desús dels òrgans.

L'ús repetit d'un òrgan en produeix el desenvolupament. La funció crea l'òrgan i el seu desús fa que desaparegui. – L'herència dels caràcters adquirits. Els canvis en els organismes durant la seva vida per adaptar-se al medi es transmeten a la descendència. EXEMPLE LAMARCKISME: Les primitives girafes provenien d'antílops primitius. S'alimentaven de les fulles baixes de les acàcies. En èpoques de sequera les girafes estiraven el coll i les potes per agafar les fulles. A causa de l'ús, aquests òrgans s'anaven allargant.

Els caràcters adquirits, coll i potes cada vegada més llargs, eren transmesos a la descendència de generació en generació fins Maria García Vilà que van aparèixer les girafes actuals. A l'època no va tenir molts seguidors, es continuava creient en el fixisme de Cuvier. Problemes en la seva teoria: – No explica com un caràcter adquirit es pot heretar. – No aporta cap dada ni observació que provi l'existència d'una tendència a la complexitat. EL DARWINISME Thomas Malthus idea de la lluita per la supervivència Charles Lyell idea de la successió i canvis graduals en el temps L'evolució es basa en: – L'elevada capacitat reproductora: Gran capacitat reproductora i recursos limitats.

– La variabilitat de la descendència: no tots els individus són iguals. – La selecció natural: només sobreviuen els individus més ben adaptats al medi, aquests són els que es reprodueixen. Darwin no va poder explicar: – Quin era l'origen de la variabilitat genètica. Idees de Mendel (1866) tenien poca repercussió a l'època. PROVES DE L'EVOLUCIÓ Proves taxonòmiques: les semblances entre les espècies permeten agrupar-les en diferents tàxons que reflecteixen parentiu evolutiu. Proves biogeogràfiques: Com més allunyades o aïllades són dues zones més diferències presenten les seves espècies. El possible avantpassat comú és més remot. Proves paleontològiques: - Es basen en l'estudi dels fòssils.

- Els fòssils són restes d'éssers que van viure en el passat o de la seva activitat conservats gràcies a un procés fisicoquímic. - Alguns fòssils tenen característiques intermèdies entre dos grups, això indica les relacions de parentesc evolutiu que hi ha entre ells. Proves anatòmiques: - Es basen en l'estudi comparat d'estructures corporals dels organismes per establir relacions de parentesc. Tenim: - Òrgans homòlegs: Mateix origen embriològic, mateixa estructura interna però diferent forma i funció. Indiquen parentiu evolutiu. Evolució divergent. - Òrgans anàlegs: Mateixa funció però amb origen embriològic i estructura diferents, no tenen parentiu evolutiu.

La similitud funcional és deguda a que fan la mateixa funció. Evolució convergent. Maria García Vilà - Òrgans vestigials: Òrgans sense funció específica en l'actualitat, eren útils en avantpassats. Actualment estan reduïts o en total desús. Proves embriològiques: es basen en l'estudi comparat del desenvolupament embrionari de diferents animals. Proves bioquímiques: - Es basen en la comparació d'organismes diferents a nivell molecular. - Es comparen seqüències d'ADN i de proteïna. A partir d'aquí es construeixen arbres filogenètics. Quant més diferències hi ha més temps fa que es van separar dues espècies: rellotge biològic.

- Proves de l'origen comú de tots els éssers vius: a) Estructura de l'ADN i ARN. b) Codi genètic universal. c) Les proteïnes en tots els éssers vius estan formades per 20 aa diferents. d) Molècules com ATP o NADH. Proves genètiques: Es basen en la similitud genètica entre diferents espècies. Ximpanzés 24 parells de cromosomes, humans 23. Proves serològiques: es basen en la reacció d'aglutinació de mostres de sang de diferents espècies. A més reacció menys parentiu. TEORIES DE L'EVOLUCIÓ ACTUALS A inicis del segle XX: H. de Vries descobreix la principal causa de la variabilitat genètica: les mutacions. Hardey i Weinberg: demostren que el que evoluciona són les poblacions.

A partir d'aquí s'estudien freqüències gèniques i es defineix població genètica. Fisher, Haldane i Wright demostren que els factors que modifiquen les freqüències gèniques són en una població són: selecció natural, mutacions, migracions i deriva gènica. Perquè dues poblacions evolucionin fins a formar espècies diferents cal un aïllament reproductor durant molt de temps. A partir d'aquests descobriments, entre altres, es formula la teoria sintètica de l'evolució o NEODARWINISME NEODARWINISME O TEORIA SINTÈTICA L'evolució es basa en la variabilitat de la descendència i la selecció natural.

La variabilitat es deu a les mutacions preadaptatives (creen nous gens) i a la recombinació genètica (creen noves combinacions de gens). El que evoluciona són les poblacions i no els individus (el seu genotip no canvia). Els factors que fan variar les freqüències gèniques d'una població són: selecció natural, mutacions, migracions i deriva gènica. Maria García Vilà Per què una població arribi a generar una espècie diferent cal aïllament d'altres poblacions. Aïllament reproductor Impossibilitat de reproducció: podem parlar d'espècies diferents LA GENÈTICA DE LES POBLACIONS Població: conjunt d'individus de la mateixa espècie que viuen al mateix lloc i poden reproduir- se entre ells.

Tenen un fons genètic comú. Freqüències genotípiques f(AA), f(Aa), f(aa): la freqüència en tant per u de cada genotip. Freqüències gèniques f(A) i f(a): la freqüència en tant per u de cada al·lel per a un caràcter. LA LLEI DE HARDY WEINBERG En una població amb organismes amb reproducció sexual, on tots els individus s'entrecreuen a l'atzar (població panmítica) i no hi ha mutacions, migracions, deriva genètica ni selecció natural les freqüències gèniques i genotípiques es mantenen constants de generació en generació. FACTORS QUE ALTEREN LES FREQÜÈNCIES GÈNIQUES I GENOTÍPIQUES 1- MUTACIONS: canvis a l'atzar en la informació genètica. Són preadaptatives.

A partir d'un gen (A) apareixen nous al·lels A1, A2. Hi ha mutacions que poden ser recurrents. 2- MIGRACIONS: d'aquesta manera pot variar el fons genètic d'una població. La variació s'anomena flux genètic. 3- DERIVA GENÈTICA: canvis deguts a que baixa el nombre d'individus reproductors per algun motiu. Són canvis a l'atzar. Quan més petita és una població més deriva genètica hi ha. Exemples: efecte fundador i efecte coll d'ampolla (sequeres, incendis,...) SELECCIÓ NATURAL: Capacitat de sobreviure i deixar descendència. La selecció natural actua sobre el fenotip. Permet l'adaptació. Maria García Vilà Sobreviuen els individus amb més eficàcia biològica. Relació mutació/selecció.

Tenim: - Selecció direccional: s'afavoreix un fenotip extrem. - Selecció estabilitzadora: s'afavoreix un fenotip intermedi. Es manté el polimorfisme, superioritat dels heterozigots. Ex: talla mitjana - Selecció disruptiva: s'afavoreixen els dos fenotips extrems ALTRES FORMES DE SELECCIÓ Selecció sexual: es dona a nivell reproductor. El mascle té característiques que fan que tingui més èxit reproductiu. Selecció de parentiu: comportament altruista d'alguns individus de la població. Hi ha parentiu entre l'altruista i el que rep el benefici: s'afavoreixen els propis gens. MECANISMES PER CONSERVAR I PROMOURE LA VARIABILITAT Reproducció sexual. Exogàmia. Diploidia. Avantatge de l'heterozigot.

L'ESPECIACIÓ A partir d'una espècie preexistent n'apareix una de nova. - Si se'n forma una sola de nova es parla de ANAGÈNESI. - Si se'n formen dues o més CLADOGÈNESI. La filogènia és l'estudi de les relacions evolutives entre les espècies, es fan arbres filogenètics. Hi ha dos tipus d'especiació: - ESPECIACIÓ PER AÏLLAMENT. - ESPECIACIÓ QUÀNTICA o RÀPIDA. ESPECIACIÓ PER AÏLLAMENT: No hi ha flux genètic entre dues poblacions. 1- Especiació al·lopàtrica: per aïllament geogràfic la població queda dividida en dues subpoblacions.

2- Especiació simpàtrica: no hi ha barrera geogràfica sinó mecanismes d'aïllament reproductor (MAR) que poden ser prezigòtics o postzigòtics (inviabilitat o esterilitat del zigot). Maria García Vilà MAR…