1. Introducció al catabolisme i reaccions catabòliques
Flashcards
- Què és el catabolisme?
- Fase degradant del metabolisme on molècules orgàniques complexes es transformen en productes senzills per obtenir energia química en forma d'ATP.
- Quin rendiment energètic proporcionen els glúcids i els lípids per gram?
- Els glúcids proporcionen $4{,}3\ \text{kcal/g}$ i els lípids aporten $9{,}5\ \text{kcal/g}$.
- Com viatgen els electrons extrets de la glucosa durant el catabolisme?
- Viatgen constituint àtoms d'hidrogen captats pel coenzim transportador $\text{NAD}^+$, que es redueix a $\text{NADH} + \text{H}^+$.
- Quina és l'equació de reducció del coenzim $\text{NAD}^+$?
- $\text{NAD}^+ + 2\text{H}^+ + 2e^- \rightarrow \text{NADH} + \text{H}^+$
Preguntes tipus test
- Per quina raó els lípids aporten més del doble d'energia per gram que els glúcids en el metabolisme cel·lular?
- a) Els lípids es degraden directament al citosol sense requerir cap intervenció prèvia de coenzims d'oxidació.
- b) Els glúcids només s'utilitzen com a reserva estructural i aporten un rendiment energètic residual de $4{,}3\ \text{kcal/g}$.
- c) Els glúcids alliberen la seva energia de manera explosiva i produeixen una pèrdua tèrmica superior a la dels lípids.
- d) Els lípids contenen enllaços químics amb un grau més alt de reducció que permet alliberar $9{,}5\ \text{kcal/g}$.
Resposta: d) Els lípids contenen enllaços químics amb un grau més alt de reducció que permet alliberar $9{,}5\ \text{kcal/g}$.. Dels lípids s'obtenen $9{,}5\ \text{kcal/g}$ enfront de les $4{,}3\ \text{kcal/g}$ dels glúcids, fet que converteix els greixos i acilglicèrids en la font d'emmagatzematge energètic més densa per a la cèl·lula.
- Quins components intervenen en la formació d'un triacilglicèrid mitjançant enllaços èster?
- a) Tres molècules d'àcid pirúvic condensades amb un coenzim A lliure.
- b) Una molècula de maltosa associada a dues cadenes de midó ramificat.
- c) Una molècula de glicerol i tres àcids grassos amb alliberament d'aigua.
- d) Dues unitats de glucosa unides a una cadena lineal de glicogen.
Resposta: c) Una molècula de glicerol i tres àcids grassos amb alliberament d'aigua.. Els acilglicèrids es formen per la reacció d'esterificació entre el glicerol i un, dos o tres àcids grassos, alliberant una molècula d'aigua per cada enllaç format.
- Per quina raó biològica l'energia del catabolisme s'allibera de manera gradual i no tota de cop en forma de calor?
- a) Perquè la molècula d'oxigen necessita captar protons d'un en un abans de poder reaccionar amb la glucosa lliure.
- b) Perquè els enzims citosòlics només poden treballar si la temperatura interna disminueix progressivament a cada reacció.
- c) Perquè els mitocondris només toleren reaccions químiques no catalitzades d'origen exclusivament inorgànic.
- d) Perquè un alliberament brusc de calor elevaria la temperatura fins a causar la mort cel·lular i no permetria sintetitzar ATP.
Resposta: d) Perquè un alliberament brusc de calor elevaria la temperatura fins a causar la mort cel·lular i no permetria sintetitzar ATP.. L'energia s'allibera de manera fragmentada i catalitzada per enzims successius per evitar que es perdi en forma d'energia calorífica descontrolada, permetent acoblar-la a la síntesi d'ATP útil per a la cèl·lula.
2. El catabolisme respiratori dels glúcids
Flashcards
- Què és la glicòlisi?
- Primera fase citosòlica del catabolisme de la glucosa que la degrada a dos àcids pirúvics.
- Quin és el balanç net de productes de la glicòlisi per glucosa?
- $2\ \text{àcids pirúvics} + 2\ ATP + 2\ (NADH + H^+) + 2\ H_2O$.
- Quins tres processos formen l'acetil-CoA a partir de piruvat?
- Descarboxilació, deshidrogenació i unió del grup acetil al coenzim A.
- Quins productes energètics genera una volta del cicle de Krebs?
- $3\ NADH$, $1\ FADH_2$ i $1\ ATP$ (a través de $GTP$).
Preguntes tipus test
- Quin és el balanç net d'energia en forma de molècules d'$ATP$ per cada glucosa degradada durant la glicòlisi?
- a) Es consumeixen $2\ ATP$ i se'n generen $4$, amb un guany net de $2\ ATP$.
- b) Es consumeixen $4\ ATP$ i se'n generen $2$, resultant en una pèrdua neta.
- c) No es produeix cap molècula d'$ATP$ de forma neta en tot aquest procés.
- d) Es produeixen directament $36\ ATP$ per fosforilació a nivell de substrat.
Resposta: a) Es consumeixen $2\ ATP$ i se'n generen $4$, amb un guany net de $2\ ATP$.. A la fase de consum es gasten $2\ ATP$, i a la fase de producció es formen $4\ ATP$, deixant un rendiment net de $2\ ATP$.
- En quin compartiment cel·lular té lloc la fase de la glicòlisi?
- a) Fixada a les crestes mitocondrials.
- b) A la matriu mitocondrial interna.
- c) Al citosol o citoplasma de la cèl·lula.
- d) A l'espai intermembranós del mitocondri cel·lular.
Resposta: c) Al citosol o citoplasma de la cèl·lula.. La glicòlisi és la primera fase del catabolisme dels glúcids i es produeix íntegrament al citosol.
- ¿Quina transformació experimenta el piruvat abans d'entrar estrictament al cicle de Krebs?
- a) Pateix una descarboxilació oxidativa i s'uneix al coenzim A formant acetil-CoA.
- b) Es fosforila directament a fosfoenolpiruvat gastant un trifosfat.
- c) Es redueix directament a lactat per regenerar el coenzim oxidat.
- d) Es condensa amb el citrat per formar una molècula de sis carbonis.
Resposta: a) Pateix una descarboxilació oxidativa i s'uneix al coenzim A formant acetil-CoA.. El piruvat entra al mitocondri i pateix descarboxilació, deshidrogenació i unió al coenzim A per formar acetil-CoA gràcies al complex piruvat-deshidrogenasa.
3. El catabolisme respiratori dels lípids i proteïnes
Flashcards
- Quin rendiment calòric aporta la degradació d'1 g de greix?
- Fins a $9{,}5\ \text{kcal/g}$.
- On té lloc la hidròlisi dels triacilglicèrids i quin enzim la catalitza?
- Té lloc al citosol i la catalitzen les lipases.
- Quines 4 reaccions successives formen cada volta de la $\beta$-oxidació?
- Deshidrogenació (genera $\text{FADH}_2$), hidratació, segona deshidrogenació (genera $\text{NADH}+\text{H}^+$) i ruptura per tiòlisi alliberant acetil-CoA.
- Quina molècula transporta els àcids grassos de cadena llarga a través de la membrana mitocondrial?
- La carnitina, actuant com a llançadora.
Preguntes tipus test
- En quina molècula s'acaba transformant la glicerina procedent de la hidròlisi dels lípids per poder incorporar-se a la glicòlisi?
- a) Acetilcoenzim A
- b) Àcid pirúvic directament
- c) Acil-coenzim A
- d) Dihidroxiacetona-3-fosfat
Resposta: d) Dihidroxiacetona-3-fosfat. La glicerina es fosforila primer amb ATP formant glicerol-fosfat i després s'oxida cedint electrons al NAD+ per transformar-se en dihidroxiacetona-3-fosfat.
- Quin paper té la carnitina en el catabolisme dels àcids grassos?
- a) Sintetitzar directament molècules d'ATP a la matriu mitocondrial
- b) Actuar com a llançadora per introduir acil-CoA de cadena llarga al mitocondri
- c) Catalitzar la hidròlisi dels triacilglicèrids al citosol
- d) Oxidar el glicerol-fosfat a dihidroxiacetona-3-fosfat
Resposta: b) Actuar com a llançadora per introduir acil-CoA de cadena llarga al mitocondri. Quan l'acil-CoA format a la membrana externa mitocondrial és de cadena llarga, no pot travessar sol la membrana i requereix unir-se a la carnitina, que fa de llançadora.
- Quantes voltes de la $\beta$-oxidació necessita un àcid gras de 16 carbonis com l'àcid palmític i quants acetil-CoA genera?
- a) 7 voltes i genera 8 molècules d'acetil-CoA
- b) 16 voltes i genera 8 molècules d'acetil-CoA
- c) 8 voltes i genera 8 molècules d'acetil-CoA
- d) 7 voltes i genera 7 molècules d'acetil-CoA
Resposta: a) 7 voltes i genera 8 molècules d'acetil-CoA. Per a una cadena de 16 carbonis es requereixen 7 voltes a l'hèlix de Lynen, produint en cada volta un acetil-CoA i, en l'última ruptura, dos acetil-CoA, fent un total de 8.
4. El catabolisme per fermentació i vies anaeròbiques
Flashcards
- Què és la fermentació i quin és el seu acceptor d'electrons?
- Procés catabòlic anaeròbic sense cadena respiratòria; l'acceptor final és un compost orgànic.
- Quins són els productes finals de la fermentació alcohòlica de la glucosa?
- Etanol, diòxid de carboni ($CO_2$) i un guany net de $2\text{ ATP}$.
- Quins microorganismes són típics de la fermentació làctica?
- Bacteris en condicions anaeròbies com *Lactobacillus casei* i *Streptococcus lactis*.
- Quin procés metabòlic muscular i hepàtic reflecteix aquesta imatge?
- El cicle de Cori: fermentació làctica muscular i reconversió a glucosa al fetge.
Preguntes tipus test
- Quin és l'acceptor final d'electrons i protons en els processos de fermentació?
- a) Un compost inorgànic com el sulfat o el nitrat
- b) Un compost orgànic com el piruvat o un derivat seu
- c) L'oxigen molecular per formar molècules d'aigua
- d) El coenzim NAD+ oxidat a la matriu mitocondrial
Resposta: b) Un compost orgànic com el piruvat o un derivat seu. En la fermentació, l'acceptor final d'electrons i protons és sempre una molècula orgànica (sovint el piruvat o acetaldehid), a diferència de la respiració on és inorgànic.
- Quin tipus de microorganismes duen a terme la fermentació alcohòlica segons les vies estudiades?
- a) Bacteris de l'àcid làctic com Lactobacillus casei
- b) Llevats del gènere Saccharomyces que són anaerobis facultatius
- c) Bacteris anaerobis estrictes productors de metà
- d) Cèl·lules musculars animals durant un sobreesforç intens
Resposta: b) Llevats del gènere Saccharomyces que són anaerobis facultatius. La fermentació alcohòlica la realitzen fongs unicel·lulars, concretament llevats del gènere Saccharomyces, que actuen com a anaerobis facultatius.
- En observar l'esquema del Cicle de Cori , quin destí té el lactat generat pel múscul durant un sobreesforç?
- a) S'elimina directament pels ronyons sense cap transformació
- b) S'oxida directament a la sang per generar energia immediata
- c) Es transforma en diòxid de carboni i etanol dins del miòcit
- d) Viatja pel torrent sanguini fins al fetge per sintetitzar glucosa
Resposta: d) Viatja pel torrent sanguini fins al fetge per sintetitzar glucosa. El lactat produït pel teixit muscular passa a la sang i arriba al fetge, on es transforma de nou en glucosa mitjançant la gliconeogènesi.
5. Els enzims: naturalesa, estructura i propietats
Flashcards
- Què és un biocatalitzador?
- Enzim que catalitza reaccions biològiques rebaixant l'energia d'activació i augmentant la velocitat sense consumir-se.
- Què és un ribozim?
- Molècula d'RNA amb funció catalítica que afegeix o treu nucleòtids sense consumir-se.
- Quines quatre propietats distingeixen els biocatalitzadors dels catalitzadors inorgànics?
- Alta especificitat, funcionament a temperatura fisiològica, gran efectivitat catalítica i elevat pes molecular.
- Què és un apoenzim?
- Part estrictament proteica d'un enzim formada per una o dues cadenes polipeptídiques.
Preguntes tipus test
- Com actuen els enzims en una reacció biològica?
- a) Augmentant l'energia lliure final dels productes
- b) Consumint-se progressivament a mesura que actuen
- c) Rebaixant l'energia d'activació i accelerant la reacció
- d) Elevant la temperatura interna de la cèl·lula
Resposta: c) Rebaixant l'energia d'activació i accelerant la reacció. Els enzims actuen disminuint l'energia d'activació necessària perquè la reacció tingui lloc i augmenten la velocitat de la reacció sense consumir-se.
- Quina diferència funcional existeix entre enzims i hormones en el control metabòlic?
- a) Els enzims catalitzen reaccions locals i les hormones actuen com a missatgers químics sobre cèl·lules diana
- b) Els enzims augmenten l'energia d'activació i les hormones redueixen la velocitat de reacció cel·lular
- c) Els enzims són sintetitzats per glàndules endocrines i les hormones actuen com a catalitzadors directes
- d) Els enzims són exclusivament lípids i les hormones són exclusivament cadenes de ribonucleòtids
Resposta: a) Els enzims catalitzen reaccions locals i les hormones actuen com a missatgers químics sobre cèl·lules diana. Els enzims o biocatalitzadors s'encarreguen del control bioquímic catalitzant les reaccions cel·lulars, mentre que les hormones són secretades per glàndules i viatgen per actuar com a senyals químics sobre cèl·lules diana.
- Quina característica distingeix els biocatalitzadors dels catalitzadors inorgànics?
- a) Són inespecífics i es destrueixen completament en cada cicle catalític
- b) Presenten un pes molecular baix i actuen a qualsevol temperatura extrema
- c) Modifiquen la variació d'energia lliure global de la reacció química
- d) Actuen a la temperatura de l'ésser viu i tenen una elevada especificitat
Resposta: d) Actuen a la temperatura de l'ésser viu i tenen una elevada especificitat. Els biocatalitzadors presenten una gran especificitat, actuen sempre a la temperatura pròpia de l'ésser viu, són summament efectius i tenen una massa molecular molt elevada.
6. Cinètica, inhibició i regulació enzimàtica
Flashcards
- Què és la constant de Michaelis-Menten ($K_M$)?
- Concentració de substrat a la qual la velocitat de reacció és la meitat de la velocitat màxima ($0{,}5\ V_{\max}$). Indica l'afinitat per l'enzim.
- Quins quatre factors modulen directament la velocitat d'una reacció enzimàtica?
- La concentració de substrat, la temperatura del medi, el pH i la presència d'inhibidors.
- Què expressa la fórmula de la cinètica de Michaelis-Menten?
- $V = V_{\max}\cdot\dfrac{[S]}{K_M + [S]}$ Relaciona la velocitat de reacció amb la concentració de substrat $[S]$.
- Què és un inhibidor enzimàtic?
- Substància que disminueix l'activitat d'un enzim o li impedeix actuar completament (ex. penicil·lina).
Preguntes tipus test
- Què representa exactament la constant de Michaelis-Menten ($K_M$) segons el model cinètic?
- a) La velocitat màxima teòrica quan tots els centres actius dels enzims estan completament saturats.
- b) La quantitat total de producte alliberat abans que comenci la desnaturalització per temperatura.
- c) La concentració d'enzim necessària per duplicar la velocitat de transformació del substrat.
- d) La concentració de substrat amb la qual la reacció assoleix la meitat de la velocitat màxima.
Resposta: d) La concentració de substrat amb la qual la reacció assoleix la meitat de la velocitat màxima.. La constant de Michaelis-Menten ($K_M$) es defineix com la concentració de substrat a la qual la velocitat de la reacció és exactament la meitat de la velocitat màxima ($0{,}5\ V_{\max}$). A més, reflecteix el grau d'afinitat entre l'enzim i el substrat.
- Observa el gràfic de l'efecte de la temperatura Quina és la causa de la caiguda brusca de la velocitat per sobre dels $45\ ^{\circ}\text{C}$?
- a) La desnaturalització tèrmica de la major part de les molècules d'enzim.
- b) L'esgotament immediat de totes les molècules de substrat disponibles al medi.
- c) Una disminució severa de la mobilitat molecular entre reactius i aigua.
- d) La transformació del substrat en un inhibidor irreversible no competitiu.
Resposta: a) La desnaturalització tèrmica de la major part de les molècules d'enzim.. Tal com s'indica a la corba de temperatura, un cop superada la temperatura òptima, la major part de les molècules enzimàtiques es desnaturalitzen, perdent la seva estructura funcional i reduint ràpidament la velocitat de reacció.
- En què es diferencia la inhibició irreversible de la inhibició reversible?
- a) En la irreversible l'inhibidor augmenta la constant d'afinitat permetent alliberar producte més de pressa.
- b) En la irreversible l'inhibidor es fixa al complex enzim-substrat sense alterar l'estructura tridimensional.
- c) En la irreversible l'inhibidor només actua a temperatures inferiors a la temperatura òptima fisiològica.
- d) En la irreversible l'inhibidor s'uneix de manera permanent per enllaços covalents, inutilitzant l'enzim.
Resposta: d) En la irreversible l'inhibidor s'uneix de manera permanent per enllaços covalents, inutilitzant l'enzim.. En la inhibició irreversible o enverinament de l'enzim, l'inhibidor s'uneix permanentment (mitjançant enllaços covalents) al centre actiu o a una altra regió clau, alterant-ne l'estructura i deixant-lo inutilitzat.
7. Fonaments del metabolisme cel·lular, ATP i bioenergètica
Flashcards
- Què és el metabolisme cel·lular?
- Conjunt de reaccions químiques cel·lulars per obtenir matèria i energia per a les funcions vitals.
- Quin procés representa l'esquema de transferència electrònica?
- Una reacció d'oxidació-reducció (redox), on l'agent reductor perd electrons i l'oxidant en guanya.
- Com es defineix una ruta o via metabòlica?
- Seqüència ordenada de reaccions químiques catalitzades per enzims on intervenen diversos metabòlits.
- Quins tres components químics formen la molècula d'ATP?
- Una base nitrogenada (adenina), una pentosa (ribosa) i tres grups fosfat units consecutivament.
Preguntes tipus test
- Què passa exactament amb una substància que actua com a agent reductor en una reacció redox?
- a) Capta oxigen i manté la seva càrrega.
- b) Guanya electrons i queda reduïda.
- c) Cedeix protons sense perdre electrons.
- d) Cedeix electrons i queda oxidada.
Resposta: d) Cedeix electrons i queda oxidada.. L'agent reductor cedeix electrons a una altra molècula en el procés d'oxidació, quedant finalment oxidat.
- Observa el procés de transformació metabòlica seqüencial a Com s'anomenen les substàncies intermèdies que pateixen canvis entre el substrat inicial i el producte final?
- a) Inhibidors actius.
- b) Metabòlits intermedis.
- c) Coenzims lliures.
- d) Productes finals.
Resposta: b) Metabòlits intermedis.. Les molècules intermèdies que es van transformant successivament al llarg d'una ruta metabòlica s'anomenen metabòlits intermedis.
- Quina quantitat d'energia s'allibera durant la hidròlisi d'un mol d'ATP a ADP i fosfat inorgànic?
- a) $9{,}0\ \text{kcal/mol}$
- b) $7{,}3\ \text{kcal/mol}$
- c) $4{,}0\ \text{kcal/mol}$
- d) $14{,}6\ \text{kcal/mol}$
Resposta: b) $7{,}3\ \text{kcal/mol}$. La hidròlisi de l'enllaç fosfat de l'ATP allibera $7{,}3\ \text{kcal/mol}$ d'energia disponible per a la cèl·lula.
I 29 flashcards i 32 preguntes més al document.
Text del document
EL METABOLISME CEL·LULAR EL CATABOLISME Nati Saiz. Institució La Vall Uva contorno Mitocondria contorno 2 INTRODUCCIÓ AL CATABOLISME 3 Introducció El catabolisme és la fase degradant del metabolisme i té com a finalitat l'obtenció d'energia (ATP). En les vies catabòliques les biomolècules orgàniques inicials (substrats) es transformen en d'altres més senzilles (productes) fins arribar als productes finals que són productes d'excreció i són expulsats de la cèl·lula. L'energia alliberada en el catabolisme és emmagatzemada en els enllaços de la molècula d'ATP. El catabolisme és similar en els organismes autòtrofs i heteròtrofs.
4 1.Biomolècules amb funció energètica Les biomolècules més importants como a font d'energia són els glúcids i els lípids. Dels glúcids s'obtenen 4,3 Kcal/g Dels lípids s'obtenen 9,5 Kcal/g 5 1.Biomolècules amb funció energètica Glucosa Maltosa 6 1.Biomolècules amb funció energètica Glúcids. Glucosa Maltosa Glicogen Midó 7 1.Biomolècules amb funció energètica Lípids. Acilglicèrids 8 Olis vegetals i greixos animals. 2.Reaccions catabòliques. Les reaccions catabòliques alliberen energia. Són reaccions redox: reaccions de transferència d'electrons. 9 2.Reaccions catabòliques.
En el catabolisme l'energia no s'allibera de manera sobtada i en forma de calor sinó de manera gradual i en forma d'energia química (ATP). Aquet fet té lloc perquè: 1. Hi ha moltes reaccions successives catalitzades per enzims. 10 2.Reaccions catabòliques. 2. Els electrons de la glucosa no passen directament als àtoms d'oxigen sinó que viatgen constituint àtoms d'hidrogen, i desprès passen al coenzim NAD+ que actua com a transportador d'hidrògens. 11 NAD+ + 2H+ NADH + H+ 2.Reaccions catabòliques 12 3. El coenzim NADH passa els seus electrons a la cadena transportadora d'electrons. Mitocondri 13 2.Tipus de catabolisme. Dos tipus: Respiració.
Intervé la cadena transportadora d'electrons que permet transferir electrons de la matèria orgànica a un acceptor final. Tipus: Respiració aeròbica. L'acceptor final és l'oxigen i es forma aigua. Respiració anaeròbica. L'acceptor final és diferent de l'oxigen. Pot ser el nitrat, el sulfat... Fermentació. No intervé la cadena transportadora d'electrons. L'acceptor final sempre és un compost orgànic, normalment piruvat 14 EL CATABOLISME PER RESPIRACIÓ 15 1. El catabolisme respiratori. 16 1.El catabolisme respiratori dels glúcids. 17 1.El catabolisme respiratori dels glúcids. Glicòlisi. La glicòlisi és la primera fase del catabolisme de la glucosa. 18 1.1.Glicòlisi 19 1.2.
Primera etapa de la respiració: El Cicle de Krebs. Etapes: Descarboxilació Deshidrogenació Unió d'un grup acetil a un Coenzim A AcetilcoenzimA 20 Cicle de krebs CICLE DELS KREBS 21 CICLE DELS KREBS 22 1.2. Primera etapa de la respiració: El Cicle de Krebs. 23 El cicle de Krebs necessita els coenzims oxidats NAD+ i FAD, que transforma en NADH i FADH2, i per això és inseparable de la cadena transportadora d'electrons, que és on es regeneren els coenzims oxidats. El balanç energètic del cicle de Krebs aparentment és molt baix: 1 ATP. El que passa és que la resta d'energia s'inverteix en produir 3 NADH i 1 FADH2 que en la cadena respiratòria alliberaran molta energia (ATP). 24 25 1.3.
Segona etapa de la respiració: El transport d'electrons en la cadena respiratòria. 26 27 28 29 Marca de insignia1 con relleno 30 El transport d'electrons en la cadena respiratòria i la fosforilació oxidativa 31 Balanç energètic del catabolisme de 1 glucosa 32 CATABOLISME RESPIRATORI DELS GLÚCIDS 33 2.El catabolisme respiratori dels lípids. La majoria de les reserves energètiques són en forma de greixos (triacilglicèrids) o d'olis. La degradació d'1 g de greix pot proporcionar fins a 9,5 kcal. La principal via metabòlica d'obtenció d'energia a partir dels lípids és l'oxidació dels àcids grassos, que procedeixen bàsicament de la hidròlisi dels triacilglicèrids.
34 2.El catabolisme respiratori dels lípids. Degradació del triacilglicèrids. Consisteix en la hidròlisi dels 3 enllaços esteàrics que dona lloc a la glicerina i àcids grassos lliures. Aquesta reacció està catalitzada per uns enzims: lipases i té lloc en el citosol de la cèl·lula. 35 2.El catabolisme respiratori dels lípids. Els àcids grassos també es poden obtenir a partir de la hidròlisi dels fosfolípids que hi ha a la membrana plasmàtica. Està catalitzada pels enzims fosfolipases. 36 2.El catabolisme respiratori dels lípids. La degradació de la glicerina. La glicerina es fosforila gràcies a una molècula d'ATP , es forma el glicerol-fosfat.
El glicerol-fosfat s'oxida cedint els seus electrons al NAD+ i es transforma en dihidroxiacetona-3-fosfat. 37 2.El catabolisme respiratori dels lípids. La β-oxidació dels àcids grassos o Hèlix de Lyen. Els àcids grassos del citosol entren en els mitocondris on es troben amb els enzims que són capaços de dur a terme la β-oxidació dels àcids grassos. 38 2.El catabolisme respiratori dels lípids. La β-oxidació dels àcids grassos o Hèlix de Lyen. Els àcids grassos no poden travessar la membrana mitocondrial. Primer s'ha d'activar l'àcid gras: s'uneixen a coenzims A gràcies a un enzim que es troba a la membrana externa mitocondrial i així es forma un compost: acilco A.
Si l'acil-CoA format és de cadena curta pot passar directament al mitocondri. Si és de cadena llarga s'ha d'unir a la carnitina que actua com a llançadora. 39 2.El catabolisme respiratori dels lípids. La β-oxidació dels àcids grassos o Hèlix de Lyen. 40 2.El catabolisme respiratori dels lípids. Balanç energètic. El rendiment de l'entrada d'un àcid gras en un mitocondri i la seva β-oxidació associada a la respiració (cicle de Krebs i cadena respiratòria) és molt elevat. Exemple: àcid palmític (16 carbonis): necessita 7 voltes de β-oxidació Els acetilco A s'incorporen al cicle de Krebs. Els FADH2 i NADH s'incorporen a la cadena respiratòria. 41 2.El catabolisme respiratori dels lípids.
Balanç energètic. Exemple: àcid palmític (16 carbonis): necessita 7 voltes de β-oxidació 42 3.El catabolisme respiratori de les proteïnes. Si els aminoàcids es troben en excés s'utilitzen como a font d'energia. En el catabolisme de proteïnes es distingeixen 3 processos: 1. Separació dels grups amino. Tenen lloc 2 reaccions successives: Transaminació Desaminació oxidativa 43 3.El catabolisme respiratori de les proteïnes. 2. Transformació de la resta resultant en àcid pirúvic, acetilcoenzim A o algun compost del cicle de Krebs. 3. Eliminació dels grups amino.
NH2 NH3 NH4 + és molt tòxic ja que augmenta el pH Animals amoniotèlics: invertebrats i peixos d'aigua dolça: amoni Animals ureotèlics: peixos d'aigua salada i mamífers: urea Animals uricotèlics: insectes, rèptils i els ocells: àcid úric 44 Relacions entre les vies catabòliques per respiració de glúcids, lípids i proteïnes. 45 Relacions entre les vies catabòliques per respiració de glúcids, lípids i proteïnes. 46 Relacions entre les vies catabòliques per respiració de glúcids, lípids i proteïnes. 47 51. 48 EL CATABOLISME PER FERMENTACIÓ 49 1.Introducció. La fermentació és un procés catabòlic en el que no intervé la cadena respiratòria. És un procés anaeròbic.
L'acceptor final d'electrons i protons sempre és un compost orgànic. Entre els productes finals sempre hi ha un compost orgànic i això caracteritza el tipus de fermentació. Només hi ha síntesi d'ATP al substrat perquè no intervenen les ATP-sintetases. Baix rendiment energètic. Les fermentacions són pròpies dels microorganismes: alguns llevats i bacteris. Tipus segons la naturalesa del producte final: Fermentació alcohòlica. Fermentació làctica. Fermentació butírica. Fermentació pútrida. 50 2. Fermentació alcohòlica És la transformació de l'àcid pirúvic en etanol i diòxid de carboni. Substrat inicial: glúcids. Fongs unicel·lulars: llevats del gènere Saccharomyces. Són anaerobis facultatius.
Fermentació en 2 etapes: Glicòlisi. Transformació de l'àcid pirúvic en etanol i diòxid de carboni. 51 2. Fermentació làctica És la transformació de la glucosa en àcid làctic. Substrat inicial: glucosa (lactosa: glucosa + galactosa) Microorganismes en condicions anaeròbies: Lactobacillus casei i Streptococcus lactis Fermentació en 2 etapes: Glicòlisi Transformació de l'àcid pirúvic en àcid làctic 52 2. Fermentació làctica muscular. Es produeix en les cèl·lules musculars dels animals quan fan un sobreesforç físic. 53 2. Fermentació làctica muscular. 54 Comparació de la respiració amb la fermentació.
55 Rutes catabóliques 56 VIES ANABÒLIQUES RELACIONADES AMB LA GLUCOSA I ELS LÍPIDS 57 Gliconeogènesi. A partir d' àcid làctic se sintetitza glucosa. Fetge Glicogenòlisi. Trencament de glicogen en glucoses. Glicogenogènesi. A partir de glucosa se sintetitza glicogen. Lipogènesi . A partir de piruvat o àcid làctic se sintetitzen àcids grassos. Fetge 58 LA RESPIRACIÓ ANAERÒBICA 59 En la respiració anaeròbica es redueix el CO2, sulfats o nitrats a metà, sulfur d'hidrogen o nitrogen lliure. Bacteris productor de metà. Anaerobis estrictes. Bacteris reductors de sofre. Anaerobis estrictes. Bacteris reductors de nitrats. Anaerobis facultatius. 60 51.
61 ELS ENZIMS I EL METABOLISME CEL·LULAR Nati Saiz. Institució La Vall EL METABOLISME CEL·LULAR 2 Introducció. El metabolisme cel·lular és el conjunt de reaccions químiques que es produeixen a l'interior de les cèl·lules i que condueixen a obtenir matèria per créixer i energia per dur a terme les 3 funcions vitals. La matèria s'inverteix per créixer, desenvolupar-se o només per mantenir la seva estructura. L'energia es guarda en els enllaços químics de les substàncies de reserva energètica. 3 El CONTROL DEL METABOLISME 4 Els biocatalitzadors i les hormones. Els biocatalitzadors o enzims s'encarreguen del control bioquímic de les reacciones metabòliques que tenen lloc a les cèl·lules.
En els organismes pluricel·lulars també tenim el sistema hormonal o sistema endocrí. Les hormones són molècules secretades per determinades glàndules que actuen com a missatges químics específicament sobre determinades cèl·lules (diana) i així regulen el metabolisme intern. 5 Els biocatalitzadors i les hormones. 6 1.Les reaccions químiques i els catalitzadors Reaccions exergòniques o exotèrmiques són reaccions que desprenen energia. Reaccions endergòniques o endotèrmiques són reacciones que absorbeixen energia. 7 Reacció exotèrmica Reacció endotèrmica 1. Les reaccions químiques i els catalitzadors R (reatius) P (productes) animació 8 1.
Les reaccions químiques i els catalitzadors Un augment excessiu de temperatura pot provocar la mort dels éssers vius, per això en els organismes el mecanisme de control metabòlic es realitza a través dels biocatalitzadors que són enzims. 9 ELS BIOCATALITZADORS O ENZIMS 10 2. Els biocatalitzadors o enzims Els biocatalitzadors són enzims que catalitzen les reaccions biològiques. Actuen rebaixant l'energia d'activació i augmentant la velocitat de la reacció. No es consumeixen durant la reacció. La majoria d'enzims són proteïnes globulars, formades per una o més cadenes polipeptídiques. Són solubles en aigua, es difonen bé en els medis interns i poden actuar d'una manera intracel·lular. 11 2.
Els biocatalitzadors o enzims Els ribozims són molècules d'àcid ribonucleic (RNA) amb funció catalítica, els quals treuen o afegeixen nucleòtids sense consumir-se ells mateixos. 12 Els biocatalitzadors presenten 4 característiques que no presenten els catalitzadors no biològics: Són molt específics. Catalitzen determinades reaccions i actuen sobre determinades molècules. Sempre actuen a la temperatura de l'ésser viu. Són molt efectius. Poden augmentar la velocitat un milió de vegades. Tenen un pes molecular molt alt. 2.1.Propietats dels enzims 13 Tipus de biocatalitzadors segons la seva estructura: Apoenzims. Enzims estrictament proteics formats per 1 o 2 cadenes polipeptídiques.
Holoenzims Apoenzim + cofactor inorgànic: oligoelements (Fe2+, Mg2+, Zn2+) orgànic: coenzims (ATP, NAD+,NADP+, CoA, vitamines) Zimògens o proenzims: Pepsinogen Pepsina Isoenzims : enzims que tenen formes moleculars diferents, però catalitzen la mateixa reacció. 3. Les característiques dels enzims. 3.1.Estructura. 14 3.2.Centre actiu de l'enzim El centre actiu és la regió de l'enzim on s'uneix el substrat. És el responsable de l'especificitat i l'activitat catalítica. Característiques: Constitueix una part molt petita del volum total de l'enzim. Tenen una estructura tridimensional en forma de cavitat que facilita que el substrat s'encaixi (pany- clau).
Estan formats per aminoàcids que tenen afinitat química pel substrat, l'atrauen i hi estableixen enllaços febles. 15 3.3.Com actua un enzim La substància sobre la que actua un enzim (E) s'anomena substrat (S). L'enzim actua fixant el substrat a la seva superfície per mitjà d'enllaços febles, de manera molt específica. Es forma el complex Enzim- Substrat (ES). Desprès es forma el complex Enzim- Producte (EP). Finalment s'allibera el Producte (P). 16 3.4.L'especifitat dels enzims 17 3.5.Els coenzims Un coenzim és un compost orgànic que s'uneix a un apoenzim amb enllaços febles durant el procés catalític.
Mecanisme d'acció dels coenzims: 18 3.5.Els coenzims Característiques dels coenzims: Actuen com a donadors o receptors de grups químics (transportadors). Es modifica durant la reacció. La majoria són essencials, cal incorporar-los amb la dieta. Molts són derivats de vitamines. No solen ser específics d'un sol tipus d'enzim. 19 Tipus de coenzims Coenzims d'oxidació i reducció són els que transporten protons (H+) i electrons (e-). Nicotinamida-adenina-dinucleòtid NAD+ / NADH Nicotinamida-adenina-dinucleòtid-fosfat NADP+ / NADPH Flavina-adenina-dinucleòtid FAD/ FADH2 Coenzims de transferència són els que transporten radicals.
Adenosinatrifosfat ATP/ADP Acetil-CoA 20 3.6.Nomenclatura dels enzims mirar exemples llibre pàgina 13 Per anomenar un enzim: nom del substrat + nom del coenzim + funció que fa Glucosa-6-fosfat deshidrogenasa Maltasa Peptidases 21 Els factors que afecten a l'activitat enzimàtica La velocitat de reacció depèn de: La concentració de substrat. De la temperatura. Del pH. Dels inhibidors. 22 3.7. La cinètica de l'activitat enzimàtica Variació de la velocitat de la reacció segons la concentració de substrat. 23 Saturació de l'enzim La cinètica de l'activitat enzimàtica Variació de la velocitat de la reacció segons la concentració de substrat.
KM constant de Michaelis-Menten, és la concentració de substrat en la qual la velocitat de la reacció és la meitat de la velocitat màxima. KM depèn del grau de afinitat que hi ha entre E i S. E+S ES E + P 24 La velocitat de reacció depèn de: De la temperatura. Del pH. Els factors que afecten a l'activitat enzimàtica 25 La velocitat de reacció depèn: Dels inhibidors: són substàncies que disminueixen l'activitat d'un enzim o li impedeixen actuar completament. Ex. Penicil·lina. La inhibició pot ser: Inhibició irreversible o enverinament de l'enzim. Inhibició reversible.
Competitiva No competitiva Els factors que afecten a l'activitat enzimàtica 26 La inhibició pot ser: Inhibició irreversible o enverinament de l'enzim. L'inhibidor o verí es fixa permanentment (covalentment) al centre actiu de l'enzim , n'altera l'estructura i l'inutilitza. Inhibició reversible. L'inhibidor només impedeix el funcionament del centre actiu temporalment. 3.8. Tipus d'inhibició enzimàtica 27 La inhibició pot ser: Inhibició reversible. L'inhibidor només impedeix el funcionament del centre actiu temporalment. Tipus d'inhibició enzimàtica 28 Tipus d'inhibició enzimàtica 29 Inhibició reversible. L'inhibidor només impedeix el funcionament del centre actiu temporalment.
Tipus d'inhibició enzimàtica 30 3.9. Regulació al·lostèrica de l'activitat enzimàtica Els enzims al·lostèrics a més del lloc actiu pel qual s'uneixen al substrat tenen un lloc regulador o al·lostèric que regula l'activitat enzimàtica. La regulació al·lostèrica pot ser: 31 La regulació de les vies metabòliques La cèl·lula pot regular que es doni o no una via metabòlica de 2 maneres: Augmentant o disminuint la síntesi dels enzims que intervenen a partir dels gens que els codifiquen. Regulant l'activitat dels enzims. L'al·losteria permet l'autoregulació de l'activitat enzimàtica: Regulació per retroinhibició o inhibició feed-back.
Inicialment l'enzim és actiu i el propi producte de la reacció és un inhibidor al·lostèric. Regulació per inducció enzimàtica. Inicialment l'enzim és inactiu i la substància inicial és la que es fixa al centre regulador i l'enzim passa a la forma activa. 32 La regulació de les vies metabòliques Regulació per retroinhibició o inhibició feed-back. Inicialment l'enzim és actiu i el propi producte de la reacció és un inhibidor al·lostèric. 33 EL METABOLISME 34 5.Introducció. El metabolisme cel·lular és el conjunt de reaccions químiques que es produeixen a l'interior de les cèl·lules i que condueixen a obtenir matèria per créixer i energia per dur a terme les 3 funcions vitals.
La matèria s'inverteix per créixer, desenvolupar-se o només per mantenir la seva estructura. L'energia es guarda en els enllaços químics de les substàncies de reserva energètica. 35 5.1.Rutes metabòliques 36 5.1.Rutes metabòliques 37 5.2. Les reaccions d'oxidació-reducció 38 Gran part de les reaccions metabòliques són reaccions d'oxidació-reducció o redox, és a dir, de transferència d'electrons. 5.3.L' Adenosinatrifosfat (ATP). L'adenosinatrifosfat o ATP és un nucleòtid que por actuar com a molècula energètica perquè es capaç d'emmagatzemar o cedir energia amb molta facilitat. 39 L' Adenosinatrifosfat (ATP). 40 L' Adenosinatrifosfat (ATP).
L' ATP pot procedir de: Les reacciones catabòliques: respiració cel·lular La fotosíntesi La quimiosíntesi 41 L' Adenosinatrifosfat (ATP). L'ATP és la "moneda energètica" de la cèl·lula. Quan l'energia no es necessita immediatament, la cèl·lula emmagatzema l'energia en forma de: Midó. 4 kcal/g Glicogen. 4 kcal/g Triacilglicèrids. 9 kcal/g 42 5.4.Catabolisme I anabolisme 43 Catabolisme I anabolisme 44 5.5.Tipus de metabolisme Metabolisme autòtrof quan la font de carboni és CO2. Metabolisme heteròtrof quan la font de carboni és la matèria orgànica: glucosa, greixos. Fotosíntesi la font d'energia és la llum. Quimiosíntesi la font d'energia és l'energia despresa en reaccions químiques. 45