EL METABOLISME CEL·LULAR I ELS ENZIMS

EL METABOLISME CEL·LULAR
1. Concepte i importància del metabolisme
  1. Conjunt de reaccions químiques que tenen lloc als éssers vius que permeten obtenir matèria i energia. La matèria és necessària per créixer i l’energia per du a terme les funcions vitals.
  2. El metabolisme produeixen una sèrie de transformacions a la cèl·lula:
    1. a) Obtenció d‘E química, bé a partir de les substàncies orgàniques o bé a través de la E de la llum o de la E de substàncies químiques.
    2. b) Transformar les substàncies químiques externes, orgàniques o inorgàniques, en molècules que ja pot utilitzar la pròpia cèl·lula.
    3. c) Mitjançant l'energia i la matèria obtinguda anteriorment (a i b), es construeix matèria orgànica pròpia, que permet el creixement i desenvolupament de l'organisme.
    4. d) Destrucció de la matèria orgànica pròpia per obtenir energia que s'utilitzarà per a realitzar les funcions vitals.
  3. Vies metabòliques: a les diferents reaccions químiques del metabolisme i metabòlits a les molècules que intervenen.
    1. Anabolisme. Es sintetitza molècules orgàniques complexes a partir de molècules més simples. Necessita energia. Necessita ATP
    2. Catabolisme. Transforma molècules complexes en altres de més simples. S’allibera energia. Es forma ATP
2. ATP
  1. És un nucleòtid lliure que actua com a intermediari energètic, ja que pot emmagatzemar o cedir energia amb facilitat.
    1. intermediari energètic que emmagatzema energia d’ús immediat, ja que en les reaccions químiques que necessiten energia s’utilitza ATP, mentre que en les reaccions químiques on s’allibera energia es forma ATP.
  2. Dues formaes de realitzar
    1. Fosforilació a nivell del substrat. Quan una biomolècula es trenca s’allibera energia que permetrà la formació d’ATP. ADP + Pi + Energia ( 7,3 Kcal/mol) → ATP
    2. Fosforilació oxidativa. A les crestes mitocondrials i als tilacoides dels cloroplasts trobem unes molècules transportadores d’electrons i uns enzims especials que permeten que durant aquest transport d’electrons es formi ATP, si s’allibera l’energia necessària
3. Tipus metabòlics
  1. Segons la font de C, diferenciem dos tipus d'organismes:
    1. a/ Autòtrofs (=Litòtrofs). Prenen el C en forma de CO2 transformant-lo en M. Orgànica.
    2. b/ Heteròtrofs(=Organòtrofs). La font de C és la M.O. elaborada per altres organismes.
  2. Segons la font d'Energia, els podem classificar en:
    1. a/ Fotosintètics (=Fotòtrofs). La seva font d'energia és la E lluminosa, de la que s'obté E química, a través de la fotosíntesi. Aquesta EQ, en forma d'ATP serà utilitzada per formar M.O.
    2. b/ Quimiosintètics (=Quimiolitòtrofs). La font d'energia és l'energia química que s'allibera en certes reaccions químiques on intervenen substàncies inorgàniques, mitjançant un procés anomenat quimiosíntesi.
    3. c/ Quimiorganòtrofs. Font d’energia és l’EQ que obtenen a través del catabolisme (= oxidació) de la M.O. de la que s'alimenten. L'oxidació pot ser total, a través de la respiració, o parcial, a través de la fermentació.
EL CONTROL DEL METABOLISME
1. Els biocatalitzadors i les hormones
  1. Els biocatalitzadors (enzims, vitamines, oligoelements...) ajuden a realitzar aquestes reaccions, regulant-les i portant el control bioquímic del metabolisme.
    1. En els organismes pluricel·lulars també hi ha un altre tipus de control bioquímic anomenat sistema hormonal o endocrí.
  2. Les hormones són molècules (proteïnes i lípids) secretades per glàndules. Les hormones actuen sobre determinades cèl·lules regulant el metabolisme intern.
2. L’activitat dels catalitzadors
  1. Qualsevol reacció química produeix la transformació de les substàncies inicials (reactius) en substàncies finals (productes).
    1. És necessari que els reactius s'activin per debilitar els enllaços, formant el complex activat (Estat de transició)
      1. Aquesta activació necessita energia (E. d'activació).
        A les reaccions biològiques l'ATP és la molècula que proporciona aquesta energia d'activació.
  2. Reaccions
    1. Quan les reaccions són endergòniques l’energia interna dels reactius és inferior a l’energia interna dels productes, per tant és necessari subministrar, a més a més de l’energia d’activació, més energia.
    2. reaccions exergòniques aquelles que desprenen energia, és a dir quan l’energia interna dels reactius és superior a l’energia interna dels productes.
ELS ENZIMS
1. L’activitat enzimàtica
  1. Quan només hi ha un substrat, s’uneix al reactiu, també anomenat substrat, formant el complex enzim-substrat, debilitant els seus enllaços i afavorint el seu trencament. E + S → E-S → E-P → P + E
  2. Quan hi ha dos substrats, actua atraient els reactius, afavorint així la reacció. En ocasions atrau primer un substrat i després l’altre. Al final l’enzim és desprèn ràpidament per tornar a actuar.
2. El centre actiu de l’enzim
  1. És la regió de l’enzim que s’uneix al substrat.
    1. En els apoenzims podem diferenciar 3 tipus d'aminoàcids:
      1. a) Estructurals. Sense funció dinàmica.
      2. b) De fixació. Estableixen enllaços dèbils amb el substrat.
      3. c) Catalitzadors. S'uneixen amb força amb el substrat, debilitant la seva estructura i afavorint el seu trencament.
    2. El CA, format pels AA de fixació i els AA catalitzadors, es caracteritza per:
      1. *Correspon a una petita part de l'enzim . *La cadena es troba molt plegada i té una estructura tridimensional en forma de forat, on s’encaixarà el substrat. *Els seus AA tenen afinitat química pel substrat, per tant establiran enllaços febles amb el substrat, permeten que quan es trenquin els enllaços es separi l’enzim amb facilitat.
3. Especificitat dels enzims
  1. model GUANT-MÀ. L’especificitat es deguda a que si l’estructura del centre actiu no s’adapta amb la del substrat no hi haurà activació del substrat, no es podrà formar el complex E-S i no es produirà la reacció.
  2. Es poden diferenciar tres classes d’especificitat:
    1. Especificitat absoluta. Només sobre un substrat.
    2. Especificitat de grup. Actuen sobre un grup de molècules, com per exemple els que actuen sobre glúcids amb enllaç de tipus α.
    3. Especificitat de classe. Actuen sobre un mateix tipus d'enllaç en substrats diferents, com per exemple les fosfatases que trenquen els enllaços fosfòrics, separant els grups fosfat.
4. Cinemàtica de l’activitat enzimàtica
  1. Concentració constant= a mida que augmentem la concentració de substrat es produeix un increment de la velocitat de reacció, ja que augmenta la probabilitat de trobada entre el substrat i l’enzim
    1. Però arribarà un moment que la velocitat es mantingui estable (velocitat màxima) ja que totes les molècules de l’enzim estan unides a les de substrat (saturació de l’enzim).
5. Factors que afecten l’activitat enzimàtica
  1. Temperatura. A més T més velocitat, arribant a una T òptima on es dóna la velocitat màxima, però quan la T és elevada es produeix la desnaturalització de l’enzim, disminuint la velocitat de la reacció.
  2. pH. La desnaturalització es produeix tant davant pH baixos com amb pH alts, per tant entre els dos límits trobarem un pH òptim on la velocitat serà màxima, és a dir, on l’eficàcia de l’enzim serà màxima.
  3. Inhibidors. Disminueixen l’activitat de l’enzim o impedeixen la seva actuació. La inhibició pot ser reversible (temporal) o irreversible (permanent).
  4. Enzims alostèrics. A més a més del centre actiu tenen un centre regulador. Quan una substància (lligand) s’uneix al centre regulador es modifica la configuració del centre actiu de l’enzim, fent-lo actiu.
6. Regulació de les vies metabòliques
  1. Via Metabòlica. És la successió de reaccions químiques des d’una substància inicial (reactiu) fins una substància final (producte), passant per compostos intermedis, anomenats metabòlits.
  2. Sistema multienzimàtic. És el conjunt d’enzims que intervenen.
  3. Es poden regular de les següents formes:
    1. a/ Per modulació de la síntesi enzimàtica. Augmentant o disminuint la síntesi de l’enzim que permet la reacció. Aquesta és l’acció que realitzen les hormones
    2. b/ Per retroinhibició. L’enzim que catalitza la primera reacció, o de reaccions intermèdies es inhibit per la presència del producte final que s’uneix al centre regulador de l’enzim, regulant o limitant la velocitat de la reacció.
    3. c/ Per activació enzimàtica. La substància inicial es fixa al centre regulador de l’enzim fent-lo actiu.
7. Nomenclatura i classificació dels enzims
  1. Nomenclatura:
    1. El nom del substrat acabat en –asa
    2. També nom del substrat + nom del coenzim + funció que fa + asa
    3. O la denominació antiga
  2. Classificació:
    1. Oxidoreductases. / Transferases. / Hidrolases. / Liases. / Lligases o sintetases.
8. Són biocatalitzadors, ja que actuen rebaixant l’energia d’activació necessària per produir la reacció i, per tant, augmentant la velocitat de la reacció.
9. Són biocatalitzadors, ja que actuen rebaixant l’energia d’activació necessària per produir la reacció i, per tant, augmentant la velocitat de la reacció.
  1. Són proteïnes globulars, solubles en aigua, sintetitzades pel propi cos, actuant en el mateix lloc on es produeixen, dintre o fora de la cèl·lula.
    1. En totes les reaccions l’enzim s'uneix al substrat formant un complex anomenat enzim-substrat. Així els substrats (molècules estables), s'inestabilitzen i això permet que de forma ràpida, es separi l'enzim i el substrat es transformi en el producte final.
      1. Característiques:: -Actuen en petites quantitats -No es consumeixen durant la reacció -No s'alteren.
        Altres característiques: Tenen un elevat pes molecular Són específiques, és a dir actuen en determinades reaccions sense alterar-ne d’altres Actuen a temperatura ambient, per a no desnaturalitzar-se Són molt actius
        Segons la seva estructura podem diferenciar dos tipus d'enzims:
        a) Enzims formats només per proteïnes.
        b) Holoenzims. Unió d'una part proteica (apoenzim) i d'una altra no proteica (cofactor). *Els cofactors poden ser activadors inorgànics (oligoelements) o activadors orgànics (coenzims). *Quan el cofactor es troba fortament unit a l’apoenzim s’anomena grup prostètic (per exemple el grup hemo)
ELS COENZIMS
1. Són cofactors orgànics que s’uneixen a l’apoenzim.
  1. Actuen com a transportadors de grups químics.
    1. S'uneixen, mitjançant enllaços no covalents, al centre actiu de l'enzim, modificant la seva estructura. No són específics.
2. Dos tipus:
  1. Coenzims d’oxidació i reducció. Transporten protons i electrons. Ex.: NAD, FAD, NADP
  2. Coenzims de transferència. Transporten radicals. Ex.: ATP, Coenzim A, vitamines..
LES VITAMINES
1. Proteïnes o lípids senzills normalment sintetitzades per organismes autòtrofs.
  1. Són làbils, alterant-se amb la T, la llum o el temps. La seva manca o excés pot provocar malalties.
    1. Són coenzims o són imprescindibles per sintetitzar-los
2. Es poden classificar en:
  1. Liposolubles. Són lípids i, per tant solubles en dissolvents orgànics. / Són la vitamina A (visió), D (absorció del Ca), E (antioxidant) i K (coagulació de la sang)
  2. Hidrosolubles. Son solubles en aigua. / Són el complex de vitamines B (metabolisme general), C (la seva manca produeix l’escorbut)

Next up

EL METABOLISME CEL·LULAR I ELS ENZIMS

Description

Resource summary

Media attachments

Similar

	Created by def soul over 6 years ago