1

Tema 1: Els biocatalitzadors: enzims, vitamines i hormones

Tema 2: El metabolisme catabòlic

Tema 3: El metabolisme anabòlic

Tema 4: La nutrició i el metabolisme

2

1. Metabolisme. Esquema general

Metabolisme: Conjunt de reaccions bioquímiques que tenen com a objectiu el intercanvi de matèria i energia entre l’ésser viu i el seu entorn.

Es produeixen per:

• Obtenir energia química (ATP)

• Transformar les substàncies químiques externes en aprofitables o no tòxiques

• Construir matèria orgànica pròpia

• Trencar les molècules per aprofitar l’energia

3

1. Metabolisme i nutrició

Grànuls de glucogen Gotes lipídiques

Alimentació: acte voluntari conscient que es duu a terme per aconseguir aliments (conjunt de substàncies que s’obtenen de l’exterior).

Nutrició: Processos que tenen lloc per obtenir, transportar i utilitzar els nutrients (inorgànics –aigua i sals- i orgànics –glúcids, lípids, proteïnes i vitamines-), així com l’eliminació de les substàncies de rebuig. Alguns nutrients tenen funcions energètiques, altres estructurals i altres funcionals.

4

1. Fases del metabolisme

Consta de dues fases ben diferenciades:• Anabolisme: construcció de matèria orgànica. Com necessita

energia aquesta pot provenir o de l’exterior (fotosíntesi) o de la degradació de matèria organica ja formada (quimiosíntesi).

• Catabolisme: degradació de matèria orgànica:* Fase digestiva: Macromolècules a monòmers. Energia calòrica* Fase citoplasmàtica: Monòmers a Acetil CoA. 10 % ATP* Fase mitocondrial: Oxidació completa 90 % ATP

5

1. Tipus de metabolisme cel·lularHi ha 4 tipus:

Font de carboni

CO2 Matèria orgànica

Fo

nt

d’e

nerg

ia Llum

Reaccionsquímiques

6

1. Tipus de metabolisme cel·lular1i 2 Traspàs d’energia i matèria en el metabolisme

Grànuls de midó en patata

Els millors sintetitzadors químics són els vegetals que a partir de llum, CO2, NO3

- i altres minerals poden produir:

* Glúcids* Lípids* Tots els aminoàcids

La resta d’organismes necessiten d’aquests compostos per: - extreure l’energia necessària - són essencials i no els poden fabricar (7 aminoàcids essencials i vitamines)

La matèria i energia va passant d’un nivell tròfic a un altre fins els descomponedors que tanquen el cicle

7

2. Processos anabòlics autòtrofs

Anabolisme autòtrof: parteix de substàncies inorgàniques i, a partir d’energia lliure (llum), són convertides en matèria orgànica.

8

2. La fotosíntesi

L’autotrofisme fotosintètic consisteix en la fabricació de matèria orgànica a partir d’inorgànica (CO2 i H2O) utilitzant la llum.

Això es realitza en uns orgànuls presents en algunes cèl·lules d’organismes autòtrofs (cianobacteris, algues i vegetals) anomenades CLOROPLASTS.

Es requereixen uns pigments amb capacitat de concentrar l’energia fotònica

9

2. La fotosíntesi

Hi ha dues fases:1. Fase lluminosa o fase tilacoidal: fase de utilització de llum i aigua

2. Fase fosca estromàtica, cicle de Calvin o de reducció del carboni: independent de la llum i utilització de CO2

10

2. La fotosíntesi

La fase fosca no es pot produir sinó hi ha els substrats necessaris:

* ATP (prové de la lluminosa)* NADPH2 (prové de la lluminosa)* Ribulosa 1-P* CO2 (gas en baixa concentració a l’aire)

11

2. La fotosíntesi1. La fase lluminosa de la fotosíntesi

Es produeix a nivell de les membranes de grana o tilacoidals que contenen:

• Pigments (clorofila). PSII i PSI

• Citocroms (transportadors d’e-)

• ATP sintetasa

Es produeixen varis processos:

3. Fotòlisi de l’aigua llum

2H2O O2 + 4H+ + 4e-

2. Oxidoreduccions amb transport d’electrons

12

2. La fotosíntesi1. La fase lluminosa de la fotosíntesi

3. Síntesi d’ATP per quimiòsmosi: el pas dels protons, des de l’interior dels tilacoides on s’han concentrat (pH àcid) per l’entrada de més protons per el moviment d’electrons per l’ATP sintetasa, fabrica ATP (compost transportador d’energia química)6H2O 18 ATP

4. Síntesi d’una agent reductor (NADPH2): imprescindible per després reduir el CO2 de l’aire.

6H2O 12 NADPH2

13

2. La fotosíntesi2. La fase fosca de la fotosíntesi

No necessita la llum, però si els components fabricats per l’intervenció d’aquesta en la fase lluminosa

Com és un procés de reducció requereix:• Un compost per ser reduit: CO2

• Un compost que aporti poder reductor: NADPH2

• Energia: ATP• Un compost orgànic on unir el carboni reduit: ribulosa di fosfat• Un grup d’enzims (destaca el RUBISCO) solubles en l’estroma

6 Ribulosa + 18 ATP + 12 NADPH2 + 6 CO2 6 C6H12O6 + 6 H2O

6 glucoses 1 glucosa + 6 Ribulosa

14

2. La fotosíntesi2. La fase fosca de la fotosíntesi

MER d’un estoma d’una fulla obert permet la entrada de CO2, sortida de O2 però amb pèrdua d’aigua per transpiració

Resum:llum

6H2O + 6 CO2 6 O2 + C6H12O6

Parènquima de reserva: midóParènquima fotosintètic

15

2. La fotosíntesiFactors que influeixen en la fotosíntesi

• Intensitat lluminosa• [CO2]• Hores de llum• Temperatura• Color de la llum• Presència de H2O• [O2]

16

2. La fotosíntesiFotorespiració

El RUBISCO (ribulosa bis fosfat carboxilasa oxidasa) por provocar una oxidació de matèria ja formada alliberant CO2 i fabricant ATP. Això pot disminuir un 50% la producció de glucosa en alguns vegetals no tropicals disminuint el rendiment fotosintètic.

17

2.7. La quimiosíntesi quimiolitotrofa

1. Bacteris nitrificans2. Tiobacteris3. Ferrobacteris4. Hidrogenobacteris