Anabolisme

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. Meta bolisme. 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·lular Hi ha 4 tipus: Font de carboni CO 2 Matèria orgànica Font d’energia Llum Reaccions químiques

6. 1. Tipus de metabolisme cel·lular 1i 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, CO 2 , NO 3 - 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 (CO 2 i H 2 O) 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 CO 2

10. 2. La fotosíntesi La fase fosca no es pot produir sinó hi ha els substrats necessaris: * ATP (prové de la lluminosa) * NADPH 2 (prové de la lluminosa) * Ribulosa 1-P * CO 2 (gas en baixa concentració a l’aire)

11. 2. La fotosíntesi 1. 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: Fotòlisi de l’aigua llum 2H 2 O O 2 + 4H + + 4e - 2. Oxidoreduccions amb transport d’electrons

12. 2. La fotosíntesi 1. 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) 6H 2 O 18 ATP 4. Síntesi d’una agent reductor (NADPH 2 ): imprescindible per després reduir el CO 2 de l’aire. 6H 2 O 12 NADPH 2

13. 2. La fotosíntesi 2. 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: CO 2 Un compost que aporti poder reductor: NADPH 2 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 NADPH 2 + 6 CO 2 6 C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O 6 glucoses 1 glucosa + 6 Ribulosa

14. 2. La fotosíntesi 2. La fase fosca de la fotosíntesi MER d’un estoma d’una fulla obert permet la entrada de CO 2 , sortida de O 2 però amb pèrdua d’aigua per transpiració Resum: llum 6H 2 O + 6 CO 2 6 O 2 + C 6 H 12 O 6 Parènquima de reserva: midó Parènquima fotosintètic

15. 2. La fotosíntesi Factors que influeixen en la fotosíntesi Intensitat lluminosa [CO 2 ] Hores de llum Temperatura Color de la llum Presència de H 2 O [O 2 ]

16. 2. La fotosíntesi Fotorespiració El RUBISCO ( r ib u losa bis fosfat c arboxilasa o xidasa) por provocar una oxidació de matèria ja formada alliberant CO 2 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 nitrificans 2. Tiobacteris 3. Ferrobacteris 4. Hidrogenobacteris