Bases de Bioquímica: Cromosomes, Enzims i Metabolisme Cel·lular
El cromosoma metafàsic
El cromosoma metafàsic té dues cromàtides, mentre que l'anafàsic en té una. El metafàsic té un nivell màxim de condensació (telòmers, cromàtides, cinetocòr, centròmer).
La recombinació genètica
Es duu a terme a la profase 1 de la meiosi. Consisteix en l'intercanvi de segments de material genètic entre cromàtides germanes, donant lloc a noves combinacions d'al·lels diferents. És una font enorme de variabilitat genètica que permet a la descendència enfrontar canvis de l'evolució.
Catabolisme i Anabolisme
Catabolisme
Conjunt de reaccions que degraden molècules en altres més simples i alliberen energia. L'energia emmagatzemada en els enllaços de les molècules i els lípids s'alliberen en vies catabòliques i es fan molècules energètiques com l'ATP (glucòlisi).
Anabolisme
Creen molècules orgàniques a partir d'altres més simples que consumeixen energia. Aquests processos biosintètics són crucials per a la vida de les cèl·lules, es realitzen contínuament i utilitzen energia de l'ATP i altres molècules que emmagatzemen energia (cicle de Calvin).
Inhibició enzimàtica
- Inhibició irreversible: en la qual l'inhibidor es queda unit a l'enzim mitjançant un enllaç covalent i, per tant, és poc probable que es dissociï.
- Reversible: són més febles i, per tant, la inhibició és temporal.
- Competitiva: l'inhibidor ocupa part del centre actiu gràcies a una forma pareguda al substrat, dificultant la seua entrada i així la reacció no pateix cap transformació.
- No competitiva: l'inhibidor s'acobla a una part diferent del centre actiu, la qual cosa causa una modificació conformacional en l'enzim que dificulta l'accés del substrat al centre actiu i disminueix la velocitat.
- Acompetitiva: s'acobla a l'enzim quan el substrat ja forma el complex enzim-substrat inhibit, impedint l'activitat de l'enzim.
Els enzims
Un enzim és un catalitzador, en concret, proteïnes específiques. Es caracteritzen per les seues activitats catalitzadores, ja que permeten augmentar la velocitat i l'especificitat. Molts enzims són proteïnes simples o bé contenen algun component que no intervé en la seua funció; en altres casos, l'enzim és una proteïna conjugada i la part no polipeptídica és essencial per a la seua funció. Hi ha cofactors de dos tipus: activadors inorgànics (ions metàl·lics) i molècules orgàniques complexes (com ATP o NADH).
El centre actiu
És la zona on s'acobla el substrat. És una porció de volum xicoteta, de forma tridimensional còncava. Els enllaços són febles i l'especificitat depèn de la posició exacta (el substrat i el centre no encaixen perfectament).
La temperatura i el pH
A temperatures elevades es desnaturalitzen i detenen la seua activitat enzimàtica. Quant al pH, treballen en un entorn determinat; si t'allunyes del pH òptim, l'eficiència disminueix. Per això, els enzims de l'estómac treballen en pH àcids.
Un enzim al·lostèric
És un enzim l'activitat del qual està regulada mitjançant un centre al·lostèric, que és un lloc diferent del centre actiu de l'enzim, al qual s'uneix un regulador (anomenat regulador al·lostèric) de manera reversible i no covalent.
Localització cel·lular del metabolisme
- Glucòlisi: xitoplasma.
- Descarboxilació oxidativa: matriu mitocondrial.
- Cicle de Krebs: matriu mitocondrial.
- Cadena de transport d'electrons i fosforilació: crestes mitocondrials.
La fosforilació oxidativa
És el principal mitjà de creació d'ATP en els organismes heteròtrofs. Els electrons es transfereixen del NADH fins a l'O2 a través d'una cadena de transport d'electrons o cadena respiratòria. S'oxida l'O2 i el NADH s'oxida cedint els seus electrons a una molècula acceptora que es redueix; aquesta cedeix electrons a un altre acceptor i així fins a l'últim, que cedeix electrons a l'O2. En els eucariotes, la cadena té lloc a la membrana interna dels mitocondris. En aquesta, els transportadors se situen en 4 grups complexos que són proteïnes.
El cicle de Krebs
Consisteix en una ruta cíclica que oxida l'acetil-CoA (que prové de la glicòlisi) i utilitza energia per a produir molècules energètiques. El piruvat és el producte final de la glucòlisi, i partint d'aquí necessita un pas previ de descarboxilació oxidativa.
La fermentació
És un procés molt més simple que la respiració, és anaeròbica. La fermentació i la respiració comencen en la glucòlisi, però el piruvat de la glucòlisi no continua en l'oxidació ni funciona la cadena de transport d'electrons. Tipus principals:
- Làctica: àcid làctic.
- Alcohòlica: etanol (es duu a terme al citosol, l'àcid pirúvic prové de la glucòlisi i s'utilitza en la panificació).
En presència d'oxigen, l'àcid pirúvic passa a la matriu mitocondrial per a ser oxidat al cicle de Krebs fins a CO2 i així obtindre coenzims reduïts (NADH, FADH2) que s'utilitzaran per a obtindre energia en forma d'ATP.
Glicòlisi
És el procés en el qual les cèl·lules, en reaccions que no necessiten oxigen, descomposen la glucosa.
Resum de molècules i balanç energètic
Cadena de transport i molècules
Citosol, membrana externa, espai intermembrana, membrana interna, matriu. NADH/NAD+, FADH2/FAD, O2/H2O, ATP/ADP.
Balanç respiració glucosa
Valors de rendiment energètic global aproximat fins a 32 ATP.
Fases del Cicle de Krebs
- Oxaloacetat: oxidació amb creació de NADH i descarboxilació.
- Citrat: isomerització.
- Producció de NADH.
- Reaccions intermèdies de control.
- GTP/GDP/ADP/ATP: fosforilació a nivell de substrat amb creació de GTP.
- FADH2: oxidació amb creació de FADH2.
- H2O: hidratació.
- NADH: oxidació amb creació de NADH.
Fases de la Glicòlisi (Glucosa 6C)
- ATP/ADP: s'afegeix energia gastant ATP.
- Isomerització.
- ATP/ADP: segona fosforilació.
- Es trenca una molècula de 6 carbonis en 2 de 3.
- Isomerització.
- NAD+/NADH: oxidació amb creació de NADH.
- ATP/ADP: fosforilació a nivell de substrat.
- Isomerització.
- H2O: deshidratació.
- ATP/ADP: pas final amb producció d'ATP.