Inici / Apunts / Biologia /

Introducció al Metabolisme Cel·lular: Catabolisme i Anabolisme

Biologia5,87 KB

Metabolisme Cel·lular

Catabolisme i Anabolisme

El catabolisme és un conjunt de reaccions químiques que alliberen energia. Són reaccions de degradació i oxidació que generen productes com l'àcid pirúvic, CO₂, H₂O, entre d'altres. L'anabolisme, en canvi, consumeix energia i inclou reaccions de síntesi i reducció en diversos processos.

ATP

L'ATP (Adenosina Trifosfat) és la principal molècula energètica de la cèl·lula. La seva hidròlisi allibera energia: ATP + H₂O = AMP + Pi + energia (7,3 kcal/mol). La síntesi d'ATP es produeix de dues maneres:

  • Fosforilació: a partir de l'energia alliberada durant la glucòlisi i el cicle de Krebs.
  • ATP-sintetasa: mitjançant enzims anomenats ATP-sintetasa.

Tipus de Metabolisme

Segons la font d'energia i carboni, existeixen quatre tipus de metabolisme:

  • Fotoautòtrof: CO₂ i llum (algues, plantes).
  • Fotoheteròtrof: matèria orgànica i llum (bacteris vermells).
  • Quimioautòtrof: CO₂ i energia química (bacteris).
  • Quimioheteròtrof: matèria orgànica i reaccions químiques (animals).

Enzims

Els enzims són catalitzadors biològics que acceleren les reaccions químiques sense consumir-se. Presenten les següents característiques:

  • Són molt específics.
  • Són molt actius.
  • Actuen a temperatures ambientals.
  • Tenen un pes molecular elevat.

Segons la seva estructura, es classifiquen en:

  • Enzims estrictament proteics.
  • Holoenzims (formats per una part proteica i una no proteica).

Factors que afecten l'activitat enzimàtica

  • pH.
  • Temperatura.
  • Inhibidors:
    • Irreversibles: causen danys permanents a l'enzim.
    • Reversibles:
      • Competitius: s'uneixen temporalment al lloc actiu de l'enzim.
      • No competitius: s'uneixen a l'enzim en un lloc diferent al lloc actiu i impedeixen la unió del substrat.

Enzims al·lostèrics

Poden adoptar dues formes: configuració activa i configuració inactiva. Estan formats per diverses subunitats anomenades pròtoms.

Disposició espacial dels enzims

  • Compartimentació: separa amb membranes els llocs on es duen a terme les vies metabòliques.
  • Complex multicromàtic: diversos enzims que actuen successivament en una via.
  • Inclusió de membranes: alguns enzims i complexos multienzimàtics estan englobats ordenadament a les membranes.

Vitamines

Les vitamines són essencials per al funcionament del metabolisme. Es classifiquen en:

  • Liposolubles:
    • Vitamina A: per a la vista.
    • Vitamina D: absorció de calci.
    • Vitamina E: antioxidant.
    • Vitamina K: coagulació de la sang.
  • Hidrosolubles:
    • Vitamina C: intervé en la síntesi del col·lagen.
    • Vitamines del grup B (B1, B2, B3, B5, B6, B8, B9, B12): cada una té una funció específica.

Nomenclatura i Classificació dels Enzims

  • Oxidoreductases: catalitzen reaccions d'oxidació o reducció.
  • Transferases: transfereixen radicals d'un substrat a un altre.
  • Hidrolases: trenquen enllaços mitjançant la hidròlisi.
  • Liases: separen grups sense hidròlisi i creen enllaços dobles o afegeixen grups com CO₂, H₂O o NH₃.
  • Isomerases: catalitzen reaccions d'isomerització.
  • Ligases o sintetases: uneixen molècules utilitzant ATP.

Catabolisme

Hi ha dos tipus de catabolisme:

  • Respiració (amb cadena transportadora d'electrons):
    1. Glucòlisi.
    2. Cicle de Krebs.
    3. Cadena transportadora d'electrons.
  • Fermentació (sense cadena transportadora d'electrons):
    1. Glucòlisi.
    2. Conversió de l'àcid pirúvic en altres productes.

Respiració de Glúcids

1. Glucòlisi

La glucosa es transforma en 2 molècules d'àcid pirúvic, generant 2 ATP i 2 NADH + H⁺.

2. Cicle de Krebs

Per cada molècula d'acetil-CoA que entra al cicle, es generen 12 ATP, 3 NADH + H⁺, 1 FADH₂ i 2 CO₂.

3. Cadena Transportadora d'Electrons

Els electrons del NADH i FADH₂ es transfereixen a través d'una cadena de proteïnes, alliberant energia que s'utilitza per a bombejar protons (H⁺) a l'espai intermembranós. Aquests protons retornen a la matriu mitocondrial a través de l'ATP-sintetasa, generant ATP.

Fosforilació Oxidativa

L'ATP-sintetasa, un complex enzimàtic, utilitza el flux de protons per a sintetitzar ATP a partir d'ADP i Pi.

Balanç Energètic de la Respiració de la Glucosa

  • Citoplasma (glucòlisi): 2 ATP.
  • Mitocondris (matriu): 2 GTP (del cicle de Krebs).
  • Espai intermembranós: 34 ATP (de la cadena transportadora d'electrons i la fosforilació oxidativa).

Catabolisme de Lípids

Els lípids, com els triglicèrids, es degraden en àcids grassos i glicerol. El glicerol entra a la glucòlisi, mentre que els àcids grassos pateixen la β-oxidació, un procés que genera acetil-CoA, NADH + H⁺ i FADH₂. L'acetil-CoA entra al cicle de Krebs i la cadena transportadora d'electrons per a generar ATP.

Balanç Energètic del Catabolisme d'un Àcid Gras de 16C

  • Entrada al mitocondri: -2 ATP.
  • β-oxidació: 129 ATP.
  • Total: 127 ATP.

Descarregar

PDF Word HTML