Metabolisme Cel·lular: Catabolisme, Anabolisme i Fotosíntesi

Producció d'energia i catabolisme cel·lular

Les reaccions tenen lloc una rere l'altra, cadascuna per un enzim distint.

• Transport de H: El $NAD^+$ actua com a transportador de H.
• Cadena transportadora d'electrons: El coenzim $NADH$ no passa directament els electrons a l'oxigen, sinó que passa a una cadena transportadora d'electrons. L'energia que s'allibera s'aprofitarà per a fosforilar l'$ADP$ a $ATP$, gràcies a l'enzim $ATP$ sintasa.

La glucòlisi

Procés de conversió de glucosa a àcid pirúvic. La glucosa s'uneix en 2 molècules d'àcid pirúvic i l'energia alliberada s'utilitza per sintetitzar 2 molècules d'$ATP$ mitjançant la fosforilació a nivell de substrat (1 molècula que té un grup fosfat el cedeix a un $ADP$ per formar $ATP$).

Consta de 9 etapes dividides en dues fases:

1. Consum d'energia: Es consumeix 1 glucosa i 2 $ATP$, i es formen 2 gliceraldehid-3-fosfat.
2. Producció d'energia: Per cada $G3P$ es formen 2 $ATP$ i es genera 1 àcid pirúvic. Per 1 glucosa s'obtenen 4 $ATP$ i 2 àcids pirúvics (balanç net de 2 $ATP$).

El cicle de Krebs (CK)

L'àcid pirúvic entra per transport actiu al mitondri, on un enzim el transforma en acetil-CoA. Perd 1 $CO_2$ i 2 $H$ (que són acceptats per un $NAD^+$ per formar $NADH + H^+$). El grup acetil s'uneix a un coenzim A ($acetil-CoA$), s'incorpora al cicle de Krebs i transfereix el grup acetil a un àcid oxalacètic que formarà un àcid cítric.

Després, es degrada el grup acetil en 2 molècules de $CO_2$ i $H$, i es regenera l'àcid oxalacètic. En cada volta del cicle es genera 1 $GTP$, 3 $NADH$ i 1 $FADH_2$. El balanç energètic directe és baix.

Cadena transportadora d'electrons (CTE)

Es s'oxiden els coenzims reduïts i se sintetitza $ATP$.

• Transport d'electrons: Sèrie de molècules proteiques englobades de forma ordenada. Els electrons que entren a la CTE procedeixen del $NADH$ i $FADH_2$, que en cedir-los juntament amb protons passen a ser els coenzims oxidats.
• La cadena respiratòria: Està formada per 6 compostos: 4 són complexos proteics englobats a la membrana, el cinquè és una molècula lipídica que transporta electrons del complex 1 i 2 al 3, i l'últim és una proteïna (el citocrom C), situat a la cara interna de la membrana, que comunica el complex 3 amb el 4.

L'Anabolisme cel·lular

Via constructiva del metabolisme, síntesi de molècules complexes a partir de molècules més senzilles.

Tipus de nutrició

• Autòtrofs: Pas de molècules inorgàniques a orgàniques (glucosa).
  - Fotosintètics: Utilitzen energia lluminosa (plantes, algues, bacteris, cianobacteris).
  - Quimiosintètics: Energia procedent de les reaccions d'oxidació de compostos inorgànics (només bacteris quimiosintètics).
• Heteròtrofs: Transformació de molècules orgàniques senzilles en altres de més complexes (midó, greixos).

La fotosíntesi

Conversió de l'energia lluminosa en energia química gràcies als pigments fotosintètics, que són capaços de captar l'energia lluminosa i utilitzar alguns dels seus electrons per transferir-los a altres àtoms.

• Fotoxigenèsica: Els electrons s'obtenen d'una molècula d'aigua que es descompon.
• Fotoanoxigènica: Els electrons s'obtenen de la descomposició d'àcid sulfhídric.

Estructures fotosintètiques

En les plantes, la fotosíntesi es realitza als cloroplasts, concretament al seu estroma i als tilacoides (saculars on es troben els pigments fotosintètics).

Els cianobacteris no tenen cloroplasts, però sí tilacoides al citoplasma amb els pigments fotosintètics. Els bacteris que fan la fotosíntesi anoxigènica no tenen cloroplasts ni tilacoides; tenen paret proteica i clorosomes.

Pigments fotosintètics

• Clorofila: Un anell porfirínic amb un àtom de magnesi al centre, associat a un metanol i un alcohol anomenat fitol.
  - Clorofila a (absorbeix a 683 nm).
  - Clorofila b (absorbeix a 660 nm).
• Carotenoides: Són isoprenoides i absorbeixen llum de 440 nm (inclouen els carotens i les xantofil·les).

Fotosistemes

Complex format per proteïnes transmembranoses que contenen pigments fotosintètics i formen dues subunitats funcionals: el complex captador de llum o antena, i el centre de reacció.

• Complex antena: Conté molècules de pigments fotosintètics que capten l'energia lluminosa, s'exciten i transmeten l'energia d'una molècula a una altra fins que la lliuren al centre de reacció.
• Centre de reacció: Té un pigment diana que rep l'energia captada pels pigments anteriors, transfereix els seus electrons a una molècula anomenada acceptora d'electrons. El pigment diana és capaç d'iniciar una reacció de transferència d'electrons i recuperar els electrons perduts a partir d'una altra molècula anomenada primer donador d'electrons.