Metabolisme

Metabolisme

El metabolisme cel·lular és el conjunt de reaccions químiques que es produeixen a l’interior de les cèl·lules i que condueixen a:

-Obtenir matèria per créixer

-Obtenir energia per dur a terme les funcions vitals.

Es poden considerar 2 fases en el metabolisme:

-El catabolisme o degradació de la matèria orgànica.

-L’anabolisme o construcció de matèria orgànica.

Procés en el qual s’allibera energia que s’emmagatzema en enllaços fosfat de l’ATP

Energia: ATP

ATP (adenosin trifosfat) ADP (adenosin difosfat)

-Ribosa (monosacàrid: pentosa)

- Adenina (base nitrogenada)

- Grups fosfat

Energia: Fosfocreatina

- La fosfocreatina s’acumula als músculs i es utilitzada per regenerar l’ATP en casos d’un exercici explosiu intens.

- La creatina resultant es pot regenerar a partir de l’ATP.

Rutes metabòliques

Les reaccions normalment no succeeixen en un pas, sinó en un conjunt de petites reaccions que formen la ruta metabòlica.

Catabolisme

Podem obtenir energia de:- Glúcids- Lípids- Proteïnes

L’obtenció d’energia no és 100% eficient, per això una part de l’energia es perd en forma de calor i contribueix a mantenir la temperatura corporal.

Catabolisme del glúcids

Glucòlisi

Té lloc al CITOPLASMA (sarcoplasma al múscul)

S’obté:

-2 ATP

-2 Hidrògens

Per iniciar el procés cal

energia: se li afegeix un fosfat

a la glucosa i s’obté un

compost de 3C.

El compost de 3C és oxidat a piruvat

El destí del piruvat si hi ha oxigen

Té lloc a la MATRIU MITOCONDRIAL

Per cada acetilCoA s’obtenen:

-1 ATP

- 8 Hidrògens

- 2 CO2

El piruvat s’oxida a acetilCoA, i s’obtenen 2 hidrògens

El piruvat entra a cicle

de Krebs

L’acetilCoA es combina amb un compost de 4C, per formar-

ne un de 6C que serà descarboxilat i deshidrogenat fins a donar CO2 i el compost

inical de 4C

Destí dels hidrògens

Té lloc a la MEMBRANA INTERNA MITOCONDRIAL

Fosforilació oxidativa

-Els hidrògens alliberats poden reduir coenzims com el NAD o el FAD. Aquest coenzim agafa tant l’electró com el protó de l’hidrogen.

-Els electrons es mouen per la cadena de transport d’electrons.

-Els protons són bombejats des de la matriu a la membrana interna mitocondrial, això genera un gradient electroquímic.

-Els protons difonen per la proteïna canal provocant un canvi de conformació de la proteïna de forma que l’ATPasa genera ATP.

-Dins la matriu els electrons i els protons es combinen amb oxigen per forma aigua.

-Per cada NAD s’obtenen 3 ATP i per cada FAD s’obtenen 2 ATP.

Energia obtinguda

CITOPLASMA

-Glucòlisi…………………………………………………………..…. 2 ATP

MITOCONDRI (matriu) (membr. Inter.)

- NAD reduït procedent de la glucòlisi…. 2 NADs reduïts……… 6 ATP

-Àcid pirúvic -> AcetilCoA………………..2 NADs reduïts…….….6 ATP

-Cicle de Krebs…………………………… 6 NADs reduïts….…..18 ATP

…………………………….2 FADs reduïts……… 4 ATP

…………………………….2 GTP ………………. 2 ATP

TOTAL ……………………………………………………………….38 ATP

Respiració sense oxigen

Té lloc al CITOPLASMA (sarcoplasma al múscul)

- Quan durant un exercici la demanda d’oxigen supera el subministrament els hidrògens no poden entrar en la cadena de transport d’electrons per donar ATP.

- Es podrà donar la glucòlisi i el cicle de Krebs i els NADs reduïts es poden oxidar a través de vies catabòliques anomenades fermentacions.

Respiració sense oxigen: Fermentació làctica I

-Es produeixen només 2 molècules d’ATP.

- El lactat o àcid làctic produït s’acumula a la cèl·lula i disminueix el pH, inhibint els enzims que catalitzen les reaccions de la glucòlisi, portant el múscul a un estat de fatiga o aparició de rampes.

-El lactat pot donar lloc a petits cristalls que punxen el múscul i produeixen les tiretes.

Respiració sense oxigen: Fermentació làctica II

-Després de la fermentació anaeròbia, la major part del lactat es torna a convertir en piruvat, el qual amb presència d’oxigen anirà cap a la fosforilació oxidativa. Com a resultat d’això durant el període de recuperació l’entrada d’oxigen és superior a la normal. Aquesta demanda suplementària d’oxigen s’anomena deute d’oxigen.

-Una part del lactat, un cop finalitzat l’exercici, pot ser emmagatzemada al múscul o fetge en forma de glicogen.

-Alguns microorganismes poden fermentar la glucosa o la lactosa per donar àcid làctic (iogurts).

Fermentació alcohòlica

Alguns llevats en condicions anaeròbies redueixen el piruvat a etanol i CO2, utilitzant l’hidrogen del NAD reduït.

Es fa servir a la indústria alimentària per obtenir begudes alcohòliques.

Catabolisme dels lípids

Oxidació d’àcids grassos

Primer té lloc la separació del

glicerol i els àcids grassos

Els àcids grassos es descomponen en una

sèrie de reaccions per generar

compostos de 2C, els quals aniran al cicle

de Krebs: beta-oxidació

Com que els àcids grassos només

poden ser respirats pel cicle de Krebs, només poden fer

servir la respiració aeròbia. No poden ser utilitzats quan no hi ha oxigen

Per una molècula de palmític (C16) s’obtenen 131 ATP

Catabolisme de les proteïnes

Degradació catabòlica dels aminoàcids

En determinades situacions les proteïnes també són susceptibles de produir energia:

- Excés de proteïnes en la dieta.

- Dejuni prolongat en el que el cos fa servir les proteïnes del propi cos.

Grup amino (N)

Grup àcid

PROTEÏNA

El primer que cal fer és eliminar el grup amino

Transaminacions

Les transaminacions són catalitzades per els enzims transaminases.

Es produeix al citosol i als mitocondris de tots els teixits, sobretot el fetge.

El grup amino d’un aminoàcid es transfereix a un cetoàcid per donar

lloc a un nou aminoàcid

Desaminació oxidativa

Es produeix al citosol i als mitocondris del fetge i ronyons.

Se li treu el grup amino, el qual podrà fer-se servir en les transaminacions

El producte resultant entrarà al cicle de

Krebs a diferent nivell en funció de l’aminoàcid

Desaminació oxidativa