Enzims

1. Unitat 1 : El metabolisme cel·lular i els enzims Unitat 2 : El catabolisme Unitat 3 : L‘anabolisme autòtrof Tema 4 : L‘anabolisme heteròtrof

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.

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

8. Des d’un punt de vista energètic es poden dividir en: * Endergòniques : necessiten d’una prèvia hidròlisi d’ATP. Són de síntesi o anabòliques. * Exergòniques : Una vegada finalitzades desprenen energia (ATP). Són catabòliques o de degradació i es produeixen de forma espontània. L’ATP pot viatjar lliurement pel citoplasma. 2. Tipus de reaccions químiques cel·lulars

9. * Endergòniques : necessiten d’una prèvia hidròlisi d’ATP. Són de síntesi o anabòliques. 2. Tipus de reaccions químiques cel·lulars

11. 3. Els enzims Les molècules orgàniques, amb una estructura interna de carboni, són molt estables i no reaccionen entre elles. Per això necessitem l’activitat enzimàtica Classificació segons el lloc d’acció: * Enzims de membrana : D’origen bacterià, típics de mesosomes o membranes internes: - Enzims mitocondrials (crestes) - Enzims cloroplasmàtics tilacoidals · ATP sintetasa · Citocroms (transportadors e - ) · Deshidrogenases del NADH 2 , etc. * Enzims globulars solubles : actuen en medis fluids (citoplasma, matriu, estroma o en el medi extracel·lular)

12. 3. Els enzims ATP: hexosa fosfo transferasa Nom sistemàtic: Donador Acceptor Grup transferit EC 2.7.1.1 Número sistemàtic Enzyme Comission Grup Subgrup Sub-subgrup Enzim Nom comú: Hexokinasa

13. 3. L’activitat enzimàtica 3. 1. Mecanisme d’acció L’especificitat fa que l’enzim E s’uneixi al substrat S com CLAU-PANY. L’unió es realitza en el centre actiu (part de l’estructura terciària proteica) formant-se el complex enzim-substrat . Com l’enzim s’allibera intacte, únicament fa falta una petita quantitat. Hi ha diferències en quan l’especificitat, que pot ser molt alta (un enzim únicament actua sobre un substrat), o baixa (actua sobre un conjunt de substrats semblants)

14. 3. L’activitat enzimàtica 3.5. Factors que influeixen en l’activitat enzimàtics: c oncentració d’enzim v [E] . . . . . . . . . . . Els enzims segueixen una cinètica lineal

15. 3. L’activitat enzimàtica 3.5. Factors que influeixen en l’activitat enzimàtics S P Cicle catalític d’un enzim Una cinètica lineal implica un procés regeneratiu, cíclic E E-S E-P P

16. 3. L’activitat enzimàtica 3.5. Factors que influeixen en l’activitat enzimàtics: Concentració de substrat K m V max

17. 3. L’activitat enzimàtica 3.5. Factors que influeixen en l’activitat enzimàtics: pH v pH pH òptim: punt isoelèctric pH de desnaturalització Això condiciona el lloc on es produeixen les reaccions

18. 3. L’activitat enzimàtica 3.5. Factors que influeixen en l’activitat enzimàtics: t emperatura v Temperatura Temperatura òptima Tª de desnaturalització Tª d’inactivitat per immobilitat molecular A determinades temperatures, els enllaços que estabilitzen l’estructura terciària es trenquen i canvia la conformació espacial que permet realitzar la funció.

19. 3. L’activitat enzimàtica 3.5. La inhibició dels enzims Inhibidor: Efector que fa que disminueixi l’actividad enzimàtica, a través d’interaccions amb el centre actiu o altres centres específics (alostèrics). Aquesta definició exclou tots aquells agents que inactivan a l’enzim a través de desnaturalizació de la molècula enzimàtica D’aquesta forma, hi haurà dos tipus d’inhibidors: I. Isostèrics : fan la seva acció sobre el centre actiu II. Al·lostèrics : fan la seva acció sobre una altra part de la molècula, causant un canvi conformacional amb repercusió negativa en l’activitat enzimàtica.

20. 4. Els cofactors i els coenzims a). Cofactor inorgànic Els cofactors enzimàtics solen ser molècules complexes, que el nostre organisme no pot sintetitzar, en general. Poden ser ions o molècules orgàniques Per aquesta raó molts cofactors enzimàtics cal que siguin, tot o en part, ingerits amb la dieta; molts d’ellos són, en conseqüència, vitamines . (Ni tots els cofactors són vitamínics ni totes les vitamines són cofactors enzimàtics)

21. 4. Els cofactors i els coenzims b). Coenzims NAD Coenzims d’oxidoreducció : transporten àtoms d’hidrogen o electrons. Destaquen: NAD, NADP, FAD i els citocroms NADP +

22. 4. Els cofactors i els coenzims FMN Flavina

23. 4. Els cofactors i els coenzims Citocromo C Aquesta molècula està associada a la cadena respiratòria en els mitocondris

24. 4. Els cofactors i els coenzims Coenzim A Coenzims de transferència : transporten grups funcionals d’una molècula a l’altra. El Coenzim A transporta grups acil: -CH3-COOH

25. 6. Tipus d’enzims 1. Oxidoreductases Són les que duen a terme l’oxidació o reducció de les substàncies gràcies a la transferència d’electrons o d’àtoms d’hidrogen. Tipus diferents: 1. Deshidrogenases 2. Oxidases 3. Peroxidases 4. Oxigenases 5. Hidroxilases 6. Reductases

26. 6. Tipus d’enzims 1. Oxidoreductases A red + B ox A ox + B red A : és el reductor o donador electrònic; en el curs de la reacció s’oxida (perd electrons) B : és l’oxidant o acceptor electrònic; en el curs de la reacció es redueix (guanya electrons)

27. 6. Tipus d’enzims 2. Transferases Catalitzen reaccions de transferència de grup: A-X + B A + B-X Donador : Acceptor - Grup transferit - transferasa ATP: D-Hexosa Fosfotransferasa EC 2.7.1.1 Nom comú: hexokinasa 2.1.-.- Grupos monocarbonados 2.2.-.- Grupos aldehido o ceto 2.3.-.- Aciltransferasas 2.4.-.- Glicosiltransferasas 2.5.-.- Alquil- o Ariltransferasas 2.6.-.- Grupos nitrogenados 2.7.-.- Grupos fosfato 2.8.-.- Grupos sulfato Grups de transferència

28. 6. Tipus d’enzims 3. Hidrolases Catalitzen reaccions d’hidròlisi A-B + H 2 O A-OH + H-B No es solen utilitzar noms sistemàtics en les hidrolases. Moltes d’elles conserven el nom primitiu: Tripsina, Pepsina, Papaina, etc.

29. 6. Tipus d’enzims 4. Liases Catalitzen reaccions reversibles d’adicció d’un grup a un doble enllaç: A=B + X AXB - Descarboxilases - Aldolases - Anhidrasa carbónica - Adenilato ciclasa

30. 6. Tipus d’enzims 5. Isomerases Catalitzen reaccions d’isomerització Algunes reaccions isomeràsiques: - Racemases - Oxidorreductases intramoleculars - Mutases o transferases intramoleculares

31. 6. Tipus d’enzims 6. Ligases Catalitzen la unió de dos grups químics a expenses de l’hidròlisi d’un enlllaçe d’alta energia. A + B + ATP A-B + ADP + P i O bé C + D + ATP C-D + AMP + PP i - Aminoacil-tRNA sintetases - Glutamina sintetasa - Carboxilases