Catabolisme I Anabolisme

7. Mitocondris

→ → →

Orgànuls comuns en la majoria de cèl.lules eucariotes S’hi du a terme el metabolisme respiratori aerobi, la finalitat del qual es l’obtenció d’energia. Apareixen en nombre variable segons el tipus cel.lular. Estructura i composició dels mitocondris:

○

➢

Membrana tilacoidal externa.

 Membrana unitària contínua  Conté proteïnes amb activitat enzimàtica i purines. ➢

Espai perimitocondrial  Es localitza entre ambdues membranes mitocondrials

➢

Espai mitocondrial interna

 Estructura trilaminar que presenta nombroses crestes mitocondrials que s’introdueixen en la matriu.  Manca de colesterol.  És + impermeable als ions que la membrana externa.  S’hi troben les cadenes de transport electrònici enzims com l’ATPasa (partícules elementals F1). ○

Funcions  Fosforilació oxidativa

 El NADH + H+ i el ➢

FADH2 originats en la matriu són els donadors d’electrons en la cadena transportadora.

Matriu mitocondrial

 Conté ADN mitocondrial circular, ARN i ribosomes.  Diversos enzims responsables del cicle de Krebs i transportadors d’electrons  Funció dle smitocondris  Obtindre energia per a la cèl.lula ○

Funcions:  B- oxidació dels àcids grassos

 Descarboxilació oxidativa de l’àcid pirúvic  El cicle de krebs  La síntesi de proteïnes mitocondrials ➢ Gènesi dels mitocondris



Es divideixen de manera independent en l’interior de la cèl.lula : bipartició, estrangulació i gemmació.

16. Catabolisme La seua finalitat és:



Proporcionar energia utilitzable per a la cèl.lula.

– –   1.

El catabolisme és 1 procés de degradació oxidativa de molècules orgàniques, la finalitat primària del qual és l’obtenció d’energia que serà utilitzada per la cèl.lula en la formació d’enllaços fosfat presents en la molècula d’ATP. Oxidació = guany d’àtoms d’oxigen, pèrdua d’àtoms d’H+ / electrons

Poder reductor : serà emprat en processos anabòlics Precursors metabòlics: molècules senzilles a partir de les quals la cèl.lula fa la biosíntesi dels seus components.

Oxidació dels compostos biològics 

Mitjançant fermentació



Oxidació incompleta dels compostos orgànics en el qual l’acceptor final d’electrons és 1 altre compost orgànic.



L’ATP es forma per fosforilació a nivell de substrat: 1 grup fosfat d’alta energia és transferit a l’ADP per a formar ATP en 1 reacció química.

 

Mitjançant la respiració cel.lular

 

 

2.

Té lloc al citoplasma.

Procés d’oxidació completa de compostos orgànics en el qual l’acceptor final dels electrons és 1 compost inorgànic. Si és l’oxigen = respiració aeròbia / qualsevol altre= respiració anaeròbia L’ATP es forma per fosforilació associada a 1 gradient quimniosmòtic = fosforilació oxidativa: l’energia alliberada pel transport electrònic , fet a favor de potencials d’oxidació-reducció, és adaptada a la fosforilació de l’ADP. Mitocondris

Catabolisme de glúcids Glucòlisi:



→ → → → → → 

Ruta metabòlica per la qual es forma piruvat i ATP Té lloc al citoplasma cel.lular La síntesi de L’ATP té lloc mitjançant fosforilacions a nivell de substrat La seua eficàcia energètica és baixa No requereix presència d’oxigen Subministra a la cèl.lula 6 precursors metabòlics.

Etapes:

➢ Etapa de fosforilació que requereix aportació energètica

– –

Consisteix en la conversió de la molècula de glucosa en 2 molècules de gliceraldèhid - 3 fosfat (3C). Perquè l’escissió de l’esquelet carbonat puga produir-se, caldrà activar la molècula mitjançant fosforilacions = consumir 2 ATP

➢ Etapa d’oxidació que requereix energia i poder reductor.

– ➢

Etapa oxidativa on s’aconsegueix obtindre 1 molècula d’ATP i 1 de poder reductor (NADH) per cada molècula de 3C

Etapa en què es restitueix a la cèl.lula l’ATP consumeixen en la primera fase

–

Reconstitució de les molècules d’ATP consumides durant la 1a etapa i síntesi dels producte final de la glusòlisi: piruvat.

 Rendiment energètic de la glucòlisi:

➢

2 molècules d’ATP/ NADH per molècula de glucosa.



La Fermentació → →

Els substrats són glúcids, glucosa. Les fermentacions dels glúcids comencen en la glucòlisi.

→

La via glucolítica quedaria interrompuda al poc de temps atés que com no hi ha cadena respiratòria, el NAD+ utilitzat no es recupera.

→

La solució és la regeneració del NAD+ adaptant l’oxidació del NADH a la reducció del piruvat format en la glucòlisi.

→ →

Etapa d’oxidació de la glucosa fins al piruvat. Es consumeix NAD+ i es produeix NADH.

 2 Etapes: Etapa de reducció del piruvat per s donar els productes finals. Es genera el NAD+

 Tipus: ➢ Fermentació làctica

–

Degradació fermentativa de la glucosa a lactat ( únic producte = homolàctica / lactat i + productes = heterolàctica)

–

Rendiment: 2 d’ATP/glucosa.

–

Pròpia dels bacteris làctics.

Cicle de Cori:

○

➢ ➢

El múscul obté ATP a partir de la glucolisi.

➢

El fetge sintetitza glucosa de nou a partir de lactat en la ruta gluconeogènica.

En situacions d’exercici intens, amb 1 aportació de O2 + baixa del necessari, les cèl.lules musculars duen a terme la fermentació làctica del piruvat = lactat. ➢ Aquest es transportat per la circulació i captat pel fetge.

➢ Fermentació alcohòlica



–

Degradació de la glucosa a etanol

–

S’origina Co2

–

Rendiment: 2 ATP

–

Fermentació pròpia dels rents.

La respiració aeròbica

→ →

Respiració: conjunt de processos catabòlics que tenen lloc després de la glucòlisi.

Respiració aeròbica: oxidació total del piruvat. → Els electrons obtinguts de la glucosa són cedits a l’oxigen 

Etapes:

➢

Formació de l’acetil-CoA,

–

Piruvat (3C) és conduït des del citoplasma fins a l’interior del mitocondri.

–

Perquè puga entrar en el cicle de Krebs a de sofrir 1 descarboxilació oxidativa ( pèrdua de CO2) i convertir-se en Acetil-CoA (3C)

○ ○ ➢

S’allibera 1 CO2 Síntesi d’1 molècula de NADH.

Cicle de Krebs/ Cicle dels àcids tricarboxílics

–

Procés que té lloc en la matriu mitocondrial

–

1volta =

○

S’obté poder reductor: 3 de NADH i 1 de FADH2, que permeten posteriorment la formació d’ATP en la fosforilació oxidativa.

○ ○

2 de CO2 /Acetil – CoA Obtenció d’energia en forma de GTP (per fosforilació a nivell de substrat) que es convertirà en ATP.

–

És 1 via amfibòlica: resulta clau en els procesos catabòlics com en els anabòlics.

➢ Fosforilació oxidativa

➢ ➢ ➢ 

Mecanisme de síntesi d’ATP en la respiració Té lloc en la membrana mitocondrial interna. Reacció de síntesi és endergònica, l’energia es subministrada pel transport dels electrons i per la formació d’1 gradient de protons en la membrana mitocondrial interna.

Transport electrònic.

– –

Els electrons presents en el NADH i FADH2 són cedits a unes molècules transportadores i passen d’unes a les altres a favor d’1 gradient de potencials d’oxidoreducciófins a 1 compost acceptor: O2 En aquest descens a nivells energètics + baixos = allibera energia que s’empra per a establir 1 gradient quimioosmòtic entre els 2 costats de la membrana.

○ ○

La cadena transportadora d’electrons està formada per: 1 conjunt de molècules associades a la membrana interna, capaces de reduir-se (guanyar electrons) i oxidar-se ( perdre electrons).

○

Transportadors d’electrons estan organitzats en 4 complexos supramoleculars inserits en la membrana interna:  Complex NADH –deshidrogenasa mitocondrial  Ubiquinona

 

Complex citocrom b-c Complex citocromooxidasa: trasnefereix els electrons a l’oxigen molecular i forma aigua.

Formació del gradient quimiosmòtic –

L’energia que els electrons van perdent en passar per aquestes molècules transportadores s’empra per a bombar protons a través de la membrana interna , que s’acumulen en l’espai intermembranós = potencial elèctric = gradient electroquímic de protons : emmagatzemament temporal d’energia denominada força protó – motriu.

síntesi d’ATP – – →

En la membrana mitocondrial interna estan situats ens enzims ATPases, proteïnes transmembranals que contenen 1 canal a l’interior, a través del qual els protons poden tornar a la matriu mitocondrial. El pas dels protons dissipa el gradient electroquímic i l’energia emmagatzemada = fosforilació de l’ATP = ATP.

Rendiment energètic de la respiració aeròbica: CoA = 24 ATP 



1 Acetil –CoA = 12 ATP; 1 molècula de Glucosa = 2 Acetil –