1

METABOLISME ANABÒLIC

2

METABOLISME ANABÒLIC

Via constructiva del metabolisme.

Ruta de SÍNTESI de molècules complexes a partir de molècules senzilles.

Etapes (successives):

- ANABOLISME AUTÒTROF: pas de molècules inorgàniques (p.e.: H2O, CO2, NO3,…) a molècules orgàniques senzilles. (p.e: glucosa, glicerina, Aa…)

+ no necessiten matèria orgànica d’altres organismes per viure. Poden colonitzar llocs sense vida.

- ANABOLISME HETERÒTROF: pas de molècules orgàniques senzilles a molècules orgàniques complexes (p.e.: midó, greixos, proteïnes).

+ comú en organismes autòtrofs i heteròtrofs.

3

METABOLISME ANABÒLIC AUTÒTROF

Tipus d’anabolisme autòtrof segons font d’energia utilitzada:

- ANABOLISME FOTOSINTÈTIC (o fotosíntesi): utilitza l’energia lluminosa.

(plantes, algues, cianobacteris i bacteris fotosintètics)

- ANABOLISME QUIMIOSINTÈTIC (o quimiosíntesi): utilitza l’energia despresa en reaccions d’oxidació de compostos inorgànics.

(alguns tipus de bacteris – bacteris quimiosintètics)

4

Conversió de:

E. lluminosa E. química

Emmagatzemada en molècules orgàniques.

Això es realitza en uns orgànuls presents en algunes cèl·lules d’organismes autòtrofs (cianobacteris, algues i vegetals) anomenades CLOROPLASTS.

Es requereixen uns pigments amb capacitat de concentrar l’energia fotònica.

L’ANABOLISME AUTÒTROF: LA FOTOSÍNTESI

Pigments fotosintètics: capten E. lluminosa i la utilitzen per activar electrons fins a arribar a transferir-los a d’altres àtoms.

Recuperació e- perduts:

- Fotosíntesi oxigènica: Descomposició aigua

(H2O – 2H+ + 2e- + O2)

- Fotosíntesi anoxigènica o bacteriana: Descomposició molècules àcid Sulfhídric

(H2S – 2H+ + 2e- + S)

Plantes, algues i cianobacteris

Bacteris porprats i verds del

sofre

L’ANABOLISME AUTÒTROF: LA FOTOSÍNTESI

6

- Orgànuls discoidals d’uns 4-7 µm- Parts:

- Membrana externa

- Membrana interna

- Estroma

- Tilacoides

CLOROPLAST

7

CLOROPLAST

Tilacoides:

- - De grana: apilats- - d’estroma: o de lamel·la, que formen làmines paral·leles

1 cèl·lula:

30-40 cloroplast.

1 mm fulla:

500.000 cloroplasts

8

CIANOBACTERIS

- No tenen cloroplasts

- Tenen tilacoides al citoplasma

BACTERIS QUE FAN LA FOTOSÍNTESI ANOXIGÈNICA

- No tenen cloroplasts

- No tenen tilacoides

- Tenen orgànuls de parets proteiques: CLOROSOMES

BACTERIOCLOROFIL·LA

9

FOTOSISTEMES

- Són proteïnes transmembranals.- + 2 subunitats:

- - centre captador de llum (o antena)

- - centre de reaccióMolècules de pigments

fotosintètics (clorofil·la α, clorofil·la β i carotenoides)

Capten energia

lluminosa i transmeten

aquesta ENERGIA

D’EXCITACIÓ

2 molècules “especials” clorofil·la α – PIGMENT

DIANA

Transmet electrons al PRIMER ACCEPTOR

D’ELECTRONS

Inici reacció

transferpencia

electrons (reacció redox)

10

FOTOSISTEMES

- Hi ha dos tipus:

- Fotosistema I (PSI)- Pigment diana que capta llum de longitud d’ona menor o

igual a 700 nm. (clorofil·la P700)

- - incapaç trencar H20 per aconseguir electrons.

- - Tilacoides estroma

- Fotosistema II (PSII)- Pigment diana que capta llum de longitud d’ona menor o

igual a 680 nm. (clorofil·la P680)

- - pot trencar H20.

- Tilacoides grana.

11

APARELL FOTOSINTETITZADOR

- Hi trobem

- Cadena de molècules transportadores d’electrons.

- Proteïnes ATP-sintetasa.

12

Hi ha dues fases:1. Fase lluminosa o fase tilacoidal: fase de utilització de llum i aigua

2. Fase fosca estromàtica, cicle de Calvin o de reducció del carboni: independent de la llum i utilització de CO2. Síntesi Mat. Org.

De Mat. In.

REACCIÓ

13

REACCIÓ

- Per a una glucosa:

6 CO2 + 12H20 + E. LLUM. C6H12O6 + 6O2 + 6H20

Les dues fases es fan de dia:

- Fase lluminosa (fotoquímica). Tipus:- + transport acíclic d’electrons- + transport cíclic d’electrons

- Fase fosca (Calvin / biosintètica )

14

Processos que s’hi produeixen:

1. Fotòlisi de l’aigua llum

2H2O O2 + 4H+ + 4e-

2. Fosforilació de l’ADP

ADP + Pi ATP + H2O

3. Fotoreducció NADP+

FASE LLUMINOSA (I)ACÍCLICA

(Pàg. 58)

NADP+ + 2H+ 2e- NADPH + H+

video fotosintesi

15

Balanç energètic:

H20 ½ O2 + 2H+ + 2e- 2H+ + 2e- NADPH + H+

FASE LLUMINOSA (I)ACÍCLICA

4 fotons

1,3 (ADP + P) 1,3 ATP NADP+

16

Només hi intervé el FOTOSISTEMA I:

1. Fotòlisi de l’aigua llum

2H2O O2 + 4H+ + 4e-

2. Fosforilació de l’ADP

ADP + Pi ATP + H2O

3. Fotoreducció NADP+

FASE LLUMINOSA (II)CÍCLICA

(Pàg. 58)

NADP+ + 2H+ 2e- NADPH + H+

17

H20 ½ O2 + 2H+ + 2e- 2H+ + 2e- NADPH + H+

FASE LLUMINOSA (II)ACÍCLICA

4 fotons

1,3 (ADP + P) 1,3 ATP NADP+

La seva finalitat és solucionar el dèficit d’ATP:

- Fase llumínica acíclica:- producció:

- 1 NADPH + H+

- 1,3 ATP- Fase fosca:

- consum:- 1 NADPH + H+

- 1,5 ATP

18

PIGMENTS FOTOSINTÈTICS

- Lípids units a Proteïnes.- A les membranes tilacoides.

CLOROFIL·LES PLANTESCAROTENOIDES

FICOCIANINA CIANOBACTERIS I ALGUES VERMELLES FICOERITRINA

BACTERIOCLOROFIL·LA BACTERIS FOTOSINTÈTICS

(Pàg. 60)

19

La fase fosca no es pot produir sinó hi ha els substrats necessaris:

* ATP* NADPH2

* Ribulosa 1-P* CO2

FASE FOSCA

20

No necessita la llum, però si els components fabricats per l’intervenció d’aquesta en la fase lluminosa

Com és un procés de reducció requereix:• Un compost per ser reduit:

CO2

• Un compost que aporti poder reductor: NADPH2

• Energia: ATP• Un compost orgànic on unir el

carboni reduit: ribulosa di fosfat

• Un grup d’enzims (destaca el RUBISCO) solubles en l’estroma

6 Ribulosa + 18 ATP + 12 NADPH2 + 6 CO2 6 C6H12O6 + 6 H2O

6 glucoses 1 glucosa + 6 Ribulosa

FASE FOSCA

21

Es produeix dins de l’ ESTROMA dels cloroplasts.

Síntesi:

1. Fixació CO2

S’uneix a la Ribulosa – 1-5- difosfat (enzim RUBISCO)

Es forma un complex inestable 6C

Es dissocia en 2 molècules 3C

2. Reducció CO2 fixat

Consum ATP i NADPH. Vies:

1. Regeneració Ribulosa 1-5-difosfat - dins del cloroplast

2. Síntesi de MIDÓ, ÁCIDS GRASSOS I AA - dins del cloroplast

3. Síntesi de GLUCOSA i FRUCTOSA - fora del cloroplast

FASE FOSCA - CICLE DE CALVIN

(Pàg. 61)

video fotosíntesi fosca

22

MER d’un estoma d’una fulla obert permet la entrada de CO2, sortida de O2 però amb pèrdua d’aigua per transpiració

Parènquima de reserva: midóParènquima fotosintètic

FOTOSÍNTESI

23

- En climes càlids i secs.

- Es tanquen estomes.

- O2 agafa grans concentracions RUBISCO

FOTORESPIRACIÓ

El RUBISCO (ribulosa bis fosfat carboxilasa oxidasa) pot provocar una oxidació de matèria ja formada alliberant CO2 i fabricant ATP. Això pot disminuir un 50% la producció de glucosa en alguns vegetals no tropicals disminuint el rendiment fotosintètic.

24

FOTORESPIRACIÓ - PLANTES C4

Ruta HATCH –SLACK

Hi ha 2 cloroplasts:

- Uns a les cèl·lules internes- Altres al mesòfil:

- Molècula acceptora de CO2 - PEP (àcid fosfoenolpirúvic)

- Enzim: FOSFOENOL-PIRUVAT-CARBOXILASA

L’enzim no es veu afectat per alta concentració O2.

25

FOTORESPIRACIÓ - PLANTES C4

26

A. Intensitat lluminosaB.[CO2]C.Hores de llumD.TemperaturaE. Color de la llumF. Presència de H2OG.[O2]

FACTORS QUE INFLUEIXEN

27

28

QUIMIOSINTESI

Sintetitza ATP a partir d’oxidació de subst. Inorgàniques.

- QUIMIOAUTÒTROFS / QUIMIOLITÒTROFS

Bacteris

- majoria: descomposició mat. Org.- NH3 NO3

-

- H2S SO42-

Tanquen CICLES BIOGEOQUÍMICS

29

QUIMIOSINTESI

Fases:

1. Obtenció ATP i coenzim reduït (NADH , en comptes de NADPH)1. Fosforilació oxidativa2. Transport invers electrons (per obtenir NADH)

2. Ús ATP i NADH per sintetitzar comp. Org. A partir subst. Inorg.1. Vies metabòliques igual que fase fosca fotosíntesi

30

QUIMIOSINTESI

Tipus:

1. Bacteris incolors del sofre

2. Bacteris del nitrogen

1. Bacteris nitrosificants

2. Bacteris nitrificants

3. Bacteris del ferro

4. Bacteris de l’hidrogen