metabolism intermediar

1

METABOLISM INTERMEDIARMETABOLISM INTERMEDIARMETABOLISM INTERMEDIARMETABOLISM INTERMEDIAR

NONOŢIUNI INTRODUCTIVEŢIUNI INTRODUCTIVENONOŢIUNI INTRODUCTIVEŢIUNI INTRODUCTIVE Organismele vii realizează un schimb continuu de Organismele vii realizează un schimb continuu de energie şi informaţie cu mediul extern – sisteme deschiseenergie şi informaţie cu mediul extern – sisteme deschise

Ansamblul reacţiilor chimice care asigură acest proces Ansamblul reacţiilor chimice care asigură acest proces = = metabolismul substanţelor şi al energieimetabolismul substanţelor şi al energiei Metabolismul intermediarMetabolismul intermediar se referă la căile se referă la căile metabolice şi semnifică faptul că metabolismul are loc metabolice şi semnifică faptul că metabolismul are loc prin secvenţe de reacţiiprin secvenţe de reacţii Metabolismul intermediarMetabolismul intermediar are loc cu formarea unui are loc cu formarea unui număr mare de produşi intermediarinumăr mare de produşi intermediari

Compuşii chimici transformaţi în cursul acestor reacţii Compuşii chimici transformaţi în cursul acestor reacţii == metaboliţimetaboliţi

2


NONOŢIUNI INTRODUCTIVEŢIUNI INTRODUCTIVENONOŢIUNI INTRODUCTIVEŢIUNI INTRODUCTIVE Metabolismul intermediarMetabolismul intermediar cuprinde:cuprinde:

refacerea permanentă a componentelor refacerea permanentă a componentelor organismului pierdute ca urmare a activităţii sale organismului pierdute ca urmare a activităţii sale vitalevitale

Metabolismul intermediarMetabolismul intermediar este alcătuit din:este alcătuit din:

asigurarea energiei necesare pentru formarea asigurarea energiei necesare pentru formarea substanţelor proprii organismuluisubstanţelor proprii organismului

anabolismanabolism

catabolismcatabolism

- constă în - constă în absorbţia, asimilareaabsorbţia, asimilarea de către organism a de către organism a substanţelor din mediul înconjurător în scopul substanţelor din mediul înconjurător în scopul sintezei sintezei compuşilor săi structuralicompuşilor săi structurali- constă în - constă în descompunereadescompunerea substanţelor ce alcătuiesc substanţelor ce alcătuiesc organismul, în organismul, în eliminareaeliminarea produşilor acestor produşilor acestor descompuneri din organismdescompuneri din organism

3


NONOŢIUNI INTRODUCTIVEŢIUNI INTRODUCTIVENONOŢIUNI INTRODUCTIVEŢIUNI INTRODUCTIVE AnabolismAnabolism

CatabolismCatabolism

- reprezintă - reprezintă sinteza sinteza enzimatică a moleculelor relativ mari enzimatică a moleculelor relativ mari (macromolecule) din precursori simpli (macromolecule) din precursori simpli

- reprezintă descompunerea enzimatică a - reprezintă descompunerea enzimatică a macromoleculelor hranei (zaharuri, lipide proteine)macromoleculelor hranei (zaharuri, lipide proteine)

sinteza polizaharidelor din sinteza polizaharidelor din momonnozaharideozaharide sinteza lipidelor din acizi graşi şi sinteza lipidelor din acizi graşi şi alcoolialcooli sinteza proteinelor din aminoacizisinteza proteinelor din aminoacizi

- necesită un aport de energie furnizată de ATP - necesită un aport de energie furnizată de ATP

- se desfăşoară cu precădere pe seama reacţiilor de - se desfăşoară cu precădere pe seama reacţiilor de hidroliză şi oxidare – procese ce furnizează energiehidroliză şi oxidare – procese ce furnizează energie

4


NONOŢIUNI INTRODUCTIVEŢIUNI INTRODUCTIVENONOŢIUNI INTRODUCTIVEŢIUNI INTRODUCTIVE Catabolismul şi anabolismulCatabolismul şi anabolismul

decurg simultan în celule şi sunt strâns legate decurg simultan în celule şi sunt strâns legate între eleîntre ele decurg în compartimente celulare diferite – decurg în compartimente celulare diferite – degradarea în mitocondrii şi sinteza în citoplasmădegradarea în mitocondrii şi sinteza în citoplasmă

Există o mare varietate de căi anabolice şi cataboliceExistă o mare varietate de căi anabolice şi catabolice

căi linearecăi lineare căi ciclicecăi ciclice

cicluri metabolice cicluri metabolice întrepătrunseîntrepătrunse căi cu una sau mai multe căi cu una sau mai multe bifurcaţiibifurcaţii

5


NONOŢIUNI INTRODUCTIVEŢIUNI INTRODUCTIVENONOŢIUNI INTRODUCTIVEŢIUNI INTRODUCTIVE Fiecare reacţie enzimatică de transformare a unei Fiecare reacţie enzimatică de transformare a unei substanţe într-un proces metabolic este însoţită de o substanţe într-un proces metabolic este însoţită de o transformare de energietransformare de energie În unele etape ale catabolismului energia chimică este În unele etape ale catabolismului energia chimică este depozitată (de regula sub formă de ATP)depozitată (de regula sub formă de ATP)

ProceseProcese

În anumite etape ale anabolismului energia chimică În anumite etape ale anabolismului energia chimică este consumatăeste consumată

endergoniceendergonice

exergoniceexergonice - procese care decurg cu - procese care decurg cu eliberare de energieeliberare de energie

- procese care decurg cu consum - procese care decurg cu consum de energiede energie

6


NONOŢIUNI INTRODUCTIVEŢIUNI INTRODUCTIVENONOŢIUNI INTRODUCTIVEŢIUNI INTRODUCTIVE Organismele care sunt capabile să-şi sintetizeze Organismele care sunt capabile să-şi sintetizeze compuşii organici proprii organismului din compuşi compuşii organici proprii organismului din compuşi anorganici = anorganici = autotrofeautotrofe

Celelalte organisme ce necesită compuşi organici gata Celelalte organisme ce necesită compuşi organici gata sintetizaţi sintetizaţi = = heterotrofeheterotrofe

- plantele şi algele - plantele şi algele verzi verzi

- energia pătrunde în organism sub formă de - energia pătrunde în organism sub formă de cuante de luminăcuante de lumină

- bacterii nitrificatoare fixatoare de azot - bacterii nitrificatoare fixatoare de azot

- animalele- animalele

- majoritatea microorganismelor (bacterii, drojdii, - majoritatea microorganismelor (bacterii, drojdii, mucegaiuri) mucegaiuri) - energia pătrunde, în special, sub forma energiei - energia pătrunde, în special, sub forma energiei legăturilor chimice ale compuşilor organicilegăturilor chimice ale compuşilor organici

7


NONOŢIUNI INTRODUCTIVEŢIUNI INTRODUCTIVENONOŢIUNI INTRODUCTIVEŢIUNI INTRODUCTIVE Compuşii ale căror molecule conţin legături ce dau prin Compuşii ale căror molecule conţin legături ce dau prin hidroliză o cantitate importantă din energia liberă = hidroliză o cantitate importantă din energia liberă = compuşi macroergicicompuşi macroergici Legăturile macroergiceLegăturile macroergice sunt: sunt:

Aproape toţi compuşii cu legături macroergice conţin Aproape toţi compuşii cu legături macroergice conţin atomi de atomi de P P şi şi SS

- legături esterice şi tioesterice- legături esterice şi tioesterice

- legături fosfoamidice- legături fosfoamidice

Poziţia centrală între compuşii macroergici o ocupă Poziţia centrală între compuşii macroergici o ocupă ATPATP

8


FOTOSINTEZAFOTOSINTEZAFOTOSINTEZAFOTOSINTEZA

Mecanismul organismelor autotrofe este bazat pe Mecanismul organismelor autotrofe este bazat pe fotosinteza clorofilianăfotosinteza clorofiliană

FotosintezaFotosinteza sau sau asimilaţia clorofilianăasimilaţia clorofiliană::

FotosintezaFotosinteza reprezintă principala cale de sinteză a reprezintă principala cale de sinteză a materiei organice şi unica sursă de oxigen liber de pe materiei organice şi unica sursă de oxigen liber de pe planetăplanetă

- - Este Este procesul de procesul de sinteză a unor substanţe sinteză a unor substanţe organiceorganice (glucide, lipide, proteine) (glucide, lipide, proteine) -- Are loc Are loc în urma asimilării dioxidului de carbon de în urma asimilării dioxidului de carbon de către plantele verzicătre plantele verzi - - Are loc Are loc sub influenţa sub influenţa luminiiluminii şi în prezenţa şi în prezenţa pigmenţilor fotosintetizanţipigmenţilor fotosintetizanţi

9


FOTOSINTEZAFOTOSINTEZAFOTOSINTEZAFOTOSINTEZA În acest proces, plantele verzi :În acest proces, plantele verzi :

Procesul de fotosinteză este condiţionat de prezenţa Procesul de fotosinteză este condiţionat de prezenţa pigmenţilor fotosintetizanţi :pigmenţilor fotosintetizanţi :

- produc, graţie luminii solare, cantităţi mari de - produc, graţie luminii solare, cantităţi mari de substanţe organice din substanţe organice din COCO22,, apă şi săruri minerale apă şi săruri minerale

- pun în libertate oxigenul necesar respiraţiei şi arderii - pun în libertate oxigenul necesar respiraţiei şi arderii diferiţilor compuşidiferiţilor compuşi

- clorofilele A şi B - clorofilele A şi B

- carotenii şi flavonele - carotenii şi flavonele Clorofila A este singurul pigment capabil să transforme energia luminoasă în energie chimică

10


FOTOSINTEZAFOTOSINTEZAFOTOSINTEZAFOTOSINTEZA Pentru producerea fotosintezei sunt necesare:Pentru producerea fotosintezei sunt necesare:

Ca produşi de reacţie apar:Ca produşi de reacţie apar:

- - COCO22

- - substanţele organicesubstanţele organice (glucide, lipide, proteine) (glucide, lipide, proteine)

- - oxigenul oxigenul

- - apăapă

- - energie energie luminoasăluminoasă- - clorofila Aclorofila A – care să absoarbă energia radiantă– care să absoarbă energia radiantă

11


FOTOSINTEZAFOTOSINTEZAFOTOSINTEZAFOTOSINTEZA Din punct de vedere chimic, Din punct de vedere chimic, fotosinteza este un fotosinteza este un

proces de oxidoreducereproces de oxidoreducere

Oxidarea moleculei de apă se face printr-un proces de Oxidarea moleculei de apă se face printr-un proces de dehidrogenare, rezultând în final oxigenul şi hidrogenuldehidrogenare, rezultând în final oxigenul şi hidrogenul

- una din componentele ce intră în reacţie este - una din componentele ce intră în reacţie este oxidată - oxidată - HH22OO- cealaltă componentă este redusă- cealaltă componentă este redusă - CO- CO22

Oxigenul care se elimină în fotosinteză provine deci din Oxigenul care se elimină în fotosinteză provine deci din apă şi nu din COapă şi nu din CO22

Fixarea COFixarea CO22 şi transformarea lui în substanţe şi transformarea lui în substanţe fundamentale ale celulei vii are loc prin procese de fundamentale ale celulei vii are loc prin procese de reducere enzimaticăreducere enzimatică

12


FOTOSINTEZAFOTOSINTEZAFOTOSINTEZAFOTOSINTEZA FotosintezaFotosinteza cuprinde 2 mari faze:cuprinde 2 mari faze:

faza de luminăfaza de lumină

faza de întunericfaza de întuneric

cuprinde două procese importante

Fotoliza apei

Fotofosforilarea

cele două procese au loc numai în prezenţa luminii şi a clorofilei şi sunt legate între ele, condiţionându-se reciproc

reducerea CO2 nu necesită prezenţa luminii, se poate petrece şi în întuneric

13

METABOLISM INTERMEDIARMETABOLISM INTERMEDIARMETABOLISM INTERMEDIARMETABOLISM INTERMEDIARFOTOSINTEZA

Fotoliza apei

2H2O lumina

clorofila2H+ 2HO-

+

+2e-

2HO

H2O + 1/2 O2FdH2

Fd

NADP+

NADPH+H+

-2e-

2H

Fd

Fotofosforilarea

n(ADP) + n(H3PO4) n(ATP)

FAZA DE FAZA DE LUMINĂLUMINĂFotoliza apei - prin fotoliza apei se înţelege descompunerea apei în hidrogen şi oxigen cu ajutorul luminii şi a clorofilei - se produce cu consum mare de energie

- fotoliza apei este precedată de activarea clorofilei

- ionul de hidrogen este redus la atomi liberi de hidrogen - concomitent are loc şi oxidarea hidroxilului, care se transformă în apă şi oxigen

14

METABOLISM INTERMEDIARMETABOLISM INTERMEDIARMETABOLISM INTERMEDIARMETABOLISM INTERMEDIARFOTOSINTEZA

Fotoliza apei

2H2O lumina

clorofila2H+ 2HO-

+

+2e-

2HO

H2O + 1/2 O2FdH2

Fd

NADP+

NADPH+H+

-2e-

2H

Fd

Fotofosforilarea

n(ADP) + n(H3PO4) n(ATP)

FAZA DE FAZA DE LUMINĂLUMINĂ- prin fotofosforilare se înţelege procesul de formare a ATP-ului din ADP şi acid fosforic pe seama energiei luminoase

Fotofosforilarea

CONCLUZII

În faza luminoasă a fotosintezei se formează:

- - ATPATP

- - NADPH+HNADPH+H++- - OO22 Energia acumulată în legăturile macroergice ale

ATP-ului este utilizată la sinteza substanţelor organice

NADPH+H+ este utilizat la reducerea CO2

15


CH2

C O

HC

HC

OH

OH

CH2

O P

O P

izomeraza

ribulozo-1,5-difosfat

CH2

C

C

HC

OH

OH

CH2

O P

O P

OH

forma enolica

carboxidismutaza

CH2

HC

C

HC

O

OH

CH2

O P

O P

OH

3-ceto-ribulozo-1,5-difosfat

+CO2

CH2

C

C

HC

O

OH

CH2

O P

O P

OHCHO

O

2-carboxi-3-cetoribulozo-1,5-difosfat

H2O

CH2

HC

O P

OH

COOH

COOH

HC OH

CH2 O P

acid-3-fosfogliceric

+

FIXAREA REDUCTIVA A CO2

FAZA DE FAZA DE ÎNTUNERICÎNTUNERIC

acceptorul de CO2 este ribulozo-1,5-difosfatul

metabolism intermediar

Documents