1r parcial (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Nutrición Humana y Dietética - 1º curso
Asignatura Bioquímica
Año del apunte 2014
Páginas 15
Fecha de subida 29/10/2014
Descargas 15
Subido por

Vista previa del texto

Biologia-­‐  1r  Semestre     Elena  Plana   Introducció   Definició:  Ciència  que  estudia  la  vida   LA  CÈL·∙LULA   • Un  organisme  és  un  ésser  format  per  una  o  més  cèl·∙lules.     • La   cèl·∙lula   és   la   unitat   estructural   de   la   vida,   i   no   es   pot   cultivar   per   parts,   s’han   de   cultivar  senceres.     • Es  reprodueix  per  formar-­‐ne  de  noves,  ja  sigui  per  bipartició  o  per  altres  mètodes.   • Són  complexes  i  altament  organitzades.   • Un   exemple   de   la   complexitat   són   els   enteròcits,   es   cèl·∙lules   de   l’epiteli   intestinal,   formades  per  una  part  basal,  la  inferior  i  una  part  apical,  la  superior,  que  està  formada   per  microvellositats  que  augmenten  la  superfície  d’absorció.   • Les  cèl·∙lules  tenen  un  programa  genètic  (gens!  GENOMA)  i  els  mitjans  per  utilitzar-­‐lo   o Es  reprodueixen  (normalment  per  clonació)!  no  totes  poden  reproduir-­‐se.   o Obtenen  energia  i  la  utilitzen  per  sobreviure  mitjançant  reaccions  químiques.   o Per  incrementar  la  velocitat  de  reacció  utilitzen  enzims.     o Reaccionen  a  estímuls  !  estan  en  contacte  amb  el  medi  extern  a  través  dels   receptors  de  membrana.   o Es  poden  autoregular   " Per   exemple,   per   evitar   que   creixin   desmesuradament   i   formin   un   tumor,  tenen  una  mort  programada,  anomenada  apoptosis.         1     Biologia-­‐  1r  Semestre     Elena  Plana   n   LA  BIOQUÍMICA  DE  LA  VIDA     L’aigua  d’es  d’un  punt  de  vista  bioquímic   L’aigua  és  una  molècula  polar,  l’oxigen  atrau  els  electrons,  tot  i  això  es  considera  una  molècula   neutra,  ja  que  el  valor  final  de  les  càrregues  elèctriques  es  0.   !   A   la   neu,   les   molècules   de   l’aigua   estan   ordenades   de   la   manera   més   precisa   possible.   ELS  ENLLAÇOS   • Covalents:   són   els   enllaços   més   forts,   per   trencar-­‐se   necessiten   molta   energia,   de   l’ordre   de   3000kJ,   i   enzims.   Els   enllaços   covalents   es   caracteritzen   perquè   comparteixen  electrons   • No   covalents:   no   calen   enzims   per   trencar-­‐los,   ja   que   l’energia   que   els   uneix   és   molt   baixa.   o Enllaç   iònic:   transferència   d’electrons.   Són   els   enllaços   no   covalents   que   tenen   més  energia,  però  al  ser  dipols  es  dissolen  fàcilment  en  aigua.     +1 -­‐1 0 0 " Exemple:  NaCl!  Na  +  Cl  =  Na  +  Cl  =  NaCl   o Ponts   d’hidrogen:   unions   entre   àtoms   i   hidrogen   unit   a   nitrogen   o   oxigen,   llavors  atrau  un  àtom.   o Interaccions   de   Van   der   Waals:   Degut   a   que   els   àtoms   estan   sempre   en   moviment,  pel  simple  desplaçament  de  les  càrregues  les  molècules  s’atrauen.   Manté  les  molècules  a  distàncies  curtes,  però  no  les  acaba  d’unir  mai.                           o     Efecte  hidrofòbic:  les  molècules  apolars  repulsen  l’aigua  i  això  fa  que  s’uneixin   entre  elles.  Aquest  “enllaç”  té  especial  interès  per  la  biologia,  concretament   les  membranes  cel·∙lulars,  ja  que  es  formen  a  partir  dels  lípids  que,   espontàniament  i  gràcies  a  l’efecte  hidrofòbic,  s’uneixen  i  formen  la  bicapa   lipídica.       2     Biologia-­‐  1r  Semestre     Elena  Plana   Les  proteïnes   PROPIETATS   • Polímers  lineals  constituïts  a  partir  de  monòmers  d’aminoàcids.   • Les   proteïnes   tenen   gran   quantitat   de   grups   funcionals,   que   els   proporciona   una   varietat  enorme  de  funcions:   o Transportadores  a  través  de  sang  i  de  membrana  (per  exemple,  l’hemoglobina)   o Enzims   o Reguladores:  hormones  derivades  de  les  proteïnes   o Estructural   o Defensa:  immunoglobulines   • Les  proteïnes  poden  reaccionar  entre  si  i  amb  altres  macromolècules  biològiques  per   formar  associacions  complexes,  algunes  de  molt  complexes.   • Algunes  proteïnes  són  rígides,  mentre  que  altres  presenten  una  gran  flexibilitat.   FORMA  AL  MEDI  AQUÀTIC   • Globulars:  hidrofíliques  (enzims,  hemoglobina,...)!  Hidrofílics  fora.   • Fibroses:  hidrofòbiques  (estructurals!  col·∙lagen)!  Hidrofòbics  fora.   COMPOSICIÓ  QUÍMICA   • Simples   • Conjugades:  lipoproteïnes,  metaproteïnes,...   QUERATINA!   (2x   hèlix-­‐𝛼)   és   una   proteïna   fibrosa,   on   les   dues   cadenes   estan   unides   per   enllaços  dèbils,  però  és  una  molècula  molt  resistent,  per  la  quantitat  d’enllaços  que  hi  ha.     PROLINA!   és   una   proteïna   hidrofòbica,   de   fet,   cada   100   aminoàcids   hi   ha   una   regió   hidrofòbica.  Al  contrari,  a  la  hidroxiprolina,  cada  100  aminoàcids  hi  ha  una  regió  hidrofílica,  i   les   dues   cadenes   es   van   unint   de   tres   aminoàcids   en   tres   aminoàcids.   Per   unir   el   grup   hidròxid   a  la  hidroxiprolina  cal  Vitamina  C.     COL·∙LAGEN!   el   col·∙lagen   és   la   proteïna   fibrosa   per   excel·∙lència,   equival   al   25%   de   les   proteïnes   totals   del   cos   humà.   La   podem   trobar   a   la   pell,   a   les   articulacions,   als   tendons,   als   ossos...   • Són   cadenes  𝛼  amb   la   forma   X-­‐Y-­‐Gly,   on   la   X   i   la   Y   equivalen   a   aminoàcids   varis.   Llavors,  cada  100X  hi  ha  una  prolina,  i  cada  100Y  hi  ha  una  hidroxiprolina.   • Són   tres   cadenes  𝛼  que   s’enrotllen   molt   entre   elles.   Perquè   l’enrotllament   sigui   tan   compacte,  ha  d’haver-­‐hi  una  glicina  cada  tres  aminoàcids,  perquè  els  aminoàcids  són   molt  petits,  i  sinó  no  s’unirien.   • Les  fibres  són  molt  resistents.     ACTINA  I  MIOSINA!  Les  fibres  d’actina  i  de  miosina  fan  que  el  múscul  es  replegui:  es  solapen   entre  elles  i  així  aconsegueixen  que  el  múscul  es  faci  “curt”.     • Miosina:  cadenes  proteiques  que  tenen  un  cap  que  es  fixa  per  sobre  les  fibres  d’actina   fent  que  tingui  lloc  la  contracció  muscular.   • Actina:  Proteïna  globular                   3     Biologia-­‐  1r  Semestre     Elena  Plana   à  La  tropomiosina  s’enrotlla  sobre  l’actina   i  amaga  els  punts  d’anclatge  de  la  miosina.   à   La   troponina   rep   el   señal   i   indica   a   la   tropomiosina   que   es   mogui   i   que   deixi   que   la  miosina  s’ancli                         COM  FUNCIONA  EL  MÚSCUL?   1) Arriba  el  calci   2) S’obre  la  troponina   3) S’uneix  la  miosina  a  l’actina   4) La  miosina  estira  l’actina,  amb  un  ADP  unit  i  un  fosfat,  per  moure  l’actina.   a. S’alliberen  l’ADP  i  el  fosfat,  cosa  que  provoca  la  contracció  muscular   5) S’uneix  un  ATP  que  provoca  el  relaxament   6) Perquè  la  miosina  torni  al  seu  lloc,  l’ATP  s’hidrolitza  i  passa  a  ADP+1P     PROTEÏNES  AL·∙LOSTÈRIQUES   !  Mioglobina(quan  està  al  múscul,  fora:  hemoglobina):  transporta  l’oxigen  però  només  dins  el   múscul.  En  els  mamífers  aquàtics  serveix  per  guardar  l’O2  per  quan  estan  submergits.     Anell   por=irínic   Grup  hemo   Mioglobina   Fe2+   Proteïna       !   Està   formada   per   una   sola   cadena,   on   té   un   grup   hemo.   El   grup   hemo   està   compost   d’un   anell   porfirínic   o   tetrapirrolic,   que   és   un   anell   orgànic   que   uneix   el   ferro,   encarregat  de  transportar  l’O2.   !  Dels  6  enllaços  que  té  el  ferro,  4  s’uneixen  a  l’àtom  d’O2(els  de  dalt)  i  el  d’abaix  és   l’anclatge   a   la   proteïna,   mitjançant   una   histidina   F8   proximal   que   s’uneix   per   enllaç   covalent.  A  part,  hi  ha  un  histidina  E7  que  fa  que  l’oxigen  no  estigui  unit  tan  fort.               4     Biologia-­‐  1r  Semestre     Elena  Plana   HEMOGLOBINA(Hb)   L’Hb   està   formada   per   4   cadenes   peptídiques,   dues   𝛼  (141   aminoàcids)i   dues   𝛽 (146   aminoàcids).   La  seva  funció  és  transportar  l’oxigen  dels  alvèols  pulmonars  als  teixits  i  el  CO2  dels  teixits  als   alvèols.  Una  molècula  d’Hb  transporta  quatre  d’oxigen.   L’hemoglobina   es   considera   una   proteïna   al·∙lostèrica   perquè   compleix   una   sèrie   de   característiques:   • Està  formada  per  diverses  cadenes,  en  aquest  cas  4.   • Coopera  entre  les  subunitats.   La   capacitat   de   l’hemoglobina   d’unir-­‐se   a   l’oxigen   dependrà   de   les   condicions   que   tingui   al   voltant:   • Com  més  concentració  de  CO2  menys  afinitat,  menys  oxigen  captarà.   • Com  més  protons  hi  hagi,  el  pH  disminuirà  i  també  la  seva  afinitat.   • Més   concentració   de   BPG   farà   que   l’afinitat   disminueixi,   és   a   dir,   alliberarà   més   fàcilment  l’oxigen.   Les  cadenes  de  l’hemoglobina  cooperen  entre  elles:  quan  hi  ha  oxigen  les  quatre  subunitats  es   compacten   i   quan   s’allibera   es   descompacten,   és   el   que   s’anomena   forma   oxigenada   o   desoxigenada.   Quan   el   pH   disminueix   l’hemoglobina   deixa   anar   l’oxigen   ja   que   canvia   la   seva   forma,   es   descompacta,   de   manera   que   perd   afinitat   per   l’oxigen.   Una   causa   que   torni   a   la   forma   compactada   és   l’entrada   d’una   sola   molècula   d’oxigen.   En   el   moment   que   s’uneix   una,   la   segona  s’uneix  més  fàcilment,  a  tercera  encara  més,  i  la  quarta  molècula  ja  s’uneix  de  forma   quasi   bé   inevitable.   Com   més   oxigen   hi   ha   al   medi,   més   afinitat   apareix   entre   l’oxigen   i   la   hemoglobina.   EFECTE   BOHR:   El   CO2   passa   dels   teixits   fins   a   dins   dels   eritròcits,   on   es   troba   amb   l’Hb.   Allà   reacciona   l’extrem   amino-­‐terminal   de   l’Hb   amb   la   molècula   de   CO2.   Hi   ha   quatre   extrems,   i   cadascun  reacciona  amb  una  molècula.  Al  reaccionar  s’allibera  un  protó.   Quan  aquests  quatre  grups  amino-­‐terminals  reaccionen  amb  el  CO2,  l’Hb  es  disposa  en  forma   de  baixa  afinitat(T)  !  Alta  afinitat:  (R)   • La  forma  T  la  solem  trobar  als  teixits  (per  alliberar  l’oxigen,  perquè  les  cèl·∙lules  puguin   aconseguir   energia),   i   la   R   als   pulmons   (per   poder   captar   l’oxigen   i   enviar-­‐lo   a   les   cèl·∙lules).   • El  CO2  trenca  els  ponts  salins  i  fa  que  s’alliberin  les  molècules  d’O2.   • L’Hb  porta  l’O2  dels  pulmons  als  teixits  i  el  CO2  dels  teixits  al  pulmons,  encara  que  el   CO2   que   viatja   a   través   de   l’Hb   equival   només   entre   un   12   i   un   15%   del   que   expulsem.   L’altre   855%   reacciona   amb   l’aigua   i   es   transforma   a   àcid   carbònic,   que   té   molta   tendència  a  transformar-­‐se  a  bicarbonat.     -­‐ +   CO2+H2O  ⇋  H2CO3⇋  HCO3 +H     PULMONS   TEIXITS         • Els   protons   sobrants   del   bicarbonat   també   s’uneixen   a   alguns   aminoàcids   de   l’Hb   afavorint  el  trencament  dels  ponts  salins  i  al  canvi  de  forma  R  a  forma  T.   • • -­‐ Als   teixits   recollim   el   CO2,   que   dins   de   l’eritròcit   es   transforma   en   HCO3   i   viatja   al   pulmó  (això  passa  al  85%  del  CO2,  el  15%  va  unit  a  l’Hb.   Com  a  conclusió,  l’efecte  bohr  és  l’efecte  dels  protons  i  del  CO2  i  el  cicle  que  fan  dels   teixits  als  pulmons  i  viceversa.           5     Biologia-­‐  1r  Semestre     Elena  Plana       El  2,3  bisfosfoglicerat  (BPG)  està  present  en  sang  i  disminueix  l’afinitat  de  l’Hb  per  l’O2.  Es  posa   al   mig   de   les   4   subunitats   de   l’Hb   i   les   separa.   El   fet   que   estiguin   les   subunitats   juntes   o   separades  afecta  a  la  posició  de  l’àtom  de  ferro:  quan  l’O2  s’uneix  al  ferro,  aquest  puja  i  uneix   les  cadenes.   !  El  BPG  serveix  perquè  l’Hb  alliberi  l’O2  als  teixits,  i  això  serveix  per  quan  hi  ha  menys  pressió   d’oxigen  a  l’aire.     • La   baixa   disponibilitat   d’oxigen   afavoreix   la   síntesi   de   BPG,   els   primers   quinze   dies   d’estar   en   condicions   de   baixa   pressió   d’oxigen   et   falta   aire   i   després   ja   comences   a   sintetitzar  BPG.       6     Biologia-­‐  1r  Semestre     Elena  Plana       Enzims:  Proteïnes  encarregades  d’accelerar  les  reaccions   Classificació  dels  enzims:   • Oxirreductases:  transferència  d’electrons   o Són  molt  importants  en  l’obtenció  d’energia   o Exemple:  deshidrogenases   • Transferases:  transfereixen  grups  funcionals  entre  molècules   o Metabolisme  de  proteïnes  i  lípids   o Exemple:  quinases   • Hidrolases:  trenquen  enllaços  afegint  una  molècula  d’H2O   o Exemple:  peptidases   • Liases:  trenquen  i  uneixen  grups  funcionals  però  en  els  enllaços  dobles   • Isomerases:   transfereixen   els   grups   funcionals   de   posició   però   dins   la   mateixa   molècula.   o Exemple:  epimerases   • Ligases:  formen  molècules  (formen  enllaços)  !  necessiten  ATP   o Exemple:  sintetases   Estructura  química:   • Globulars   • Una  o  diverses  cadenes   • Alguns  necessiten  cofactors   o Orgànics  o  coenzims:  enllaços  dèbils,  i  només  units  a  l’enzim  quan  s’ha  de  dur   a  terme  la  reacció.   o Inorgànics:  metàl·∙lics.,  alguns    estan  lligats  permanentment  a  l’enzim  amb  un   enllaç,  un  grup  prostètic  (p.ex:  FAD)   Funció  catalítica:   • Acceleren   la   reacció   química!   Disminueixen   l’energia   d’activació,   però   no   la   de   la   reacció   • No  modifiquen  l’estequiometria   • No  varien  abans  i  després  de  la  reacció  (però  si  els  cofactors)   • Són  altament  específics     !  Reacció  exergònica:  espontània!  ∆G<0   !  Reacció  endergònica:  no  espontània!  ∆G  >0   La  velocitat  dels  enzims  depèn  de  la  quantitat  de  substrat  del  medi:  a  mida  que  augmenta  el   substrat  augmenta  la  velocitat  de  reacció,  fins  que  arriba  a  un  punt  que  s’estabilitza.   KM:   constant   d’afinitat!   quantitat   de   substrat   que   necessitem   per   assolir   la   meitat   de   la   velocitat  màxima     !  cada  enzim  té  la  seva  Km,  i  ens  serveix  per  saber  quina  és  l’afinitat  de  cada  enzim   amb  el  seu  substrat   La  diferència  entre  la  hexocinasa  i  la  glucocinasa  es  la  seva  Km;  la  de  la  GQ  és  5mM,  i  la  de  la   HQ  és  de  01mM     Al  fetge  hi  trobem  la  glucocinasa,    que  té  una  afinitat  baixa,  per  tant,  per  funcionar  necessita   molta  glucosa,  i  la  glucosa  al  fetge  no  li  cal,  per  tant,  la  que  entra  no  es  metabolitza,  5mM,  en   canvi,  el  múscul  necessita  molta  glucosa,  i  convé  que  amb  la  mínima  concentració  de  glucosa   ja  s’activi  la  hexocinasa,  per  tant  té  una  alta  afinitat,  d’1mM     La  km  ens  diu  quina  quantitat  de  km  necessitem:  poca  quantitat  de  substrat,  alta  afinitat.   La  glucosa  quan  entra  al  múscul  SEMPRE  passa  a  glu6P,  i  aquesta  reacció  esta  catalitzada  per  la   hexocinasa.         7     Biologia-­‐  1r  Semestre     Elena  Plana   Al  fetge  aquesta  reacció  no  passarà,  perquè  necessitaria  una  concentració  molt  alta  perquè  la   glucocinasa  s’activi.  La  glucosa  que  entra,  surt,  perquè  no  convé  una  alta  acumulació.     REGULACIÓ  DE  L’ACTIVITAT  ENZIMÀTICA     Regulació  al·∙lostèrica  o  control  de  feed-­‐back1!  és  la  més  ràpida.  La  concentració  del  producte   indica  a  l’enzim  que  ha  de  fer.     Ex:   en   la   reacció   de   glucosa   a   glc6P,   el   producte   (glc6P)   inhibeix   l’activitat   de   l’hexocinasa.     Control  hormonal  o  fisiològic!  modificació  covalent  reversible  de  l’enzim     Hi   ha   dos   tipus   d’hormones,   solubles   en   aigua   i   no   solubles.   Les   solubles   no   poden   travessar   les   membranes,   i   ho   han   de   fer   de   manera   indirecta.   L’hormona   reacciona   amb  una  proteïna  de  la  membrana,  que  envia  una  senyal  a  l’interior  de  la  cel,  que  fa   que  a  l’enzim  se  li  uneixi  alguna  cosa,  que  passarà  de  forma  inactiva  a  forma  activa.  El   fet  que  sigui  soluble  fa  que  pugui  anar  per  la  sang,  sinó  caldria  un  transportador.     Inducció  enzimàtica!    modificació  de  la  concentració  de  molècules  d’enzim   Control  de  l’activitat  proteolítica  (zimògens,  factors  de  coagulació).  Els  enzims  se  sintetitzen  de   forma  inactiva,  que  és  en  la  mateixa  forma  que  arriben  a  l’estómac,  i  allà  canvia  a  forma  activa   gràcies   a   l’HCl(zimògens).   SISTEMA   DE   COAGULACIÓ:   són   enzims   que   es   troben   a   la   sang   en   forma   inactiva,   i   en   el   moment   que   ens   fem   un   tall,   s’activa   una   “cascada”   que   fa   que   es   vagin   sintetitzant  proteïnes  fins  a  arribar  al  fibrinogen,  que  és  l’encarregat  de  coagular.                                                                                                                           1  Negatiu:  Quan  hi  ha  molt  producte,  l’enzim  inhibeix  la  seva  propia  producció.     Positiu:  Quan  hi  ha  molt  substrat,  l’enzim  activa  la  reacció.       8     Biologia-­‐  1r  Semestre     Elena  Plana   Lípids  i  membranes  cel·∙lulars   Molècules  insolubles  en  aigua  i  molt  solubles  en  dissolvents  orgànics   Tipus:     1. Àcids  grassos  lliures   2. Triacilglicèrids   3. Fosfolípids   4. Glicolípids   5. Esteroides     Àcids  grassos:  cadenes  de  carbonis  amb  grups  d’hidrogen  lligats     COOH-­‐CH2-­‐  CH2-­‐  CH2-­‐  CH2-­‐  CH2-­‐  CH2-­‐  CH3  (n  carbonis)     Són  molt  oxidables  i  per  tant  tenen  molta  capacitat  de  emmagatzemar  energia.   Són  precursors  de  molècules  que  envien  senyals(inflamatoris,  antiinflamatoris...)   Habitualment  els  àcids  grassos  tenen  un  número  parell  de  carbonis,  i  normalment  entre  16   i  18,  com  per  exemple  l’àcid  oleic,  de    18,  o  l’àcid  palmític,  de  16.   Poden   estar   saturats   o   insaturats(algun   enllaç   és   doble).   Si   el   doble   enllaç   forma   un   colze(els  dos  hidrògens  que  es  treuen  són  de  a  mateixa  banda),  s’anomena  CIS,  si  segueix   lineal(els   dos   hidrògens   son   de   bandes   diferents   de   la   cadena),   s’anomena   TRANS.   A   la   natura,  normalment  són  CIS.       -­‐ Triacilglicèrids:  àcids  grassos  units  a  una  cadena  de  glicerol.  El  COO   està  unit  al  glicerol,  en   comptes  d’estar  lliure.  És  el  magatzem  d’àcids  grassos  al  greix  del  cos.       (1gr  de  Glucosa=  4Kcal;  1gr  d’àcids  grassos=  9Kcal)     El  glicogen  que  tenim  al  cos  està  associat  a  l’aigua,  1gr  de  glicogen  té  2gr  H2O.       Principals  lípids  de  membrana:   • Fosfolípids:  Dos  àcids  grassos  units  al  glicerol,  i  a  l’últim  enllaç  un  fosfat  amb  un  -­‐ OH.  Aquesta  molècula  és  amfipàtica,  això  vol  dir  que  la  part  dels  àcids  grassos  és   insoluble  en  H2O,   però   la   part   del   fosfat   és   soluble.   Això  fa  que  formi  les  micel·∙les.   Les   cues   apolars   al   no   ser   solubles   en   aigua,   tenen   tendència   a   posar-­‐se   juntes,   bàsicament   a   l’expulsar   l’aigua   del   seu   entorn,   s’uneixen.   D’aquesta   manera,   formen  una  bicapa,  a  l’interior  les  cues,  i  a  l’exterior,  els  “caps”(els  –OH  i  el  fosfat).   S’uneixen   per   les   forces   de   Van   der   Waals   i   per   forces   hidrofòbiques.   A   la   part   interior   es   crea   un   ambient   hidrofòbic,   i   a   l’exterior,   hidrofílic,   en   contacte   amb   l’aigua.   Els   enllaços   que   es   formen   són   ponts   d’hidrogen   i   forces   hidrostàtiques.   BICAPA  LIPÍDICA:  ambient  molt  impermeable,  compartimenta  la  cèl·∙lula,    formant   espais   on   es   duran   a   terme   funcions   diferents.   Les   bicapes   no   han   de   ser   estructures  rígides,  perquè  es  trencarien,  i  això  depèn  del  tipus  d’àcids  grassos  que   hi   ha,   de   la   llargada   de   les   seves   cues,   com   més   llargues,   més   compacta   serà   la   membrana.  Però  també  és  important  si  té  o  no  un  doble  enllaç.  Interessa  que  de   tant  en  tant  hi  hagi  un  àcid  gras  insaturat,  que  resti  compactació  a  la  capa  gràcies  a   la  forma  que  té,  el  colze,  però  un  excés  l’acabaria  trencant.   • Colesterol:   lípid   però   amb   estructura   d’anells.   Tota   la   molècula   és   hidrofòbica,   excepte   el   grup   hidroxil(-­‐OH),   que   és   hidrofílic.   El   colesterol   es   posiciona   a   la   membrana  de  manera  que  l’OH  es  posi  entremig  dels  fosfolípids,  amb  els  anells  a   la   part   interior(d’aquesta   manera   també   afavoreix   que   les   cadenes   no   estiguin   tan       9     Biologia-­‐  1r  Semestre   • •   Elena  Plana   compactades).   El   colesterol   és   un   precursor   de   molècules   que   envien   senyals,   com   la  Vit  D,  així  com  també  d’hormones  esteroidees.     Les   proteïnes   de   membrana:   Es   lípids   de   membrana   separen,   però   les   altres   funcions  les  duen  a  terme  les  proteïnes  (ocupen  un  50%,  excepte  la  mielina.  A  la   membrana  interna  del  mitocondri,  arriba  al  75%).  Poden  estar  de  vàries  maneres:   o Integrals:  insertades  dins  la  membrana,  i  si  volguéssim  treure-­‐les  hauríem   de  trencar  la  membrana   o Perifèriques:  a  l’exterior  de  la  membrana,  unides  als  caps  dels  fosfolípids  o   a  proteïnes  anclades.   Glicolípids:  La  part  de  glúcids  es  troben  sempre  situats  cap  a  la  banda  extracel·∙lular   de   la   membrana.   Es   sintetitzen   al   reticle   endoplasmàtica.   Serveixen   pel   reconeixement  entre  cèl·∙lules.  Els  grups  sanguinis  són  glúcids  de  membrana.           MEMBRANES  ASIMÈTRIQUES   Membrana  cel·∙lular:  bicapa  lipídica,  amb  la  part  interior  hidròfoba  i  la  exterior  hidrofílica.  Les   dues   capes   són   asimètriques,   amb   els   glúcids   mirant   cap   a   la   cara   externa.   L’asimetria   es   manté  gràcies  a  la  difusió  lateral:  Model  de  mosaic  fluid  de  membrana:  els  components  estan   en  continu  moviment.  El  moviment  normalment  és  lateral,  anomenant  difusió  lateral.  No  tan   comunament   es   duu   a   terme   un   moviment   de   flip-­‐flop,   on   els   components   canvien   d’una   capa   a  l’altre.     TRANSPORT  A  TRAVÉS  DE  MEMBRANES   Les   membranes   són   impermeables   al   transport   de   membranes,   ja   que   la   seva   funció   és   compartimentar  la  cèl·∙lula.  Tot  i  això,  caldrà  que  algunes  substàncies,  els  nutrients,  passin  les   membranes.     a) Gradient   de   concentració:   Si   a   una   banda   i   a   l’altre   tenim   una   substància   en   concentracions   diferents,   de   manera   espontània   tindrien   tendència   a   anar   cap   a   la   banda  menys  concentrada  fins  a  igualar  les  concentracions.     b) Gradient   electroquímic:   Fa   referència   a   quan   tenim   càrregues,   on   les   molècules   tindran  tendència  a  passar  a  la  banda  de  la  membrana  amb  càrrega  oposada,  és  a   dir,  +/-­‐  i  -­‐/+  (també  de  manera  espontània).     Aquest   transport   molt   sovint   estarà   realitzat   per   una   proteïna   de   membrana,   i   això   se   sabrà   quan   observem   que   la   velocitat   arriba   un   punt   en   que   per   més   substrat,   la   velocitat   ja   no   augmenta,   és   a   dir,   que   la   proteïna   de   transport   ja   està   plena.   Quan   no   hi   ha   una   proteïna   implicada,  no  hi  ha  límit  de  protecció.     En  el  transport  de  molècules  per  proteïnes  pot  passar:   a) Es  transporti  un  sol  solut   b) Es  transportin  dos  soluts  on:   a. Els  dos  vagin  en  la  mateixa  direcció   b. Cada  un  vagi  en  direcció  diferent   Difusió  simple:  No  cal  proteïna  de  transport   • Gasos  (CO2)  i  molècules  hidrofòbiques  (hormones  esteroidees)   • Molècules  polars  petites,  com  per  exemple  l’aigua,  però  la  majora  no  traspassa,  només   una  petita  part   • Molècules   polars   grans:   no   travessen   la   membrana,   excepte   en   algun   cas   molt   excepcional.   • Molècules  amb  càrregues  elèctriques  (ions):  MAI  podran  traspassar  per  difusió.           10     Biologia-­‐  1r  Semestre     Elena  Plana   TRANSPORT  FACILITAT  PER  PROTEÏNES  DE  MEMBRANA   Transport  facilitat  passiu:  no  li  cal  energia.  (ex.  Glucosa  al  múscul)   Transport  facilitat  actiu:  s’ha  d’afegir  energia.   • Primari:   És   el   que   es   fa   en   contra   del   gradient   electroquímic   o   de   concentració   (la   pròpia  molècula  és  la  que  gasta  energia).   o El   sodi   es   troba   a   la   part   exterior   de   la   cèl·∙lula,   i   el   potassi   a   l’interior.   Per   mantenir   es   concentracions   (sodi!   145mM   extracel·∙lular/   5-­‐15mM   intracel·∙lular//  potassi!  5mM    extracel·∙lular/  140mM  intracel·∙lular)  s’utilitzen   les  proteïnes.  La  funció  de  la  “bomba  sodi-­‐potassi”  és  la  contracció  muscular  i   assegurar  l’impuls  nerviós.     + • Secundari:  Proteïna  que  transporta  dues  molècules,  una  a  favor  de  gradient  (Na )  i  una   en   contra   de   gradient   (Glucosa),   i   el   que   va   a   favor   “guanya”   en   front   al   que   va   en   + contra,   de   manera   que   glucosa   i   Na   entren   dins   l’enteròcit   (cèl·∙lula   de   l’intestí)   a   través  del  transportador  SGLT.     Afinitat  que  té   la  proteïna  pel   seu  substrat             11     Biologia-­‐  1r  Semestre     Elena  Plana   GLUT   1   i   GLUT   3!   són   els   que   tenen   més   afinitat   perquè   necessiten   menys   substrat   per   saturar-­‐se.     El  cervell  no  pot  viure  sense  glucosa,  ja  que  no  és  capaç  d’obtenir  energia  dels  lípids,  i  encara   que  tinguem  poca  glucosa  en  sang,  se  li  seguirà  enviant,  per  aquesta  raó  la  KM  és  molt  baixa,  i   per  tant  la  seva  afinitat  és  molt  alta.  Els  glòbuls  vermells  també  són  altament  dependents  de  la   glucosa,  i  a  l’igual  que  el  cervell,  el  transportador  que  li  proporciona  la  glucosa  té  una  afinitat   molt  alta.   Hi   ha   alguns   òrgans   en   què   les   seves   cèl·∙lules   no   són   capaces   de   treure   energia   dels   lípids,   per   tant   els   seus   transportadors   tenen   preferència,   per   això   tenen   una   KM   molt   baixa.   Algun   exemple  són  el  cervell,  alguns  cèl·∙lules  del  fetge,  els  eritròcits....     El  GLUT  2,  en  canvi,  és  un  transportador  sensor,  ja  que  només  transporta  glucosa  quan  hi  ha   alta  concentració,  i  per  tant,  avisa  a  les  cèl·∙lules  𝛽 -­‐pancreàtiques  que  han  de  fabricar  insulina.   La   seva   KM   és   molt   alta,   és   a   dir,   té   una   afinitat   molt   baixa.   Aquest   transportador   també   el   trobem  al  fetge,  ja  que  no  viu  d’ella,  sinó  que  l’emmagatzema  i  la  transforma  a  àcids  grassos,   per  això  només  li  enviaran  glucosa  quan  hi  hagi  un  excés  molt  alt.  En  canvi,  en  circumstàncies   de  baix  nivell  de  glucosa  en  sang,  el  fetge  n’alliberarà  del  seu  “magatzem”.     El  GLUT  4  també  té  gran  afinitat,  encara  que  només  s’estimula  quan  hi  ha  insulina  en  sang  o   quan   fem   exercici   físic,   cada   situació   activa   una   vesícula   diferent.   La   seva   funció   és   entrar   la   glucosa  al  múscul,  per  aquesta  raó  només  funciona  en  membrana.     Tots  els  GLUT  són  de  transport  passiu.     Els   SGLT   són   uns   transportadors   de   glucosa   i   sodi,   són   transportadors   actius   secundaris,   i   es   troben  a  l’intestí  prim  i  a  la  nefrona(ronyó).  Això  vol  dir  que  transporten  la  glucosa  del  medi   extern   al   medi   intern,   és   a   dir,   la   part   interna   de   l’intestí.   Quan   un   aliment   entra   al   nostre   cos,   no   es   considera   que   els   seus   nutrients   estan   en   medi   intern   fins   que   no   travessen   les   membranes   epitelials   de   l’intestí   prim.   La   glucosa   quan   entra   amb   un   SGLT   va   sempre   associada  al  sodi.       Proteïnes  canal:  transporten  cations(+)  i  anions(-­‐)  i  aigua.   • Canals   iònics:   cations   i   anions.   Estan   molt   implicats   en   la   transmissió   de   l’impuls   nerviós.   o A   la   part   interna   de   la   membrana   hi   ha   càrregues   negatives   i   a   la   part   externa,   càrregues   positives.   Aquesta   distribució   de   càrregues   ens   permetrà   enviar   missatges  d’una  banda  a  l’altra  de  les  neurones.  Aquest  impuls  elèctric  es  duu   a  terme  despolaritzant  la  membrana.  S’obre  un  canal  de  sodi,  de  manera  que   les   càrregues   positives   entren   dins   la   cèl·∙lula,   atretes   per   la   càrrega   negativa   de  la  part  interna  de  la  membrana.  L’obertura  d’un  canal  (gràcies  a  l’entrada   de  neurotransmissors)  activa  les  obertures  progressives  d’altres  canals  de  sodi.             12     Biologia-­‐  1r  Semestre   •       Elena  Plana   Aquaporines:   canal   especialitzat   en   entrar   molècules   d’aigua.   Es   troba   al   ronyó,   al   túbul   distal   de   la   nefrona.   Per   tal   de   no   perdre   aigua   en   circumstàncies   de   deshidratació,   s’obren   els   canals   i   s’extreu   l’aigua   de   l’orina   i   es   dirigeix   a   la   sang.   Tenen  unes  carregues  que  impedeixen  el  pas  de  cations  i  anions,  i  aquesta  distribució   fa  que  l’aigua  es  senti  atreta  i  vagi  entrant  al  ronyó  així  no  es  perd  en  cas  de  necessitat   extrema.       13     Biologia-­‐  1r  Semestre     Elena  Plana   La  cèl·∙lula   La   cèl·∙lula   és   la   unitat   essencial   de   la   vida,   i   dins   seu   trobem   un   nucli,   orgànuls   (ribosomes,   aparell  de  Golgi,  lisosomes,  reticle  endoplasmàtic,  mitocondris...)  i  el  citoplasma.     • Mitocondri:   és   on   es   duu   a   terme   el   metabolisme,   de   manera   compartimentada.   Té   una  funció  molt  important  en  la  gestió  de  l’energia.     o Dues  membranes   " Externa:   semipermeable,   amb   un   contingut   de   proteïnes   molt   elevat   (50%~)   " Interna:  impermeable,  separa  la  matriu  de  l’espai  intermembrana.     • Té   una   quantitat   de   proteïnes   molt   més   elevada   que   l’externa.(  80%~)     • Cadena   de   transport   d’electrons.   o Espai  intermembrana   o Matriu  mitocondrial   o Es  creia  que  abans  era  una  bactèria         • Reticle  endoplasmàtic  i  aparell  de  Golgi:  conjunt  de  membranes  que  formen  com  uns   sacs   que   es   trobem   dins   del   citoplasma   que   tenen   la   funció   de   compartimentar   l’espai   per  dur  a  terme  la  síntesis  de  molècules.  Estan  disposats  d’una  manera  determinada  i   es   mantenen   sempre   en   contacte.   Des   de   més   proper   al   nucli   ha   més   allunyat:   RER!REL!  Ap  de  Golgi.   o Reticle  endoplasmàtic  rugós(RER):  té  ribosomes.     " Sempre   està   situat   prop   del   nucli   per   la   síntesi   de   proteïnes.   El   seu   destí  és,  o  bé  quedar  inserides  a  la  membrana,  o  bé  ser  avocades  fora   de   la   cèl·∙lula.   Per   exemple:   el   pàncrees   pot   ser   endocrí   (insulina   i   glucagó)  o  exocrí  (sintetitza  enzims).   El  sistema  digestiu  es  considera  part  externa  del  cos.   " Les  membranes  del  RER  estan  en  continu  moviment   o El   que   es   sintetitza   dins   del   RER,   del   REL   o   de   l’aparell   de   Golgi   acabarà   a   l’exterior   de   la   cèl·∙lula   o   a   la   seva   membrana.   Si   volem   que   una   proteïna   es   quedi  al  citoplasma,  es  sintetitza  als  ribosomes  lliures  del  citoplasma  mateix;  si   volem  que  vagi  a  l’exterior  o  es  quedi  a  la  membrana  cel·∙lular  es  sintetitza  als   reticles  endoplasmàtics  i/o  a  l’aparell  de  Golgi.  Per  passar  d’una  membrana  a   una   altra   la   proteïna   circula   dins   d’una   vesícula.   A   l’Ap   de   Golgi   s’afegeixen   glúcids  a  les  proteïnes.   • Nucli:  lloc  on  trobem  el  material  genètic  de  la  cèl·∙lula.     o Està  embolcallat  per  una  doble  membrana,  i  la  segona  està  fosa  amb  el  RER.   Això  és  així  perquè  a  partir  del  DNA  se  sap  l’ordre  les  aminoàcids  per  formar   les  proteïnes  que  es  sintetitzaran  al  RER.   o DNA:  dues  cadenes  formades  per  4  tipus  de  nucleòtids  (A,C,T,G)  entrelligades   en  posició  antiparal·∙lela.     " Els   nucleòtids   estan   formats   per   un   sucre   (desoxiribosa),   un   grup   fosfat  (PO4)  i  una  base.  El  PO4  està  al  C5  i  la  base  al  C1.  El  grup  fosfat   s’uneix  al  C3  del  següent  nucleòtid.  Una  cadena  va  3’  !  5’  i  l’altre  5’  !   3’.  Al  ser  antiparal·∙leles  van  rotant  i  s’acaben  entortolligant.     • Hi  ha  4  bases:  adenosina,  timina,  citosina  i  guanina.     o Timina-­‐Adenosina   o Citosina-­‐Guanina       14     Biologia-­‐  1r  Semestre     Elena  Plana   Aquestes  bases  poden  tenir  dos  anells  o  un  anell   o Un  anell:  Adenina  i  guanina!  Púriques   o Dos  anells:  Timina  i  citosina!  Pirimidíniques   Les  dues  cadenes  estan  unides  a  través  de  ponts  d’hidrogen  entre  les   bases   (entre   A/T   2   enllaços   i   entre   C/G   tres   enllaços).   Són   ponts   d’hidrogen   perquè   tots   junts   mantenen   una   estructura   estable,   però   que   individualment   són   fàcilment   trencables   per   replicar-­‐se,   ja   sigui   per  sintetitzar  més  DNA  o  per  sintetitzar  proteïnes.   Funcions  del  DNA:   • Tenir  registrada  la  informació  de  l’ésser  viu  (cada  individu  té  el   seu  propi  DNA)!  Informació  genètica   • Ha  de  poder  ser  reproduït.   • S’ha  de  poder  utilitzar  per  sintetitzar  proteïnes   o Informació  (“instruccions)   o Material   • " "     15     ...