Guia de l'Anabolisme Heteròtrof: Síntesi de Biomolècules

Repàs de conceptes clau de la fotosíntesi

Quin coenzim és necessari perquè es pugui realitzar la fase lluminosa acíclica?

NADP⁺

Què passa amb l'energia lluminosa absorbida pels pigments fotosintètics d'antena?

Es transfereix a altres pigments en forma d'energia d'excitació.

Quins organismes presenten cloroplasts?

Les algues i les plantes.

D'on procedeix l'electró que reemplaça l'electró perdut per la clorofil·la P680?

De l'aigua.

Quina molècula aporta l'electró que reemplaça l'electró perdut per la clorofil·la P700?

La plastocianina.

Quina molècula capta el CO₂ en el cicle de Calvin?

La ribulosa-1,5-bisfosfat.

Quin és el primer compost estable que apareix en el cicle de Calvin després de la fixació del CO₂?

L'àcid 3-fosfoglicèric.

Quina de les frases següents no és una qualitat de la quimiosíntesi?

(La resposta indica que la qualitat falsa és que) només la realitzen determinats tipus de bacteris.

L'Anabolisme Heteròtrof: Síntesi de Molècules Complexes

Què és l'anabolisme heteròtrof?

És el procés metabòlic de formació de molècules orgàniques complexes a partir de molècules orgàniques simples. Aquestes s'anomenen molècules precursores. Es duu a terme tant en cèl·lules autòtrofes com en heteròtrofes.

En l'anabolisme heteròtrof hi ha dues fases:

• Primera fase: biosíntesi de monòmers per mitjà dels precursors.
• Segona fase: biosíntesi de polímers per mitjà dels monòmers.

Les molècules orgàniques senzilles precursores poden procedir de:

• El catabolisme de les substàncies de reserva, tant en cèl·lules autòtrofes com heteròtrofes.
• La digestió dels aliments orgànics, tan sols en cèl·lules heteròtrofes.
• La fotosíntesi o la quimiosíntesi, només en cèl·lules autòtrofes.

No tots els enzims poden catalitzar una reacció en els dos sentits. L'anabolisme heteròtrof és un procés de reducció. L'energia necessària per a tots els processos de l'anabolisme heteròtrof s'obté de la desfosforilació de molècules d'ATP.

La majoria de les vies anabòliques es donen al citosol, amb algunes excepcions:

• La síntesi d'àcids nucleics, que es dona al nucli, als cloroplasts i als mitocondris.
• La síntesi de proteïnes, que es dona als ribosomes.
• La síntesi de fosfolípids i colesterol, que es dona al reticle endoplasmàtic llis.
• La glicosilació de lípids i proteïnes, que s'inicia al reticle endoplasmàtic i continua a l'aparell de Golgi.

Anabolisme heteròtrof dels glúcids

Té dues fases:

• Síntesi de glucosa: La glucosa es pot obtenir a partir de l'àcid pirúvic per mitjà de la gluconeogènesi. En les cèl·lules autòtrofes, es pot obtenir, a més, a partir d'un procés que s'origina en el cicle de Calvin.
• Síntesi de polímers de glucosa o d'altres hexoses: Els més importants són els polímers de glucosa per mitjà d'enllaç α. En les cèl·lules vegetals se sintetitza midó, procés anomenat amilogènesi, i en els animals se sintetitza glicogen, procés anomenat glicogenogènesi.

La Gluconeogènesi

És el procés invers a la glicòlisi. Consisteix en la síntesi de glucosa a partir de precursors no glucídics. En els animals és necessària en situacions de dejuni.

Els precursors de la glucosa formada per mitjà de la gluconeogènesi poden procedir de:

• La desaminació dels aminoàcids, que poden donar lloc a àcid pirúvic o a àcid oxalacètic.
• La transformació de l'àcid làctic, originat per fermentació làctica als músculs dels animals quan no tenen prou oxigen.
• La degradació dels àcids grassos. En les cèl·lules de les algues, de les plantes i en els bacteris, la glucosa pot procedir dels àcids grassos. Aquesta via no és possible en les cèl·lules animals, ja que no tenen els enzims que transformen l'acetil-CoA.

Hi ha tres passos clau que difereixen de la glicòlisi:

1. La conversió d'àcid pirúvic en àcid fosfoenolpirúvic: L'àcid pirúvic entra al mitocondri, on l'enzim piruvat-carboxilasa el transforma en àcid oxalacètic. Com que aquest no pot travessar la membrana interna del mitocondri, s'ha de transformar en àcid màlic, que sí que pot passar al citosol. Allà es torna a transformar en àcid oxalacètic i, finalment, es converteix en fosfoenolpirúvic.
2. La conversió de la fructosa-1,6-bisfosfat en fructosa-6-fosfat.
3. La conversió de la glucosa-6-fosfat en glucosa.

La Glicogenogènesi i l'Amilogènesi

La glicogenogènesi és la síntesi de glicogen a partir de glucosa-6-fosfat. Es dona especialment al fetge i als músculs, ja que el glicogen muscular és una reserva particular de glucosa per a les cèl·lules musculars.

L'amilogènesi és la síntesi de midó. És un procés semblant a la glicogenogènesi, amb l'única diferència que la molècula activadora és l'ATP.

Anabolisme de lípids i aminoàcids

Anabolisme heteròtrof dels lípids

Els lípids més importants amb funció de reserva són els greixos o triacilglicèrids.

1. Obtenció dels àcids grassos

La principal font d'àcids grassos dels animals és el greix dels aliments. La segona font és la biosíntesi dels àcids grassos, que es produeix al citosol a partir de l'acetil-CoA.

La biosíntesi dels àcids grassos s'inicia amb la sortida de l'acetil-CoA del mitocondri al citosol. Els altres acetil-CoA necessiten una activació prèvia que consisteix a transformar-se en una molècula de tres carbonis, anomenada malonil-CoA. El nou carboni afegit procedeix d'un ió bicarbonat dissolt. La unió del malonil-CoA (3C) a l'acetil-CoA (2C) origina una molècula de 4 carbonis i una molècula de CO₂. L'àcid gras que es forma així generalment és l'àcid palmític, que pot servir per sintetitzar àcid esteàric o oleic.

Diferències amb el catabolisme (β-oxidació):

• Es duu a terme al citosol, en comptes dels mitocondris.
• L'àcid gras queda unit al complex enzimàtic SAG (complex àcid gras-sintetasa), i no al coenzim A.
• Els dos carbonis en què augmenta la cadena per volta són aportats pel malonil-CoA i no per l'acetil-CoA.
• El transportador d'hidrogens és el NADPH i no el NADH o el FADH₂.

2. Obtenció de la glicerina

Perquè la glicerina es pugui unir als àcids grassos ha d'estar en forma de glicerol-3-fosfat.

3. Formació de triacilglicèrids

Les molècules d'àcid gras s'uneixen al glicerol-3-fosfat mitjançant enllaços èster. Primer es forma un monoacilglicèrid, després un diacilglicèrid i finalment un triacilglicèrid.

Anabolisme heteròtrof dels aminoàcids

No tots els éssers vius són capaços de sintetitzar els 20 aminoàcids. Hi ha 10 aminoàcids que els humans i molts animals no són capaços de sintetitzar per si mateixos: són els aminoàcids essencials.