METABOLISME

L ’ACTIVITAT ENZIMÀTICA I LA FUNCIÓ HORMONAL

• El metabolisme és el conjunt de reaccions químiques que es produeixen constantment a les cèl·lules.

• En els organismes pluricel·lulars és necessari també un control general, ho fa el sistema endocrí mitjançant les hormones, missatgers químics que regulen el metabolisme intern.

• Les substàncies necessiten “ajuda”per reaccionar, aquesta dependència permet regular les reaccions, és a dir, controlar bioquímicament el metabolisme

Els enzims • Són els biocatalitzadors de les reaccions biològiques.

Actuen:

• Rebaixant l’energia d’activació

• Augmentant la velocitat de reacció

• No es consumeixen durant la reacció. Substrat + Enzim = Producte + Enzim

• Són molt específics i actius, sempre actuen a temperatura ambient i tenen un pes molecular molt elevat (tots són proteïnes excepte els ribozims que són ARN).

Segons l’estructura hi ha dos tipus d’enzims:1. Enzims estrictament proteics.

2. Holoenzims, constituïts per:Apoenzim, fracció polipeptídica Cofactor, pot ser:

• Un ió metàl·lic, Mg2+, Zn2+, K+.• Coenzim, molècula orgànica, ATP, NAD+, NADP+, CoA.

Els cofactors estan units dèbilment a l’apoenzim. Si s’uneixen covalentment s’anomenen grups prostètics, com el grup hemo de l’hemoglobina.

El substrat s’uneix al centre actiu de l’enzim com la clau al pany. Per tant, és important perquè es formi aquest complex enzim-substrat la conformació tridimensional de l’enzim i l’existència en el centre actiu de determinats aminoàcids que afavoriran la reacció. S’estableixen enllaços febles o covalents i provoquen la ruptura d’alguns dels enllaços del substrat.

Els enzims tenen una gran especificitat, encara que hi ha diversos graus.

Cinètica de l’activitat enzimàtica

• L’activitat de cada enzim es pot representar amb una gràfica que relaciona l’augment de la velocitat de reacció a mesura que augmenta la concentració de substrat. La KM o constant de Michaelis-Menten és la concentració de substrat en la qual la velocitat de reacció és la meitat de la velocitat màxima. La KM dóna idea del grau d’afinitat que hi ha entre un enzim i el seu substrat.

A mesura que augmenta la concentració de substrat augmenta la velocitat de reacció fins que totes les molècules d’enzim estan ocupades i només s’uniran a un altre substrat quan alliberin el producte. En aquest moment la velocitat de reacció es manté constant i diem que l’enzim està saturat.

Factors que afecten a l’activitat enzimàtica• Temperatura. A l’augmentar la

temperatura augmenta la velocitat de reacció, però a partir d’una determinada temperatura es perd l’activitat enzimàtica per desnaturalització de l’enzim. Per tant, hi ha una temperatura òptima.

• pH. També hi ha un pH òptim en el qual el grau d’ionització dels aminoàcids del centre actiu i del substrat és l’adequat perquè es produeixi la reacció.

• Inhibidors. Substàncies que disminueixen l’activitat d’un enzim o l’impedeixen l’actuació.

La inhibició pot ser:

1. Irreversible, quan l’inhibidor o verí es fixa permanentment al centre actiu, altera l’estructura de l’enzim i l’inutilitza.

2. Reversible, no s’inutilitza el centre actiu, s’impedeix temporalment el seu funcionament. Aquesta inhibició pot ser de dos tipus:

Competitiva, si l’inhibidor és similar al substrat i per això competeix amb ell per unir-se al centre actiu. La velocitat de reacció variarà segons la concentració de substrat i d’inhibidor.

No competitiva, si l’inhibidor s’uneix al complex enzim-substrat i impedeix la separació, o bé s’uneix al substrat i impedeix que s’uneixi a l’enzim.

Enzims al·lostèrics

• Són els que poden adoptar dues formes estables, una activa i una altra no. El pas d’una a l’altra depèn de la unió d’un lligand, que pot ser activador o inhibidor.

• La representació gràfica de l’activitat d’un enzim al·lostèric és una corba sigmoïdal. Com que necessita lligand, la velocitat de reacció en funció de la concentració de substrat augmenta poc a poc, però gràcies a la transmissió al·lostèrica, arriba un moment en què la velocitat augmenta ràpidament.

• Els enzims al·lostèrics solen estar formats per diverses subunitats o protòmers, cadascú amb el seu centre actiu i el seu centre regulador. La variació en la conformació d’un protòmer es transmet instantàniament als altres protòmers que es fan també actius. Aquest efecte s’anomena transmissió al·lostèrica.

L’ hemoglobina

La seva corba de saturació éssigmoide, la qual cosa indica que elsquatre llocs d’unió funcionen cooperativament.La unió d’una molècula d’oxigen a un grup hemo fa augmentar l’afinitat del llocs que encara es trobemdesocupats.Als pulmons, on la pressió parcial d’oxigen és alta, l’Hb està practicamentsaturada.Als teixits, on la pressió parcial ésbaixa, l’Hb allibera l’oxigen.

Els enzims al·lostèrics es troben al començament de vies metabòliques, successió de reaccions bioquímiques encadenades que condueixen des d’una substància inicial (substrat) fins a una substància final (producte) a través de diferents compostos intermedis (metabòlits).

Es coneixen diferents formes de regular una via metabòlica:

Regulació per retroinhibició o inhibició feedback . El producte final de la via metabòlica és l’inhibidor del primer enzim de la via, d’aquesta manera quan hi ha suficient producte al medi s’atura la seva síntesi.

Regulació per inducció enzimàtica. El substrat de la via és l’activador del primer enzim, sempre que hi hagi substrat l’enzim estarà actiu.

Classificació dels enzims

S’esmenta el nom del substrat, el nom del coenzim i la funció de l’enzim.Ex. Succinat-flavino-deshidrogenasa.

Generalment només s’utilitza el nom del substrat acabat en “asa”. Ex. Maltasa, lipasa.

Alguns conserven la denominació antiga. Ex. Tripsina, pepsina.

Segons la funció que exerceixen els enzims es classifiquen en 6 classes:

Els coenzimsSón cofactors orgànics , units feblement amb l’apoenzim, la funció dels quals és ser transportadors de grups químics.

Diferenciem dos tipus:

Coenzims d’oxidació i reducció, transporten H+ i e-. Són el NAD+, el NADP+ i el FAD.

Coenzims de transferència, transporten radicals. Són l’ATP, trasporta grups fosfat, i l’acetil coenzim A, CoA, transporta grups acetil

Vitamines

Són glúcids o lípids senzills que actuen com a coenzims i que una determinada espècie no pot sintetitzar i per tant els ha d’incorporar amb la dieta.

Hormones

Són substàncies químiques produïdes per glàndules endocrines, alliberades al medi intern i que actuen sobre un òrgan determinat, anomenat òrgan diana.