Biologia 2n Batx Tema 1: Enzims, Vitamines i Metabolisme

Els enzims i les reaccions químiques

Imagina els enzims com els "acceleradors" de les reaccions del teu cos. Sense ells, les reaccions químiques que et mantenen viu anirien tan lentes que no sobreviuries.

Per a qualsevol reacció (reactiu → producte), cal una energia d'activació inicial per començar. Els enzims redueixen aquesta energia, fent que la reacció sigui més fàcil i ràpida.

Hi ha dos tipus de reaccions segons l'energia: les endergòniques (necessiten energia, com construir múscul) i les exergòniques (alliberen energia, com cremar greix). Ambdues depenen dels enzims per funcionar correctament.

Recorda: Els enzims no canvien el resultat final de la reacció, només la fan més ràpida i eficient.

Tipus d'enzims segons la seva naturalesa

La majoria dels enzims són proteïnes globulars fetes d'aminoàcids. Si canvies la seva estructura (per temperatura alta o pH incorrecte), perden la seva funció - és com trencar una clau, ja no obre la porta.

Els riboenzims són diferents: són molècules d'ARN que poden modificar-se sense destruir-se. Són menys comuns però igualment importants.

Els isoenzims són versions diferents del mateix enzim que fan la mateixa feina però en teixits diferents del cos. És com tenir diverses versions d'una eina per a situacions específiques.

Propietats clau: Els enzims són súper eficaços (acceleren molt les reaccions), treballen a temperatura corporal i són molt específics sobre quines molècules poden modificar.

Els holoenzims necessiten una part no proteica (cofactor) per funcionar: apoenzim + cofactor = holoenzim actiu.

Centre actiu i especificitat enzimàtica

El centre actiu és la zona específica on l'enzim "agafa" el substrat (la molècula sobre la qual actua). És com un espai dissenyat exactament per a una molècula concreta.

Quan l'enzim i el substrat s'uneixen, passen per aquests passos: 1) Unió específica, 2) Formació del complex enzim-substrat, 3) Transformació en complex enzim-producte, i 4) Alliberament del producte final.

Hi ha dos models d'especificitat: clau-pany (cada enzim només funciona amb un substrat específic) i mà-guant (l'enzim s'adapta lleugerament al substrat per encaixar millor).

Pensa-hi: És com un puzle tridimensional on només les peces correctes encaixen perfectament per fer la reacció.

Aquesta especificitat és la raó per la qual cada enzim té una funció única i no es poden intercanviar.

Coenzims i classificació d'enzims

Els coenzims són compostos orgànics que ajuden els enzims a funcionar. S'uneixen temporalment i, a diferència dels enzims, sí que canvien durant la reacció (accepten o perden grups químics).

La majoria de coenzims són essencials - el teu cos no els pot fabricar, així que has de menjar-los. Es divideixen en dos tipus: de transferència (transporten radicals químics) i d'oxidació-reducció (transporten electrons i protons).

Els enzims es classifiquen segons què fan: oxidoreductases (reaccions d'oxidació), transferases (mouen grups funcionals), hidrolases (trenquen enllaços amb aigua), liases (formen dobles enllaços), isomerases (reorganitzen àtoms) i ligases (formen enllaços).

Important: Cada nom d'enzim et diu exactament quin tipus de reacció catalitza - és com un codi que indica la seva funció específica.

Factors que afecten l'activitat enzimàtica

Quatre factors clau determinen com de bé funciona un enzim. La concentració de substrat augmenta la velocitat fins arribar al punt de saturació (com omplir un embut - més líquid no fa que passi més ràpid).

El pH ha de ser l'adequat - cada enzim té el seu rang òptim. La temperatura també és crítica: als 36-37°C funcionen perfectament, però massa calor els desnaturalitza.

Els inhibidors són molècules que bloquegen els enzims. Hi ha irreversibles (es queden enganxats permanentment) i reversibles: competitius (competeixen pel centre actiu), no competitius (s'uneixen a un altre lloc) i acompetitius (es poden unir alhora).

La regulació al·lostèrica controla l'activitat: positiva (fa visible el centre actiu) o negativa (l'amaga del substrat).

Recorda: Els enzims són molt sensibles a les condicions - per això el cos manté la temperatura i el pH tan estables.

Les vitamines essencials

Les vitamines són substàncies que has de menjar perquè el teu cos no les pot fabricar. Algunes vegades menges provitamines que el cos transforma en vitamines actives.

Pots tenir problemes per defecte (avitaminosi - manca total, hipovitaminosi - deficiència) o per excés (hipervitaminosi). Les necessites en petites quantitats però són imprescindibles.

Hi ha dos tipus: hidrosolubles (es dissoluen en aigua, actuen com a coenzims, l'excés s'elimina per l'orina) i liposolubles (es dissoluen en greix, s'emmagatzemen al teixit adipós, poden ser tòxiques en grans quantitats).

Tip nutricional: Les vitamines són fràgils - la llum, la calor i l'aire les poden destruir fàcilment.

El metabolisme és el conjunt de totes les reaccions químiques del cos per obtenir matèria i energia, sempre amb la participació d'enzims.

Anabolisme i catabolisme

El metabolisme té dues cares: catabolisme (trencar molècules complexes en simples, produeix energia ATP) i anabolisme (construir molècules complexes a partir de simples, consumeix energia ATP).

Les rutes catabòliques són d'oxidació (cedeixen electrons), mentre que les anabòliques són de reducció (guanyen electrons). És com demolir una casa per obtener materials (catabolisme) versus construir-ne una nova (anabolisme).

Les rutes metabòliques tenen tres components: substrat (molècula inicial), metabòlits intermedis (substàncies que intervenen) i producte final. Poden ser lineals (un producte), circulars (diversos substrats i productes) o ramificades (diversos productes d'un precursor).

Visualitza-ho: El catabolisme és com desfer un puzle per guardar les peces, l'anabolisme és muntar-lo de nou gastant energia.

Aquests processos funcionen coordinadament per mantenir l'equilibri energètic del cos.

Reaccions d'oxidació-reducció i l'ATP

En les reaccions redox sempre hi ha transferència d'electrons: l'agent reductor els cedeix (s'oxida) i l'agent oxidant els rep (es redueix). Les reaccions de deshidrogenació també mouen hidrògens a més d'electrons.

L'ATP (adenosina trifosfat) és la moneda energètica del cos. Més fosfats = més energia. La desfosforilació allibera energia, la fosforilació la consumeix.

Hi ha dos mecanismes per sintetitzar ATP: fosforilació a nivell de substrat (ràpida, condicions anaeròbiques, usa quinases) i fosforilació per ATP-sintases (mitjançant flux de protons, condicions aeròbiques).

Concepte clau: L'ATP funciona com una bateria rechargeable - es carrega i es descarrega contínuament per donar energia a les cèl·lules.

Els organismes es classifiquen segons la font d'energia (llum o reaccions químiques), la font reductora (inorgànica o orgànica) i la font de carboni (CO₂ o compostos orgànics).

Necessitat d'oxigen en el metabolisme

Els organismes es divideixen segons la seva relació amb l'oxigen. Els aeròbics estrictes depenen totalment de l'oxigen - els electrons van cap a l'oxigen en les seves reaccions.

Els anaeròbics viuen sense oxigen, usant altres molècules com el nitrat (NO₃⁻) per transportar electrons. Dins d'aquest grup hi ha els estrictes (només sense oxigen, típics d'ambients oceànics profunds) i els facultatius (poden viure amb o sense oxigen).

Aquesta diversitat metabòlica permet que la vida existeixi en ambients molt diversos, des de les profunditats marines fins als nostres propis intestins.

Curiositat: Alguns bacteris del teu intestí són anaeròbics facultatius - poden adaptar-se als canvis d'oxigen que es produeixen amb la digestió.

La capacitat de metabolitzar amb o sense oxigen ha estat clau per a l'evolució i la colonització de diferents hàbitats terrestres.