Organització de la Vida i Respiració Cel·lular: Bioelements i Metabolisme

Organització de la Vida i Processos Metabòlics

Processos vitals bàsics:

• Incorporació de la matèria.
• Digestió de l’aliment.
• Intercanvi de gasos.
• Transport.
• Metabolisme.
• Excreció.

Nivells d'Organització Biològica

• 1r nivell: àtoms
• 2n nivell: molècules
• 3r nivell: macromolècules
• 4t nivell: orgànuls
• 5è nivell: cèl·lules
• 6è nivell: teixits
• 7è nivell: òrgans
• 8è nivell: aparells i sistemes
• 9è nivell: organisme

Els àtoms són els elements químics que es troben ordenats a la taula periòdica. Però no tots els àtoms que es troben a la taula periòdica formen part dels éssers vius, només els anomenats bioelements i oligoelements.

Elements i Oligoelements

Els elements imprescindibles per a la vida humana s’anomenen bioelements. Entre ells, els més abundants són: el C, l’H, l’O i el N principalment, però també hi són el P i el S. Els bioelements que es troben en concentracions molt petites s’anomenen oligoelements. Tot i que estan presents en petites concentracions, són molt importants ja que intervenen en nombroses funcions, com la transmissió de l'impuls nerviós, la contracció muscular, etc.

Molècules i Biomolècules

Una molècula és una combinació d'àtoms, lligats entre si d’una manera més forta que la resta de la massa. Dels milions de molècules possibles, sols uns milers formen part dels éssers vius, són les anomenades biomolècules. Les biomolècules o molècules orgàniques són aquelles molècules formades per la combinació de bioelements. Les més importants del nostre organisme són: l’aigua, els glúcids, els lípids, les proteïnes i les vitamines.

A la respiració aeròbica, un procés important és la degradació de glucosa, la qual comprèn una sèrie de reaccions. Però, la reacció general es pot representar amb la següent equació:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38 ATP

(glucosa) (oxigen) diòxid de C (aigua) (adenosin trifosfat)

Es dóna fonamentalment en 3 etapes:

• La Glucòlisi.
• El cicle de Krebs.
• Cadenes respiratòries i fosforilació oxidativa

La Respiració Cel·lular

La Respiració Aeròbica

La Glucòlisi

• En la primera etapa de la respiració, la glucosa es parteix en 2 molècules d’àcid pirúvic, el qual és un compost de 3 carbonis. Per tant, en aquesta reacció, s’utilitzen 2 molècules d’ATP, però a la vegada se’n produeixen 4, per tant hi ha una producció neta de 2 ATP.
• La glucòlisi es produeix al citoplasma de la cèl·lula.

El Cicle de Krebs

• Cada molècula d’àcid pirúvic es converteix en Acetil-CoA, un compost de 2 carbonis.
• Aquest Acetil-CoA s’uneix a un compost de 4 carbonis fins a la degradació total de la glucosa en CO2 i aigua.
• El cicle de Krebs es produeix dintre dels mitocondris.

Balanç Energètic del Cicle de Krebs

En el cicle de Krebs entren 2 molècules d'acetilCoA i es donen 2 molècules de GTP, 6 de NADH i 2 de FADH2.

2 GTP = 2 ATP

6NADH x 3 ATP = 18 ATP

2 FADH2 x 2 ATP = 4 ATP

Per tant, en total de molècules de ATP = 24

Les Cadenes Respiratòries

Són cadenes de transport d’electrons i es produeix a les anomenades crestes mitocondrials.

Les molècules de NADH i FADH2 produïdes al cicle de Krebs són molècules donadores d’e-. Aquests e- van passant per les cadenes respiratòries on es produeixen vàries reaccions redox fins a un acceptor l’O2 (que es converteix en H2O).

Les Cadenes Respiratòries i la Fosforilació Oxidativa

El moviment dels e- per les cadenes respiratòries produeix una energia, la qual s’utilitza per a la fabricació de ATP, a partir de ADP, en el procés anomenat fosforilació oxidativa.

Per cada molècula de NADH es formen 3 molècules de ATP i per cada molècula de FADH2 se’n formen 2 de ATP.

Balanç Energètic Total de la Respiració

Glucòlisi: 2 ATP ------ 2 ATP

2 NADH ------ 6 ATP

Descarb. Pirúvica:

2 NADH ------ 6 ATP

En total 38 ATP

Cicle de Krebs:

2 GTP ------ 2 ATP

6NADH x 3 ATP ------ 18 ATP

2 FADH2 x 2 ATP ------ 4 ATP