Lucrare Enzimele Implicate In Respiratia Celulara

  • Nota 10.00
  • 0 comentarii
  • Publicat pe 25 Iunie 2016

Descriere Lucrare

        Până în secolul al XVIII-lea noţiunea de respiraţie definea doar schimbul de gaze. Astăzi esenţa respiraţiei nu constă doar în preluare de O2 şi degajare de CO2, ci şi în eliberarea de energie prin oxidarea substanţelor organice.
Procesul respiraţiei este comun tuturor organismelor vii şi necesită o afluenţă continuă a oxigenului în celulă. Dependenţa atât a plantelor cât şi a animalelor de prezenţa oxigenului, a fost înţeleasă abia după ce s-a descoperit rolul oxidării în producerea de energie.
        Sursa de energie o reprezintă, de fapt, energia legăturilor diferitelor substanţe chimice. Eliberarea acestor energii se face prin procese biochimice de oxidoreducere.
        Procesele de oxidoreducere celulară presupun existenţa unui donor de hidrogen, substratul care se oxidează, a unui acceptor de hidrogen, substratul care se reduce şi a unor enzime specifice, carte transportă hidrogenul de la donor la acceptor.
Enzimele sunt componenţi chimici care catalizează reacţiile de sinteză şi degradare din substanţa vie. Ele sunt biocatalizatori care joacă rol fundamental în reglarea proceselor metabolice, precum şi în procesele de creştere şi regenerare tisulară. O denumire mai veche este cea de “fermenţi”, denumire legată de procesele fermentative.
        Enzimele au toate însuşirile catalizatorilor utilizaţi în lumea nevie. Ele sunt însă superioare acestor catalizatori în mai multe privinţe: asigură reacţiilor chimice pe care le catalizează viteze cu câteva ordine de mărime mai mari; reacţiile pe care le catalizează au loc în condiţii blânde: temperatură sub 50˚C, pH în jur de 7, presiune atmosferică normală, comparativ cu catalizatorii chimici care acţionează la temperaturi ridicate, presiuni mari şi valori extreme de pH; au specificitate foarte mare ceea ce asigură ca în reacţiile chimice pe care le catalizează să nu se formeze produşi secundari.
        Organismul are capacitatea de a-şi organiza funcţiile enzimatice printr-o reglare a sintezei enzimelor, precum şi printr-o reglare a activităţii lor enzimatice.
        Mecanismul biosintezei enzimelor este asemănător cu cel al proteinelor, viteza de sinteză a enzimelor fiind însă mult mai mare decât a proteinelor.
        În 1920, Willstätfer, a reuşit să purifice unele enzime utilizând diferite metode de adsorbţie selectivă. Din această perioadă începe să se contureze concepţia cu privire la natura proteică a enzimelor. 
        Proteinele reprezintă aproximativ 50% din masa uscată a celulelor şi sunt cele mai răspândite din celulă. Ele se găsesc la orice nivel celular, deoarece sunt esenţiale în structura şi funcţionarea celulei. Toate proteinele conţin în molecula lor carbon, hidrogen, azot, oxigen  şi sulf, iar unele mai conţin şi alte elemente ca fosforul, fierul, zincul şi  cuprul.
        Prin hidroliză proteinele se transformă în compuşi simpli, aminoacizii. Prezintă, la fel ca şi enzimele din care fac parte, organizări structurale primare, secundare şi terţiare şi o serie de proprietăţi specifice. Proteinele pot fi studiate prin metode diferite ca: electroforeza, gelcromatografia, cromatografia de schimb ionic, cromatografia de afinitate, ultracentrifugarea şi cristalografia de raze X.
        Substanţele de natură proteică, respectiv enzimele, sunt specifice tipurilor de reacţie pe care le catalizează şi acţionează în interiorul celulei, locul sintezei acestora fiind ca şi cel al proteinelor, conform lui Casperson, nucleul celular. Enzimele au specificităţi de acţiune diferite, având capacitatea de a cataliza transformarea unui substrat sau a mai multor substraturi diferite, iar partea activă implicată în reacţie se numeşte centru activ. Formarea complexului enzimă-substarat are loc după mai multe mecanisme catlitice, mecanisme care sunt întâlnite şi în cazul catalizatorilor neenzimatici.
        Se poate vorbi, în ceea ce priveşte enzimele, şi despre cinetica reacţiilor enzimatice ce reprezintă studiul funcţiei catalitice a enzimei realizat prin măsurători cantitative a vitezei de reacţie, un rol important în studiul cineticii reacţiilor enzimatice avându-l chimiştii Michaelis şi Menten. 
        În organismele vii roluri importante au toate clasele de enzime. În ultimul capitol însă, sunt prezentate trei dintre enzimele de oxidoreducere (enzimele de oxidoreducere fiind enzimele care catalizează procesele de oxidare şi de reducere din celule): catalaza, peroxidaza şi superoxiddismutaza. Acestea au rolul de a descompune apa oxigenată care găseşte ca radical liber în organism şi care poate degrada ţesuturile, precum şi reacţia de dismutaţie a radicalului superoxid.
        Respiraţia celulară a fost definită ca procesul în care hidrogenul este luat de la substrat şi reacţionează cu oxigenul gazos cu formare de apă sau apă oxigenată. Enzimele prezentate au rolul de a descompune radicalii liberi care se formează, protejând astfel organismul.
        Aceste enzime au în structură componente importante (ciclul porfirinic, ioni de fier – pentru peroxidaze şi catalaze şi ioni de cupru şi zinc cu o serie de aminoacizi- pentru superoxiddismutaze) care ajută la realizarea mecanismului de oxidoreducere a substratelor implicate în reacţie. 

Extras din lucrare:

"Respiraţia în lumea vie
Până în secolul al XVIII-lea noţiunea de respiraţie definea doar schimbul de gaze. Astăzi esenţa respiraţiei nu constă doar în preluare de O2 şi degajare de CO2, ci şi în eliberarea de energie prin oxidarea substanţelor organice.
        Funcţia respiratorie comportă două etape fundamentale: aprovizionarea  cu oxigen şi eliminarea dioxidului de carbon, procesul fiind denumit respiraţie externă; şi procesele de oxidare a substanţelor la nivel celular, numită respiraţia internă, celulară.
Procesul respiraţiei este comun tuturor organismelor vii şi necesită o afluenţă continuă a oxigenului în celulă. Dependenţa atât a plantelor cât şi a animalelor de prezenţa oxigenului, a fost înţeleasă abia după ce s-a descoperit rolul oxidării în producerea de energie.
Respiraţia este un process continuu. Oprirea respiraţiei duce la scurt timp la moartea celulei, deoarece celula nu dispune de rezerve de oxigen, iar pe de altă parte, acumularea CO2 este toxică pentru celulă.
Etapa respiraţiei externe. La monocelulare şi la organismele inferioare absorbţia de oxigen şi degajarea de dioxid de carbon se face printr-un proces de difuziune, prin suprafaţa corpului. În acest caz cantitatea de substanţă transportată în unitatea de timp este proporţională cu coeficientul de difuziune al substanţei, cu suprafaţa de difuziune, şi cu diferanţa de concentraţie  şi invers proporţional cu distanţa. Dovada acestei afirmaţii este constatatarea că totdeauna schimbul se face din locul unde concentraţia gazului este mai mare, spre locul unde concentraţia este mai mică. Viteza cu care este absorbit oxigenul sau este eliberat dioxidul de carbon, depinde direct de suprafaţa disponibilă a schimbului şi de diferenţa de concentraţie a gazului între mediul exterior şi cel interior al organismului.
La organismele pluricelulare difuiziunea gazelor prin suprafaţa corpului este insuficientă pentru schimbul gazos dintre celule şi mediul exterior. Oxigenul care ajunge prin difuziune de la suprafaţă este insuficient pentru viaţa organismului, deoarece nevoia de oxigen depinde de volumul masei active şi de intensitatea metabolică. Ţinând cont de faptul că suprafaţa corpului creşte, apare un dezechilibru în schimburile gazoase. În procesul de evoluţie şi de adaptare, acest echilibru a fost înlăturat pe mai multe căi. Astfel, s-au dezvoltat mijloace de locomoţie care permit oragnismului se deplaseze dintr-o zonă săracă în oxigen într-o altă zonă cu concentraţia gazului mai mare; au fost introduce însă şi o serie de mijloace de ventilare a mediului exterior, care au rolul de a reîmprospăta mediul. Alte mecanisme au rolul de a controla mărirea suprafeţei corpului în raport cu necesarul de oxigen. Se poate trece astfel de la o formă sferică la forma ovoidă sau plată sau se dezvoltă o serie de papile sau pliuri.
Dacă masa corpului este foarte mare încât oxigenul nu poate ajunge în interiorul corpului, are loc dezvoltatrea unor mecanisme speciale de transport al oxigenului. Prin aceste mecanisme oxigenul, difuzat de la suprafaţă în interiorul corpului,este dus direct la celule. Schimbul de gaze cu mediul extern are loc datorită mecanismelor care asigură atât pătrunderea continuă a oxigenului din mediul extern în mediul intern, cât şi eliminarea dioxidului de carbon din mediul intern în mediul extern. Dacă facem referire la respiraţia în cazul organismelor evoluate, se constată că respiraţia este un proces foarte complex care cuprinde o serie de fenomene şi mecanisme cuplate, din care nu poate să lipsească niciunul.
Procesul respirator  începe cu respiratia celulară şi se termină cu respiratia periferică, externă. Respiraţia periferică, externă, este reprezentă prin diferite tipuri de aparate respiratorii, a căror evoluţie a fost condiţionată de factorii de mediu."
Descarca lucrare