BIOQUÍMICATRADUCCIÓ DE LA SISENA EDICIÓ NORD-AMERICANA

JEREMY M. BERG, JOHN L. TYMOCZKO i LUBERT STRYER

CuradorJuli Peretó

Professor titular de bioquímica i biologia molecularde la Universitat de València (UV)

Membre de la Secció de Ciències Biològiques, IEC

Mercè PamblancoProfessora titular de bioquímica i biologia molecular, UV

Membre de la Societat Catalana de Biologia, IEC

TraductorsCoral Barrachina

Llicenciada en química per la UV

Alma BrachoLlicenciada en biologia, doctora per la UV

Eavan DorceyLlicenciada en bioquímica, doctora per la UV

Josep Vicent FormentLlicenciat en bioquímica, doctor per la UV

Ismael MingarroProfessor titular de bioquímica i biologia molecular, UV

Helena MiraLlicenciada en biologia, doctora per la UV

Marcel·lí del OlmoProfessor titular de bioquímica i biologia molecular, UV

Anna SauríLlicenciada en biologia, doctora per la UV

Amb la col·laboració de

Títol de l’obra original:Biochemistry

Sisena edició original en llengua anglesa publicada per / First published in the UnitedStates:

W. H. Freeman and Company, New York and BasingstokeCopyright © 2007 by W. H. Freeman and Company

Tots els drets són reservats / All Rights Reserved

Revisió lingüística i correcció tipogràfica:JOSEP M. MESTRES

LAIA CAMPAMÀ

MARTA GRIERA

PATRICIA LARA VITRI

Servei de Correcció Lingüística de l’Institut d’Estudis Catalans

Maquetació:REVERTÉ-AGUILAR, SL

Propietat de:EDITORIAL REVERTÉ, SAC. de Loreto, 13-15, local B08029 BarcelonaTel.: (34) 934 193 336A/e: reverte@reverte.com; a/I: www.reverte.com

Tots els drets són reservats. La reproducció total o parcial d’aquesta obra, per qualsevol mitjà o procedi-ment, incloent-hi la reprografia i el tractament informàtic, queda totalment prohibida, llevat de les ex-cepcions establertes per la llei. Així mateix, queda prohibida la distribució d’exemplars mitjançant el llo-guer o el préstec públics, la comunicació pública i la transformació de qualsevol part d’aquesta publicació(incloent-hi el disseny de la coberta) sense l’autorització prèvia dels titulars de la propietat intel·lectual ide l’Editorial. Infringir els drets descrits pot constituir un delicte contra la propietat intel·lectual (article270 i següents del Codi penal). El Centre Espanyol de Drets Reprogràfics (CEDRO) vetlla perquè es res-pectin els drets damunt dits.

Edició en català:© Editorial Reverté, SA, 2007

ISBN: 978-84-291-7601-8Edició en paper

Edició e-bookISBN: 978-84-291-9368-8

En el poema «Inici de càntic en el temple» Salvador Espriu ens diu: «Però hem vis-cut per salvar-vos els mots, per retornar-vos el nom de cada cosa.» En temps difícils,aquesta tasca ha estat fonamental perquè el català no es perdés; tanmateix, com passaen gairebé totes les llengües que no són l’anglès, la llengua catalana ha hagut endemésde «crear nous noms per a les noves coses», a fi de no quedar-se encaixonada coma llengua «familiar» o «folklòrica», no adequada per a l’expressió de conceptes ele-vats, com ara els de la ciència. La creació de lèxic científic ha estat una de les granstasques del país durant la segona meitat del segle XX. Com a resultat d’aquest enormeesforç col·lectiu, el català és ara una llengua perfectament apta per a difondre el pen-sament científic. La publicació de llibres de text en català es converteix, per tant, enun element essencial per a estimular tant els estudiants com els professionals delsPaïsos Catalans a utilitzar llur llengua d’una manera fluïda i depurada.

La sisena edició del llibre BIOQUÍMICA, de Lubert Stryer, Jeremy M. Berg i JohnL. Tymoczko, passa ara a formar part del Projecte Scriptorium, l’objectiu del qual ésdifondre en català textos bàsics de prestigi internacional per a les carreres científi-ques i tècniques. Impulsat per l’Institut d’Estudis Catalans i tres fundacions (la Fun-dació Alsina i Bofill, la Fundació Congrés de Cultura Catalana i la Fundació Torrens-Ibern), el Projecte Scriptorium edita obres originàriament publicades en altresllengües (principalment en anglès), que s’utilitzen en centres d’ensenyament de moltspaïsos. D’aquesta manera, els estudiants de llengua catalana tenen a l’abast llibresde text fonamentals que fins ara han hagut de consultar en anglès o en espanyol. Sónaquella mena d’obres que acaben sent més conegudes pel nom de l’autor que pel tí-tol. Aquest és el cas de «l’Stryer», probablement el text de bioquímica més coneguti utilitzat arreu.

La BIOQUÍMICA de Lubert Stryer és considerada una de les millors obres d’intro-ducció a la bioquímica i a la biologia molecular. L’objectiu d’aquestes disciplines ésl’estudi de les molècules i dels processos moleculars que es produeixen en els éssersvius. Per això la bioquímica ha esdevingut una assignatura bàsica per a totes les car-reres relacionades amb les ciències de la vida, des de la d’infermeria a la d’engi-nyeria forestal, passant per les de biologia, medicina, farmàcia, química, veterinària,nutrició, tecnologia dels aliments, etc. Tot i que inicialment és un llibre pensat per aestudiants de llicenciatura, la profunditat amb què tracta els temes el fa també ade-quat per a cursos més avançats i és un magnífic text de consulta per a qualsevol es-tudiós i professional de les ciències de la vida i la salut.

Han passat més de trenta anys des que es va publicar la primera edició d’aques-ta obra, que ja disposa de sis edicions en anglès. Els autors han anat modificant elllibre per a incorporar-hi l’allau de nova informació generada en aquest camp del co-neixement, tot i que han fet un esforç de síntesi per a mantenir l’obra dins unes di-mensions raonables. Lubert Stryer ha comptat amb la participació de Jeremy M. Berg,director de l’Institut Nacional de Ciències Mèdiques Generals, que forma part delsInstituts Nacionals de Salut dels EUA, i de John L. Tymoczko, catedràtic del Carle-ton College. Com ha reconegut el mateix Stryer, els coautors han donat nova vida aaquesta obra i l’han portada al segle XXI.

En les tres últimes dècades, el desenvolupament de la bioquímica i de la biolo-gia molecular ha estat impressionat, i s’ha accelerat amb els avenços en el coneixe-ment dels genomes de moltes espècies, incloent-hi l’ésser humà. Això ha permèscomparar seqüències de moltes proteïnes i, així, formular i comprovar hipòtesis so-bre llur origen evolutiu i llur funció. La incorporació de la informàtica a la recercagenòmica ha permès, a més, comprendre l’impacte de l’evolució en les molèculesbiològiques i en les vies metabòliques. Els components dels éssers vius s’assemblenmés a màquines fetes amb peces aprofitades d’altres aparells preexistents que a ins-truments dissenyats de cap i de nou. Aquest enfocament evolutiu afecta el conjuntdel text d’aquest llibre i li dóna un aire molt nou. El repte que els autors van afron-

Pròleg a la primera edició catalana

tar a l’hora d’escriure aquesta sisena edició de l’obra representava, de fet, introduirun canvi en el mateix plantejament de la bioquímica, sense perdre l’estil atractiu queha definit el llibre en les edicions anteriors. Cal dir que els autors han aconseguit llurobjectiu plenament. En aquesta sisena edició, també s’ha donat una especial im-portància a la perspectiva fisiològica de la bioquímica per a facilitar la comprensióde les rutes metabòliques. S’han introduït noves explicacions sobre les condicionsquotidianes que determinen la regulació metabòlica (dejuni-ingesta, exercici-repòs),noves figures d’integració de rutes i més exemples fisiològicament rellevants. A mésa més, s’hi han afegit noves aplicacions clíniques i es tracten els avenços més recentsen bioquímica.

Pel que fa a la disposició de la informació, s’han mantingut les icones que senyalenels paràgrafs que ajuden els lectors a comprendre més bé les característiques de lesproteïnes, al mateix temps que n’ofereixen una visió evolutiva; que relacionen els te-mes tractats amb llurs aplicacions clíniques, o bé remeten a recursos didàctics mul-timèdia de suport. La combinació del llibre i dels recursos multimèdia, disponiblesen anglès a la pàgina web del llibre (www.whfreeman.com/stryer), amplia de maneranotable el potencial didàctic del conjunt. El fet que els recursos d’Internet siguin enanglès no és un inconvenient, ans al contrari, permet que els estudiants es familia-ritzin amb el llenguatge de la bioquímica en aquella llengua, que és la que en prin-cipi hauran d’usar per a la comunicació científica de llurs treballs com a professio-nals de la ciència.

La coordinació d’aquesta versió catalana ha estat feta per Juli Peretó, professorde la Universitat de València, membre de l’Institut d’Estudis Catalans i professionalamb una gran experiència docent i editorial, d’una provada sensibilitat vers les qües-tions del català científic. Peretó, amb la col·laboració de Mercè Pamblanco, ha co-ordinat un equip de vuit traductors especialitzats, que han treballat sota la seva su-pervisió i en estreta col·laboració amb el Servei de Correcció Lingüística de l’Institutd’Estudis Catalans. Els traductors han estat Coral Barrachina, Alma Bracho, EavanDorcey, Josep Vicent Forment, Ismael Mingarro, Helena Mira, Marcel·lí del Olmo iAnna Saurí, tots els quals han fet una feina reeixida. El resultat d’aquesta col·labo-ració és extraordinari: s’ha aconseguit un text que és un magnífic exemple d’ús dela terminologia científica catalana i de la capacitat que té aquesta llengua per a adap-tar-se a la nova terminologia especialitzada que sorgeix i es desenvolupa en anglèsper a descriure els nous conceptes i fenòmens que es van descobrint de manera con-tinuada com a resultat de l’activitat investigadora. Els lectors de llengua catalana te-nen en aquest llibre un instrument d’altíssim valor docent que contribueix de maneradecisiva a normalitzar l’ús del català en els camps de la bioquímica i la biologia mo-lecular.

JOAN GUINOVART

Catedràtic de Bioquímica i Biologia MolecularUniversitat de Barcelona

Als nostres mestres i als nostres estudiants

JEREMY M. BERG es va llicenciar en ciències químiques a Stanford (on va investi-gar juntament amb Keith Hodgson i Lubert Stryer), i es va doctorar, també en cièn-cies químiques, a Harvard amb Richard Holm. A continuació, va gaudir d’una becapostdoctoral en biofísica amb Carl Pabo a la Facultat de Medicina Johns Hopkins.Entre el 1986 i el 1990, va ser professor titular al Departament de Química de laJohns Hopkins. Més tard es va traslladar a la Facultat de Medicina Johns Hopkinscom a catedràtic i director del Departament de Biofísica i Biofísica Química, on varomandre fins al 2003. El 2003 esdevingué director de l’Institut Nacional de Cièn-cies Mèdiques Generals, que forma part dels Instituts Nacionals de Salut dels Es-tats Units. Ha rebut el Premi de Química Pura que atorga la Societat Americana deQuímica (1994), el Premi Eli Lilly de Recerca Bàsica en Química Biològica (1995),el Premi al Millor Jove Investigador de l’Any de Maryland (1995) i el Premi Har-rison Howe (1997). Quan estava a la Johns Hopkins va rebre el Premi de DocènciaW. Barry Wood (elegit pels estudiants de medicina), el Premi de Docència a Estu-diants de Postgrau i el Premi de Catedràtic Docent de Ciències Preclíniques. És au-tor, juntament amb Stephen Lippard, del llibre de text Principles of BioinorganicChemistry.

JOHN L. TYMOCZKO ocupa actualment la Càtedra Towsley de Biologia al CarletonCollege, on ensenya des del 1976. Imparteix bioquímica, pràctiques de bioquímica,oncògens i biologia molecular del càncer, i bioquímica de l’exercici; també participaen el curs d’introducció «Fluxos d’energia en els sistemes biològics». El professorTymoczko es va llicenciar a la Universitat de Chicago el 1970 i es va doctorar enbioquímica a la mateixa universitat amb Shutsung Liao, a l’Institut de Recerca delCàncer Ben May. Després va gaudir d’un contracte postdoctoral amb Hewson Swiftal Departament de Biologia de la Universitat de Chicago. La seua recerca s’ha cen-trat en els receptors d’esteroides, les partícules de ribonucleoproteïnes i els enzimsproteolítics.

LUBERT STRYER és catedràtic emèrit de Biologia Cel·lular a la Càtedra Winzer de laFacultat de Medicina i catedràtic emèrit de Neurobiologia a la Universitat de Stan-ford, on treballa des del 1976. Es va graduar a la Facultat de Medicina de Harvard.El professor Stryer ha rebut molts guardons per la seua recerca sobre la interaccióentre la llum i la vida, incloent-hi el Premi Eli Lilly de Recerca Bàsica en QuímicaBiològica i el Premi als Inventors més Distingits de l’Associació de Propietaris de laPropietat Intel·lectual. Va ser elegit membre de l’Acadèmia Nacional de Ciènciesnord-americana el 1984. Actualment presideix el comitè assessor científic de duescompanyies de biotecnologia XAffymax, Inc. i Senomyx, Inc.X i col·labora en elComitè del McKnight Endowment Fund for Neuroscience. La publicació de la pri-mera edició de Bioquímica (l’edició en anglès) el 1975 va transformar la manerad’ensenyar la bioquímica.

Sobre els autors

Com més aprenem, més connexions descobrim entre els diversos elements delmón bioquímic. En aquesta sisena edició hem fet un gran esforç per a presen-

tar aquestes connexions d’una manera que ajude els estudiants que s’aproximen a labioquímica per primera vegada a entendre la matèria i la importància que té en lesnostres vides.

Èmfasi en la importància fisiològica

La bioquímica està tornant a les seues arrels per a renovar l’estudi de la funció queté en la fisiologia, gràcies a les eines de la biologia molecular i a la informació ad-quirida a partir de la seqüenciació genètica. En aquesta sisena edició, volem subrat-llar el fet que la comprensió de les rutes bioquímiques és el fonament de la com-prensió dels sistemes biològics. Les rutes bioquímiques tenen més sentit per alsestudiants, si entenen com estan relacionades aquestes rutes amb la fisiologia d’ac-tivitats familiars, com ara la digestió, la respiració i l’exercici. En aquesta edició, es-pecialment en els capítols sobre el metabolisme, hem adoptat diverses mesures pera assegurar-nos que els estudiants en tinguen una visió general:

• Les explicacions sobre la regulació metabòlica subratllen les condicions quoti-dianes que la determinen: l’exercici en comparació amb el repòs; la ingesta com-parada amb el dejuni.

• Les noves figures d’integració de les rutes mostren com treballen les nombrosesrutes interconnectades en condicions específiques, com ara durant el dejuni.

• S’han afegit més exemples rellevants fisiològicament al llarg de tot el llibre.

Aquesta perspectiva fisiològica també és evident en el nou capítol sobre el des-envolupament de fàrmacs. A voltes, l’ús d’un compost extern per a inhibir un enzimespecífic té conseqüències fisiològiques sorprenents que posen de manifest principisfisiològics nous.

VII

PREFACI

CÈL·LULA HEPÀTICA

ADIPÒCIT

glucosa

CO2 + H2O

Rutes actives:1. Oxidació dels àcids grassos, capítol 22íí2. Formació de cossos cetònics, capítol 22íí3. Gluconeogènesi, capítol 16íí4. Cossos cetònics → acetil CoA, capítol 22íí5. Cicle de l’àcid cítric, capíí ítol 17íí6. Fosforilació oxidativa, capítol 18íí

SANGDEJUNI o DIABETIS

CÈL·LULA DEL MÚSCUL CARDÍACÍÍCÈL·LULA DEL CÒRTEX RENAL

CÈL·LULA CEREBRAL EN DEJÚ

àcidsgrassos

àcids grassos

àcidsgrassos

acetilCoA

cossoscetònics

1 2

3glicerol

glicerol

ààààààààààààààààààà ds grassosdddddddddiiiiiiiicccccccccccccccccccc

cerolccccccccccciiiiiiillllllgggggggggggggggggggggg

acetil CoA

CAC

cossos cetònics

4

5

6

FIGURA 22.21 INTEGRACIÓ DE RUTES: Elfetge proporciona cossos cetònics als teixitsperifèrics. En el dejuni o en la diabetis queno s’ha tractat, el fetge converteix els àcidsgrassos en cossos cetònics, que són una fontde combustible per a molts teixits. Laproducció de cossos cetònics és especialmentimportant en condicions de dejuni, en lesquals són el combustible predominant.

Una perspectiva molecular evolutiva

Les perspectives evolutives permeten i reforcen bastant l’es-tudi de la bioquímica. Com va dir Theodosius Dobzhansky,«res no té sentit en biologia si no es mira sota la llum del’evolució». En el transcurs de l’evolució, les mutacions hananat alterant moltes proteïnes i motius bioquímics, de ma-nera que han anat desenvolupant diferents funcions, tot i man-tenir llurs elements bioquímics fonamentals. Si examinemproteïnes relacionades, podem descobrir característiques quí-miques essencials, així com l’especialització necessària pera fer funcions concretes. Els trets de l’evolució són clars apartir de l’anàlisi de les seqüències gèniques i aminoací-diques.

A mesura que l’anàlisi de les seqüències esdevé més im-portant, el camp de la bioquímica s’està desplaçant des d’unaciència feta quasi completament al laboratori cap a una altraque es pot explorar amb ordinadors, fent ús de la informacióobtinguda de la genòmica i la proteòmica. Aquest canvi éspresent en aquesta edició, i es pot observar clarament al ca-pítol 6, «Evolució i bioinformàtica», on es desenvolupen lesbases conceptuals de la comparació de les seqüències deles proteïnes i dels àcids nucleics. La comparació de proteï-nes és ben present al llarg de tot el llibre, especialment per aaclarir les relacions entre estructura i funció.

Capítols nous: l’hemoglobina i el desenvolupament de fàrmacs

Dos capítols nous il·lustren la relació entre estructura i fun-ció mitjançant un exemple clàssic i un de contemporani.

Capítol 7 L’hemoglobina: retrat d’una proteïna enacció. Tornem a abordar aquest exemple clàssic, utilitzat pera explicar la relació entre estructura i funció, amb un tracta-ment ampliat. La nova perspectiva inclou:

• El transport d’oxigen durant el repòs i durant l’exercici.

• La fisiologia del transport d’oxigen i de CO2.

• Les bases moleculars de l’anèmia falciforme i la talassèmia.

• L’equilibratge en la producció de cadenes � i �.

• Les globines descobertes recentment.

Capítol 35 El desenvolupament de fàrmacs. El co-neixement de les rutes bioquímiques és fonamental per al des-envolupament de nous fàrmacs com ara Lipitor, Viagra iVioxx. En aquest nou capítol s’il·lustren molts casos d’estudi:

• Com es relacionen els fàrmacs amb altres temes del llibreXcinètica, inhibidors enzimàtics, receptors de membrana,

regulació metabòlica, síntesi lipídica i transducció desenyal.

• Com responen les defenses del cos davant de compostosestranys, especialment les defenses produïdes per les rutesbioquímiques del metabolisme xenobiòtic.

• La importància de l’administració, la distribució, elmetabolisme, l’excreció (ADME) i la toxicologia en eldesenvolupament dels fàrmacs.

• Com funciona el procés de desenvolupament d’un fàrmacdes de la identificació de l’objectiu fins als assaigsclínics.

• Com s’utilitzen els conceptes i les eines de la genòmicaen el desenvolupament dels fàrmacs.

Noves aplicacions clíniques

Hem afegit una sèrie de nous exemples procedentsde la ciència mèdica a l’abundant selecció d’e-xemples que ja hi havia (indicats per mitjà de la

icona que hi ha dalt). (La llista completa és a la pàgina XII.)Els temes nous són:

• Malalties causades per un plegament defectuós de les proteïnes (capítol 2).

• La teràpia gènica humana (capítol 5).

• L’agrecà i l’osteoartritis (capítol 11).

• L’ús de l’eritropoetina (EPO) per a tractar l’anèmia il’abús que en fan els atletes (capítol 11).

• L’ús d’anticossos monoclonals contra els receptors delsfactors de creixement epidèrmics en el tractament delcàncer de còlon i del càncer de mama (capítol 14).

• La funció que té l’exercici en la producció de lesdefenses que aturen els radicals superòxid (capítol 18).

• Malalties produïdes per l’alteració de la ubiqüitinació(malaltia de Parkinson, síndrome d’Angelman) (capítol 23).

• L’ús de l’inhibidor del proteasoma bortezomib per atractar el mieloma múltiple (capítol 23).

• L’adenosina-desaminasa i la immunodeficiènciacombinada greu (capítol 25).

• Una anàlisi força estesa sobre la gota (capítol 25).

• L’àcid fòlic i l’espina bífida (capítol 25).

• La diabetis de tipus II (capítol 27).

• Els gens supressors de tumors i el p53 (capítol 28).

• Quimioteràpia dirigida a les rutes de reparació del DNA(capítol 28).

VIII Prefaci

• Malalties causades per un procés de tall i unió defectuósde l’RNA, com ara la talassèmia i la retinitis pigmentària(capítol 29).

• Immunitat innata (capítol 33).

Avenços recents

En la sisena edició hem dut a terme una actualització a fons,i hi hem inclòs nous tractaments dels avenços recents se-güents:

• El model de condensació per nucleació del plegamentde les proteïnes (capítol 2).

• L’ús de l’espectrometria de masses MALDI-TOF per aidentificar components de complexos proteics grans(capítol 3).

• Actualització del projecte del genoma humà (capítol 5).

• Genòmica comparativa (capítol 5).

• Disrupció gènica mitjançant l’RNA d’interferència(capítol 5).

• L’ús del programa BLAST per a fer cerques (capítol 6).

• Els rais de lípids (capítol 12).

• Els mecanismes d’acció de diversos tipus de canals i bombes de membrana com ara el receptor de l’acetilcolina (capítol 13).

• L’aquaporina (capítol 13).

• La ruta del receptor d’insulina (capítol 14).

• L’estructura i la funció del receptor d’EGF (capítol 14).

• L’estructura de l’ATP-ADP-translocasa (capítol 18).

• La funció de la glicogen-sintasa-cinasa en la regulaciódel glicogen (capítol 21).

• La funció de la perlipina A en la mobilització dels àcidsgrassos (capítol 22).

• L’estructura revisada de l’àcid gras-sintasa (capítol 22).

• La iniciació de la replicació en eucariotes i enprocariotes (capítol 28).

• Els components de la DNA-polimerasa (capítol 28).

• El model del trombó per a l’elongació del DNA (capítol 28).

• L’estructura del promotor en eucariotes (capítol 29).

• La iniciació de la transcripció en eucariotes (capítol 29).

• El domini carboxil terminal (CTD) de la RNA-polimerasa (capítol 29).

• La funció de les proteïnes SNARE en la distribució deles proteïnes (capítol 30).

• L’estructura dels receptors del gust que detecten ladolçor (capítol 32).

Prefaci IX

P P

receptor dela insulina

insulina

P

P

P

P

P

P

PP

P

ATPAkt

PDK1(proteïna-cinasa dependentde PIP3)

IRS-1

Akt activada

ADP

fosfoinosítid-íí3-cinasa

PIP2

PIP3

FIGURA 14.20 Senyalització perinsulina. La unió de la insulina alseu receptor provoca una sèrie defosforilacions que duen a l’activació dela cinasa Akt1. La Akt1 activada es potdifondre a través de la cèl·lula icontinuar la ruta de transducció delsenyal.

Visualització de l’estructura molecular

Com en la cinquena edició, totes les estructures molecu-lars han estat seleccionades i presentades per un de nosal-tres, Jeremy Berg. La sisena edició inclou noves eines pera ajudar els estudiants a llegir i a entendre les estructuresmoleculars:

• Una introducció als models moleculars explica elsdiferents tipus de models de proteïnes i n’examina elspunts forts i els punts febles (apèndixs dels capítols 1 i 2).

• Els peus de les figures dirigeixen explícitament elsestudiants a les característiques clau d’un model.

• Hi ha representada una varietat més gran dels tipusd’estructures moleculars, incloent-hi interpretacions mésclares de les proteïnes de membrana.

• En la major part dels models moleculars, el nom del’arxiu del Protein Data Bank es dóna al final del peu dela figura. Aquest nom d’arxiu (també conegut per PDB ID)permet a l’estudiant accedir fàcilment a l’arxiu utilitzatper a generar l’estructura a partir del lloc web del ProteinData Bank (http://www.rcsb.org/pdb/ ). En aquest lloc hiha disponibles tota una sèrie d’eines per a visualitzar ianalitzar les estructures.

• En la pàgina web del llibre hi ha figures en moviment enJmol de la major part d’estructures moleculars, per talque els estudiants puguen rotar les molècules en 3D ivegen en línia interpretacions alternatives.

Problemes al final dels capítols

A més dels problemes generals, els problemes al final delscapítols es divideixen en tres categories per a fomentar el des-envolupament de capacitats específiques.

• Els problemes sobre mecanismes demanen als estudiantsque suggerisquen o elaboren un mecanisme químic.

• Els problemes d’interpretació de dades són preguntesrelacionades amb un conjunt de dades proporcionades entaules o gràfiques. Aquests problemes donen alsestudiants una noció sobre com s’assoleixen lesconclusions científiques.

• Els problemes d’integració de conceptes fan que elsestudiants utilitzen la informació de diversos capítols pera arribar a una solució. Aquests problemes reforcen lacapacitat de l’estudiant d’interconnectar diferents aspectesde la bioquímica.

Al final del llibre hi ha les solucions breus a aquests proble-mes; al llibret Student Companion de l’edició anglesa hi hadisponibles les solucions ampliades.

X Prefaci

B) Grup hemoA)

Àtom de ferroGrup hemo

FIGURA 2.48 Estructura tridimensional de la mioglobina. A) El diagrama de cintesmostra que la proteïna està formada principalment per hèlixs �. B) El model espacial

compacte en la mateixa orientació mostra com d’empaquetada està la proteïna plegada.Fixeu-vos que el grup hemo es troba aniuat en una cavitat de la proteïna compacta ambnomés un costat exposat. Es mostra en blau una hèlix perquè pugueu comparar les duesrepresentacions estructurals. [Dibuixat a partir d’1A6N.pdb.]

Per què aquest conjunt de vint aminoàcids? (p. 33)

El codi genètic és universal? (p. 126)

Molts exons codifiquen dominis proteics (p. 128)

Hemoglobines fetals (p. 192)

Globines addicionals (p. 197)

Tríades catalítiques en enzims hidrolítics (p. 248)

Classes principals d’enzims que escindeixen pèptids (p. 251)

Centres actius basats en el zinc en les anhidrases carbòniques (p. 258)

Un nucli catalític comú en els enzims de restricció de tipus II (p. 266)

Dominis de les NTPases amb llaç P (p. 270)

Un nucli catalític comú en les proteïna-cinases (p. 288)

Per què en els humans hi ha diferents grups sanguinis? (p. 315)

Membranes de les arquees (p. 331)

ATPases de tipus P (p. 354 i p. 358)

Dominis de caixa d’unió d’ATP (p. 358)

Ús de la comparació de seqüències per a entendre els canals de Na+ i Ca2+ (p. 366)

Proteïnes G petites (p. 398)

Evolució de les rutes metabòliques (p. 429)

Per què la glucosa és un combustible tan important? (p. 435)

Un centre d’unió comú en les deshidrogenases (p. 448)

La superfamília de transportadors MF (transportadors principals)(p. 457)

Isoenzims de la lactat-deshidrogenasa (p. 469)

Relació evolutiva entre la glicòlisi i la gluconeogènesi (p. 469)

Descarboxilació del 2-oxoglutarat i el piruvat (p. 485)

Evolució de la succinil CoA-sintasa (p. 487)

Història evolutiva del cicle de l’àcid cítric (p. 495)

Origen endosimbiòtic dels mitocondris (p. 504)

Conservació de l’estructura del citocrom c (p. 520)

Característiques comunes de l’ATP-sintasa i les proteïnes G (p. 527)

Proteïnes desacobladores emparentades (p. 533)

Evolució dels cloroplasts (p. 543)

Origen evolutiu de la fotosíntesi (p. 560)

Evolució de la ruta C4 (p. 576)

Augment de la complexitat en la regulació de la glicogen-fosforilasa (p. 604)

La família de l’�-amilasa (p. 606)

Un motiu recurrent en l’activació dels grups carboxil (p. 623)

Equivalents procariòtics de la ruta de la ubiqüitina i el proteasoma(p. 655)

Una família d’enzims dependents de piridoxal (p. 660)

Evolució del cicle de la urea (p. 664)

El domini amb llaç P de l’NTPasa en la nitrogenasa (p. 682)

L’aspartat-aminotransferasa, prototip dels enzims dependents de PLP (p. 687)

Retroinhibició (p. 698)

Etapes recurrents en la síntesi dels anells purínics (p. 715)

Ribonucleòtid-reductases (p. 720)

Augment en els nivells d’urat durant l’evolució dels primats (p. 726)

La superfamília del citocrom P450 (p. 752)

DNA-polimerases (p. 794)

Helicases (p. 798)

La timina i la fidelitat del missatge genètic (p. 809)

Relació evolutiva entre les recombinases i les topoisomerases (p. 814)

Evolució del tall i unió catalitzat per l’espliceosoma (p. 850)

Classes d’aminoacil-tRNA-sintases (p. 865)

Composició del ribosoma primordial (p. 869)

Proteïnes G homòlogues (p. 877)

Una família de proteïnes amb dominis d’unió de lligand comuns(p. 899)

Evolució independent dels centres d’unió al DNA de les proteïnesreguladores (p. 900)

Illes de CpG (p. 907)

Elements de resposta al ferro (p. 916)

La família de receptors de substàncies odorants (p. 923)

Evolució dels fotoreceptors (p. 936)

El plegament de les immunoglobulines (p. 952)

Relació entre l’actina i l’hexocinasa i altres proteïnesprocariòtiques (p. 986)

Les tubulines i la família de NTPases amb llaç P (p. 990)

Evolució molecular

Aquesta icona indica l’inici de moltes discussions que remarquen la simi-litud entre proteïnes o altres aspectes evolutius a escala molecular que pro-porcionen un marc que ajude els estudiants a organitzar la informació.

XI

Malalties causades pel plegament defectuós de les proteïnes (p. 53)

Malaltia deguda a errors en la modificació de les proteïnes (p. 57)

Detecció d’antígens per ELISA (p. 87)

Deficiència de vasopressina (p. 90)

Teràpia gènica humana (p. 158)

Anèmia falciforme (p. 195)

Talassèmia (p. 196)

Acció de la penicil·lina (p. 232)

Inhibidors de les proteases (p. 253)

Anhidrasa carbònica i osteopetrosi (p. 254)

Ús dels isoenzims per a la diagnosi del dany tissular (p. 283)

Emfisema (p. 292)

Prevenció de la trombosi (p. 295)

Hemofília (p. p. 297)

Regulació de la coagulació de la sang (p. 297)

Agrecà i osteoartrosi (p. 313)

Grups sanguinis (p. 315)

Ús i abús de l’eritropoetina (EPO) (p. 316)

Malaltia de les cèl·lules I (p. 318)

Selectines i resposta inflamatòria (p. 321)

Virus de la grip (p. 321)

Usos clínics dels liposomes (p. 335)

Aspirina i ibuprofè (p. 339)

Digital i insuficiència cardíaca congestiva (p. 357)

Resistència a múltiples fàrmacs (p. 358)

Rutes de transducció de senyal i càncer (p. 400)

Anticossos monoclonals com a fàrmacs anticancerosos (p. 401)

Inhibidors de les proteïna-cinases com a fàrmacs anticancerosos(p. 401)

Còlera i tos ferina (p. 401)

Deficiències vitamíniques (p. 423)

Intolerància a la lactosa (p. 451)

Toxicitat de la galactosa (p. 451)

Càncer i glicòlisi (p. 457)

Deficiència de fosfatasa i acidosi làctica (p. 492)

Beri-beri i enverinament per mercuri i arsènic (p. 494)

Malalties mitocondrials (p. 534)

Anèmia hemolítica (p. 586)

Deficiència de 6-fosfat de glucosa-deshidrogenasa (p. 587)

Trastorns en l’emmagatzematge de glicogen (p. 611)

Deficiència de carnitina (p. 624)

Síndrome de Zellweger (p. 630)

Cetosi diabètica (p. 633)

Ús dels inhibidors de l’àcid gras-sintasa com a fàrmacs (p. 640)

Efectes de l’aspirina en les rutes de senyalització (p. 644)

Malalties causades per alteracions en la ubiqüitinació (p. 653)

Degradació de proteïnes i resposta inflamatòria (p. 664)

Trastorns hereditaris del cicle de la urea (hiperamonèmia) (p. 664)

Errors innats en la degradació d’aminoàcids (p. 672)

Nivells alts d’homocisteïna i malaltia vascular (p. 693)

Trastorns hereditaris del metabolisme de les porfirines (p. 704)

Fàrmacs anticancerosos que bloquen la síntesi de timidilat (p. 722)

Adenosina-desaminasa i immunodeficiència combinada greu(SCID) (p. 725)

Gota (p. 726)

Síndrome de Lesch-Nyhan (p. 726)

Àcid fòlic i espina bífida (p. 727)

Síndrome del destret respiratori i malaltia de Tay-Sachs (p. 738)

Ús diagnòstic del nivell de colesterol en sang (p. 745)

Hipercolesterolèmia i aterosclerosi (p. 747)

Tractament clínic dels nivells de colesterol (p. 748)

Raquitisme i vitamina D (p. 754)

Dejuni prolongat (p. 772)

Diabetis (p. 773)

Regulació del pes corporal (p. 774)

Efectes metabòlics de l’etanol (p. 777)

Antibiòtics dirigits contra la DNA-girasa (p. 792)

Malaltia de Huntington (p. 805)

Reparació defectuosa del DNA i càncer (p. 810)

Detecció de carcinògens (test d’Ames) (p. 811)

Antibiòtics que inhibeixen la transcripció (p. 831)

Limfoma de Burkitt i leucèmia de les cèl·lules B (p. 839)

Malalties causades pel tall i unió defectuós de l’RNA (p. 847)

Antibiòtics que inhibeixen la síntesi proteica (p. 884)

Diftèria (p. 885)

Ricina, un inhibidor letal de la síntesi proteica (p. 885)

Esteroides anabòlics (p. 910)

Els SERM i el càncer de mama (p. 910)

Ceguetat de colors (p. 936)

Ús de la capsaïcina en el tractament del dolor (p. 941)

Immunitat innata (p. 946)

Supressors del sistema immunitari (p. 959)

L’MHC i el rebuig al trasplantament (p. 968)

Vacuna de la SIDA (p. 969)

Malalties autoimmunitàries (p. 971)

Sistema immunitari i càncer (p. 971)

Miosina i sordesa (p. 984)

Cinesina i trastorns del sistema nerviós (p. 989)

Taxol (p. 990)

XII

Aplicacions clíniques

Aquesta icona indica l’explicació d’una aplicació clínica en el text. A més,si escau, apareixen en el text altres correspondències clíniques més breus.

La investigació de proteïnes i proteomes (capítol 3)

Purificació de proteïnes (p. 67)Centrifugació diferencial (p. 67)Precipitació salina (p. 68)Diàlisi (p. 69)Cromatografia de filtració per gel (p. 69)Cromatografia d’afinitat (p. 70)Cromatografia de líquids d’alta resolució (p. 71)Electroforesi en gel (p. 71)Enfocament isoelèctric (p. 73)Electroforesi bidimensional (p. 74)Avaluació qualitativa i quantitativa de la purificació de proteïnes

(p. 74)Ultracentrifugació (p. 76)Degradació d’Edman automatitzada (p. 78)Seqüenciació de proteïnes (p. 78)Producció d’anticossos monoclonals (p. 85)Assaig amb immunosorbent conjugat amb un enzim (ELISA)

(p. 87)Transferència de Western (p. 88)Microscòpia de fluorescència (p. 89)Marcatge amb proteïna de fluorescència verda (p. 89)Microscòpia immunoelectrònica (p. 90)Síntesi de proteïnes mitjançant mètodes automatitzats en fase

sòlida (p. 90)Espectrometria de masses MALDI-TOF (p. 93)Cristal·lografia de raigs X (p. 96)Espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear (p. 98)Espectroscòpia de potenciació nuclear d’Overhauser (NOESY)

(p. 99)

La investigació de proteïnes (altres capítols)

Fonaments de la proteïna de fluorescència verda (p. 58)Cristal·lografia de raigs X de resolució temporal (p. 312)Ús de l’espectroscòpia de fluorescència per a analitzar

interaccions enzim-substrat (p. 213)Ús d’inhibidors irreversibles per a mapar un centre actiu (p. 228)Estudis enzimàtics amb anticossos catalítics (p. 232)

La investigació de gens i genomes (capítol 5)

Anàlisi mitjançant enzims de restricció (p. 135-137)Tècniques de transferència de Southern i de Northern (p. 137)Mètode dels didesoxis de Sanger per a la seqüenciació del DNA

(p. 138)Síntesi d’àcids nucleics en fase sòlida (p. 139)Reacció en cadena per la polimerasa (PCR) (p. 140)Tecnologia del DNA recombinant (p. 142-159)

Clonació de DNA en bacteris (p. 143-147)Tècniques de mutagènesi (p. 147)Anàlisi dels nivells d’expressió (xips gènics) (p. 151)Creació de genoteques de cDNA (p. 152)Introducció de gens en eucariotes (p. 154)Animals transgènics (p. 155)Disrupció gènica (p. 155)Disrupció gènica mitjançant RNA d’interferència (p. 157)Plasmidis inductors de tumors (p. 157)

La investigació de gens (altres capítols)

Equilibri de sedimentació en gradient de densitat (p. 113)Tècnica de l’empremta proteica per a aïllar i caracteritzar llocs

de promotors (p. 824)Immunoprecipitació de cromatina (ChIP) (p. 906)

Evolució i bioinformàtica (capítol 6)

Mètodes de comparació de seqüències (p. 166)Mètodes d’alineament de seqüències (p. 166)Estimació de la significació estadística dels alineaments

(per reordenament aleatori) (p. 168)Matrius de substitució (p. 169)Realització d’una cerca en el programa BLAST (p. 171)Motius de seqüències (p. 174)Detecció de motius repetits (p. 174)Mapatge d’estructures secundàries mitjançant la comparació

de seqüències de RNA (p. 176)Elaboració d’arbres evolutius (p. 177)Química combinatòria (p. 178)

Altres tècniques

Seqüenciació de carbohidrats mitjançant l’espectroscòpia de masses MALDI-TOF (p. 319)

Ús de liposomes per a investigar la permeabilitat de les membranes (p. 334)

Ús de les representacions d’hidropatia per a localitzar les hèlixstransmembranoses (p. 340)

Restabliment de la fluorescència després del fotoblanqueig(FRAP) per a mesurar la difusió lateral en membranes (p. 342)

Tècnica del pinçament de membrana ( patch-clamp) per a mesurarl’activitat dels canals iònics (p. 363)

Mesurament del potencial redox (p. 506)Imatgeria de ressonància magnètica funcional (fMRI) (p. 926)

Tècniques animades: A la pàgina web www.whfreeman.com/stryer es poden trobar explicacionsanimades de les tècniques experimentals utilitzades per a la investigació de gens i proteïnes.

XIII

Eines i tècniques

La sisena edició de BIOQUÍMICA ofereix tres capítols que presenten les eines i les tèc-niques de la bioquímica: «La investigació de proteïnes i proteomes» (capítol 3), «Lainvestigació de gens i genomes» (capítol 5) i «Evolució i bioinformàtica» (capítol 6).Al llarg del llibre s’expliquen altres tècniques experimentals addicionals si es consi-dera oportú.

L’estructura dicta la funció: una proteïna que envolta el DNAFIGURA 2.1

Canvi de conformació de la lactoferrina FIGURA 2.3Ferritina, una proteïna fonamentalment en hèlix � FIGURA 2.33Una proteïna d’unió a àcids grassos rica en fulls � FIGURA 2.40Llaços a la superfície d’un anticòs FIGURA 2.42Una superhèlix � helicoïdal FIGURA 2.43Estructura tridimensional de la mioglobina FIGURA 2.48Distribució d’aminoàcids en la mioglobina FIGURA 2.49Distribució «invertida» dels aminoàcids en les porines FIGURA 2.50Motiu hèlix-gir-hèlix FIGURA 2.51Dominis de les proteïnes CD4 de la superfície cel·lular

FIGURA 2.52Estructura quaternària de la proteïna Cro del bacteriòfag �

FIGURA 2.53Tetràmer �2�2 de l’hemoglobina humana FIGURA 2.54Conformacions alternatives d’una seqüència peptídica FIGURA 2.60Reorganització química en la proteïna de fluorescència verda

(GFP) FIGURA 2.68Motius que es repeteixen en la calmodulina FIGURA 3.25L’anticòs de la immunoglobulina G FIGURA 3.27Interaccions antigen (lisozim)-anticòs FIGURA 3.28Model de Watson i Crick de la doble hèlix de DNA FIGURA 4.11RNA-polimerasa FIGURA 4.24Una proteïna dissenyada sense equivalent a la natura FIGURA 5.22Ribonucleasa bovina i d’éssers humans FIGURA 6.1L’angiogenina FIGURA 6.2L’hemoglobina humana (cadena �), la mioglobina humana

i la leghemoglobina de tramusser FIGURA 6.14L’actina i el fragment gran de la proteïna de xoc tèrmic 70

(Hsp-70) FIGURA 6.15La quimotripsina i la subtilisina FIGURA 6.18La mioglobina FIGURA 7.1Canvis en l’estructura quaternària de l’hemoglobina a causa

de la unió d’oxigen FIGURA 7.10Mode d’unió del 2,3-BPG a la desoxihemoglobina humana

FIGURA 7.16L’hemoglobina S desoxigenada FIGURA 7.25Estabilització de l’hemoglobina � lliure FIGURA 7.27Complex de l’enzim citocrom P450 i el seu substrat

càmfora FIGURA 8.5Lisozim amb diversos components del centre actiu FIGURA 8.7Quimotripsina FIGURA 9.6Tripsina i quimotripsina FIGURA 9.12Carboxipeptidasa II FIGURA 9.15Tres classes de proteases i llurs centres actius FIGURA 9.17La proteasa HIV i la seua butxaca d’unió FIGURA 9.19La proteasa HIV, una proteasa aspàrtica dimèrica FIGURA 9.19L’anhidrasa carbònica II humana i el seu centre d’unió del

zinc FIGURA 9.22Anhidrasa carbònica � FIGURA 9.31EcoRV que abraça una molècula de DNA cognat FIGURA 9.38Ponts d’hidrogen entre l’endonucleasa EcoRV i el seu substrat

de DNA FIGURA 9.39

DNA inespecífic i DNA cognat amb l’endonucleasaEcoRV FIGURA 9.41

Estructura fonamental conservada en els enzims de restricció de tipus II FIGURA 9.44

Estructures semblants de l’adenilat-cinasa i la guanilat-cinasa FIGURA 9.46

Domini central de les NMP-cinases FIGURA 9.47Canvis de conformació en l’adenilat-cinasa FIGURA 9.51Tres proteïnes que contenen dominis amb llaç P de

NTPasa FIGURA 9.52Estructura de l’ATCasa FIGURA 10.6Centre actiu de l’ATCasa FIGURA 10.8La proteïna-cinasa A unida a un inhibidor FIGURA 10.18Conformació del quimotripsinogen i de la quimotripsina

FIGURA 10.22Interacció entre la tripsina i el seu inhibidor FIGURA 10.24Estructura d’una molècula de fibrinogen FIGURA 10.27Regió d’unió al calci de la protrombina FIGURA 10.32Oligosacàrids units a l’eritropoetina FIGURA 11.21Estructura d’un domini d’unió a glícid de tipus C procedent

d’una lectina animal FIGURA 11.26Bacteriorodopsina FIGURA 12.18Porina bacteriana (de Rhodopseudomonas blastica) FIGURA 12.20Unió de la prostaglandina H2-sintasa 1 a la membrana

FIGURA 12.23Canal hidrofòbic de la prostaglandina H2-sintasa 1 FIGURA 12.24Bomba de calci FIGURA 13.3Canvis conformacionals en la bomba de calci FIGURA 13.4Transportador ABC FIGURA 13.8Permeasa de lactosa amb un anàleg de lactosa unit FIGURA 13.11Canal de potassi FIGURA 13.17Canal de potassi controlat per voltatge FIGURA 13.22Receptor de l’acetilcolina FIGURA 13.27Aquaporina FIGURA 13.33Receptor 7TM FIGURA 14.4Una proteïna G heterotrimèrica FIGURA 14.6Activació de l’adenilat-ciclasa FIGURA 14.7Mà EF FIGURA 14.15Unió de la calmodulina a hèlixs � FIGURA 14.16Insulina FIGURA 14.17Activació del receptor de la insulina per fosforilació FIGURA 14.19Domini SH2 FIGURA 14.22Factor de creixement epidèrmic FIGURA 14.25Dimerització del receptor de l’EGF FIGURA 14.27Receptor de l’EGF inactiu FIGURA 14.28Grb-2, una proteïna adaptadora FIGURA 14.29Estructura de la Src FIGURA 14.32Encaix induït de l’hexocinasa FIGURA 16.3Fosfat de triosa-isomerasa FIGURA 16.43-fosfat de gliceraldehid-deshidrogenasa FIGURA 16.6Regió d’unió a l’NAD+ de les deshidrogenases FIGURA 16.12Fosfofructocinasa FIGURA 16.15Domini d’unió a la biotina de la piruvat-carboxilasa

FIGURA 16.24

XIV

Figures en moviment

Aquesta icona identifica estructures moleculars disponibles en format gi-ratori Jmol a la pàgina web del llibre: www.whfreeman.com/stryer.

Estructura en dominis de la fosfofructocinasa 2 FIGURA 16.29Canvis conformacionals en la citrat-sintasa per la unió de

l’oxalacetat FIGURA 17.10Estructura de la succinil CoA-sintasa FIGURA 17.14Q-citocrom c-oxidoreductasa (citocrom bc1) FIGURA 18.11Citocrom c-oxidasa FIGURA 18.13Conservació de l’estructura tridimensional del citocrom c

FIGURA 18.21ATP-sintasa FIGURA 18.25ATP-ADP-translocasa FIGURA 18.38Centre de reacció fotosintètic bacterià FIGURA 19.9Fotosistema II FIGURA 19.13Fotosistema I FIGURA 19.19Ferredoxina FIGURA 19.21Ferredoxina-NADP+-reductasa FIGURA 19.22Un complex antena bacterià FIGURA 19.30Rubisco FIGURA 20.3Tioredoxina FIGURA 20.15Glicogen-fosforilasa FIGURA 21.6Fosforilasa a i fosforilasa b FIGURA 21.9Centre actiu de la metilmalonil CoA-mutasa FIGURA 22.17Ubiqüitina FIGURA 23.2Tetraubiqüitina FIGURA 23.4Proteasoma 20S FIGURA 23.5Evolució del proteasoma FIGURA 23.8Biosíntesi de la tiamina FIGURA 23.9Aspartat-aminotransferasa FIGURA 23.12Enzims homòlegs FIGURA 23.19Proteïna Fe FIGURA 24.2Proteïna MoFe FIGURA 24.3Una DNA-metilasa unida a una diana FIGURA 24.12Triptòfan-sintasa FIGURA 24.163-fosfoglicerat-deshidrogenasa FIGURA 24.18Domini regulador format per dues subunitats de la

3-fosfoglicerat-deshidrogenasa FIGURA 24.20Glutatió-peroxidasa FIGURA 24.26Fosfat de carbamoïl-sintasa FIGURA 25.3Canal en la fosfat de carbamoïl-sintasa FIGURA 25.4Subunitat R2 de la ribonucleòtid-reductasa FIGURA 25.10Estructura del domini helicoïdal FIGURA 26.19Formes B i A del DNA FIGURA 28.3DNA Z FIGURA 28.8Topoisomerasa I FIGURA 28.11Topoisomerasa II FIGURA 28.13DNA-polimerasa FIGURA 28.15Canvi conformacional en la DNA-polimerasa per la unió

d’un dNTP FIGURA 28.19Helicasa FIGURA 28.23Residus conservats entre les helicases FIGURA 28.25Pinça de DNA lliscant FIGURA 28.26Enzim AlkA de reparació del DNA FIGURA 28.43Recombinasa Cre i topoisomerasa I FIGURA 28.50RNA-polimerasa FIGURA 29.1Separació de l’híbrid de RNA-DNA mitjançant una estructura

de la RNA-polimerasa FIGURA 29.9Complex format per la proteïna d’unió a la caixa TATA

i pel DNA FIGURA 29.21Formació del complex d’iniciació FIGURA 29.22Un intró de tall i unió autocatalític FIGURA 29.38

tRNA FIGURA 30.4Apilament de regions helicoïdals en el tRNA FIGURA 30.5Centre actiu de la treonil-tRNA-sintasa FIGURA 30.7Centre de correcció de la treonil-tRNA-sintasa FIGURA 30.8Complex de la treonil-tRNA-sintasa FIGURA 30.10Classes d’aminoacil-tRNA-sintases FIGURA 30.12El ribosoma a alta resolució FIGURA 30.13Patró de plegament de l’RNA ribosòmic FIGURA 30.14Llocs d’unió dels RNA de transferència FIGURA 30.18Factor d’elongació Tu FIGURA 30.23Interaccions entre el repressor lac i el DNA FIGURA 31.2Motiu hèlix-gir-hèlix FIGURA 31.3Reconeixement del DNA mitjançant cadenes � FIGURA 31.4Estructura d’un homeodomini FIGURA 31.5Cremallera bàsica de leucina FIGURA 31.6Domini amb dits de zinc FIGURA 31.7Repressor lac FIGURA 31.11Dímer de la CAP unit al DNA FIGURA 31.16Partícula central d’un nucleosoma FIGURA 31.20Histones homòlogues FIGURA 31.21Llocs d’unió de GAL4 FIGURA 31.23Dos dominis de receptors nuclears d’hormones FIGURA 31.26Unió del lligand a un receptor nuclear d’hormones FIGURA 31.27Complex receptor d’estrògens-tamoxifèn FIGURA 31.29Histona-acetiltransferasa FIGURA 31.30Bromodomini FIGURA 31.31Ferritina FIGURA 31.36Aconitasa FIGURA 31.39Repetició de l’anquirina FIGURA 32.35Unitat de reconeixement del PAMP en els receptors en forma

de batall FIGURA 33.3Immunoglobulina G FIGURA 33.5Plegament de la immunoglobulina FIGURA 33.12Dominis variables de les cadenes L i H FIGURA 33.13Complex entre un fragment Fab d’un anticòs i la seua diana,

la fosforilcolina FIGURA 33.14Anticossos contra el lisozim FIGURA 33.15Interaccions anticòs-lisozim FIGURA 33.16Proteïna MHC de classe I FIGURA 33.26Centre d’unió al pèptid de la proteïna MHC de classe I

FIGURA 33.27Receptor de les cèl·lules T FIGURA 33.29Complex entre el receptor de les cèl·lules T i les proteïnes

MHC de classe I FIGURA 33.30Coreceptor CD4 FIGURA 33.37Polimorfisme en les proteïnes MHC de classe I FIGURA 33.40Receptor VIH FIGURA 33.42Estructura de la miosina a alta resolució FIGURA 34.4Cadenes lleugeres de la miosina FIGURA 34.5Hèlix superenrotllada de doble cadena de la miosina FIGURA 34.6Domini de cap de la cinesina a alta resolució FIGURA 34.7Model del domini de cap de la dineïna FIGURA 34.8Moviment del braç de palanca FIGURA 34.9Unió del coll FIGURA 34.11Actina FIGURA 34.15Actina i hexocinasa FIGURA 34.16Tubulina FIGURA 34.22Flagel·lina FIGURA 34.26Components del motor flagel·lar FIGURA 34.28

XV

Pàgina web del llibre:www.whfreeman.com/stryer

Per als estudiants

• Figures en moviment. Totes les il·lustracions d’estructuresde proteïnes del llibre es poden visualitzar en línia enformat 3D gràcies a la miniaplicació Jmol. Els estudiantspoden ampliar i rotar les estructures en moviment perquè encopsen més bé la naturalesa tridimensional, i podenexperimentar amb models d’estructura diferents (modelespacial compacte, de boles i palets, de cintes, d’esquelet)mitjançant una interfície senzilla.

• Programes d’aprenentatge interactius en Jmol basats enles estructures que mostren com l’estructura ajuda aexplicar les dades experimentals (com ara l’efecte de lesmutacions, les variacions de seqüència entre homòlegs,els efectes de les modificacions químiques i els resultatsdels experiments espectroscòpics). Els programesd’aprenentatge han estat elaborats per Neil D. Clarke, dela Facultat de Medicina de la Universitat Johns Hopkins.

• Programes d’aprenentatge basats en conceptes que ajudenels estudiants a elaborar un coneixement intuïtiu delsconceptes més difícils explicats en aquest llibre. Elsprogrames d’aprenentatge han estat elaborats per Neil D.Clarke, de la Facultat de Medicina de la UniversitatJohns Hopkins.

• Tècniques d’animació que ajuden els estudiants acomprendre les tècniques experimentals utilitzades per aexplorar els gens i les proteïnes.

• Eina d’autoavaluació. Els estudiants poden avaluar el seugrau de comprensió mitjançant una prova d’opciómúltiple per a cada capítol, així com una revisió dequímica general.

• Glossari de termes clau.

• Enllaços a pàgines web. Aquest recurs posa els estudiantsen contacte amb el món de la bioquímica més enllà del’aula.

Per als professorsEl mateix material que hi ha per als estudiants més:

• Totes les il·lustracions i les taules del llibre, incloent-hiles estructures del Glossari de compostos, en formatJPEG i en Microsoft Power Point®, optimitzades per apoder projectar-les a classe.

• Preguntes preparades per fer a classe amb el Sistema deResposta Personal (clicker). Més de cent preguntes per ala classe que funcionen perfectament amb qualsevol sistemade resposta personal, incloent-hi l’i-clicker, el nou sistema de resposta per radiofreqüència de W. H. Freemanand Company (www.iclicker.com).

• Un recull d’avaluacions, fet per Harvey Nikkel de la Universitat Estatal Grand Valley i Susan Knock de laUniversitat A&M de Texas a Galveston, que ofereix més de mil cinc-centes qüestions en format Microsoft Word®

editable.

Recursos del professor/a en CD-ROM[0-7167-4590-9]

En l’edició anglesa, el CD-ROM que acompanya l’obra incloutots els recursos del professor que es troben a la pàgina web.

Transparències[0-7167-6049-5]

Dues-centes il·lustracions del llibre en color, optimitzades pera poder-les projectar a classe.

Student Companion[0-7167-7067-9]

Richard I. Gumport, College de Medicina a Urbana-Cham-paign, Universitat d’IllinoisFrank H. Deis, Universitat RutgersNancy Counts Gerber, Universitat Estatal de San FranciscoSolucions ampliades dels problemes del llibre proporcionadesper Roger E. Koeppe II, Universitat d’Arkansas

Per a cada capítol del llibre, l’Student Companion inclou:

• Objectius del capítol i un resum.

• Problemes d’autoavaluació, incloent-hi problemes d’opciómúltiple, preguntes curtes, exercicis d’aparellaments iproblemes de desafiament, i llurs respostes.

• Solucions ampliades dels problemes del final de cadacapítol.

Lecture notebook[0-7167-7157-8]

Per als estudiants que pensen que estan massa ocupats copiantfigures, equacions i diagrames per a seguir la classe, el Lec-ture Notebook és un element indispensable, que inclou:

• Taules i il·lustracions en l’ordre en què apareixen en elllibre, amb molt d’espai per a prendre apunts.

• Pàgines perforades de tres forats perquè els estudiants es puguen organitzar el Notebook de la manera queconsideren més convenient per a seguir les classes i poderinserir-hi les explicacions del professor.

XVI

Recursos i complements per a l’estudi

Steven AckermanUniversitat de MassachusettsJohn S. AndersonUniversitat de MinnesotaKenneth BalazovichUniversitat de MichiganSusan J. BasergaFacultat de Medicina de la Universitatde YaleGail S. BegleyUniversitat NortheasternDonald C. BeitzUniversitat Estatal d’IowaPeggy R. BorumUniversitat de FloridaAmanda J. BradleyUniversitat de la Colúmbia BritànicaRandy BrewtonUniversitat de TennesseeScott D. BriggsUniversitat PurdueMartin L. BrockUniversitat de Kentucky OrientalRoger BrownseyUniversitat de la Colúmbia Britànica

Michael F. BruistUniversitat de les Ciències de Filadèlfia

John D. BrunsteinUniversitat de la Colúmbia Britànica

Mauricio BustosUniversitat de Maryland, BaltimoreCounty

W. Malcolm ByrnesCollege de Medicina de la UniversitatHoward

Larry D. CrouchCentre Mèdic de la Universitat de Nebraska

David L. DalekeUniversitat d’IndianaBansidhar DattaUniversitat Estatal de KentFrank H. DeisUniversitat RutgersZachariah DhanarajanUniversitat A&M de FloridaPreeti DharUniversitat Estatal de Nova York,New PaltzHuangen DingUniversitat Estatal de LouisianaJoseph EichbergUniversitat de HoustonThomas EllenbergerFacultat de Medicina de HarvardSusan C. EvansUniversitat d’OhioRay FallUniversitat de ColoradoWilson A. FranciscoUniversitat Estatal d’ArizonaTerrence G. FreyUniversitat Estatal de San DiegoK. Christopher GarciaFacultat de Medicina de la Universitatde StanfordRonald k. GaryUniversitat de Nevada, Las VegasAlexandros GeorgakilasUniversitat de Carolina de l’EstBurt GoldbergUniversitat de Nova YorkMichael R. GreenFacultat de Medicina de la Universitatde MassachusettsE. M. GregoryVirginia Tech

Charles B. GrissomUniversitat d’Utah

Anne GroveUniversitat Estatal de Louisiana

Stuart HaringCarver College de Medicina de la Universitat d’Iowa

Edward D. HarrisUniversitat A&M de Texas

Newton Hilliard, Jr.Universitat de Nou Mèxic Oriental

Gerwald JoglUniversitat Brown

Konstantin V. KandrorFacultat de Medicina de la Universitatde Boston

A. Wali KarzaiUniversitat Stony Brook

Phillip E. KlebbaUniversitat d’Oklahoma

Aileen F. KnowlesUniversitat Estatal de San Diego

John KoontzUniversitat de Tennessee

Robert KranzUniversitat de Washington

Min-Hao KuoUniversitat Estatal de Michigan

Patrick D. LarkinUniversitat A&M de Texas, CorpusChristi

Sylvia Lee-HuangFacultat de Medicina de la Universitatde Nova York

Glen B. LeggeUniversitat de Houston

Vince LiCataUniversitat Estatal de Louisiana

XVII

Agraïments

En primer lloc, i sobretot, volem donar les gràcies als nostres alumnes. No s’hauria escrit unasola paraula ni s’hauria fet una sola il·lustració si no haguéssem estat segurs que els nostres bri-llants i dedicats estudiants detectarien immediatament qualsevol vaguetat i qualsevol ambigüi-tat. També donem les gràcies als nostres col·legues que ens han donat suport, aconsellat, ins-truït o, senzillament, han tingut paciència amb nosaltres durant aquesta àrdua tasca. Devemtambé el nostre reconeixement als col·legues de tot el món que pacientment han respost les nos-tres preguntes i han compartit amb nosaltres llurs punts de vista sobre els desenvolupamentsmés recents. Agraïm a Susan J. Baserga i a Erica A. Champion, de la Facultat de Medicina dela Universitat de Yale, llurs excepcionals contribucions en la revisió del capítol 29. Alan Me-llors, catedràtic emèrit de la Universitat de Guelph, mereix el nostre agraïment per haver llegitles galerades de tots els capítols. Agraïm especialment el seu treball a tots els revisors d’aquestanova edició. Llurs seriosos comentaris, llurs suggeriments i llur suport han estat una ajuda in-calculable per a mantenir l’excel·lència de les edicions anteriors. Aquests revisors són:

Robley J. LightUniversitat Estatal de FloridaXuedong LiuUniversitat de Colorado, BoulderAndy LiWangUniversitat A&M de TexasTimothy M. LoganUniversitat Estatal de FloridaMichael A. MassiahUniversitat Estatal d’OklahomaDouglas D. McAbeeUniversitat Estatal de Califòrnia,Long BeachJames McAfeeUniversitat Estatal de PittsburgMegan M. McEvoyUniversitat d’ArizonaBryant W. MilesUniversitat A&M de TexasPatricia M. MoroneyUniversitat Estatal de LouisianaMike MossingUniversitat Estatal de MississipíMichael P. MyersUniversitat Estatal de Califòrnia,Long BeachHarry NollerUniversitat de Califòrnia, Santa CruzMary Kay OrgillUniversitat de Missouri

Oliver E. OwenInvestigador, cap de laboratori i acadèmic retirat

David C. PendergrassUniversitat de Kansas

Cynthia B. PetersonUniversitat de Tennessee

Philip A. ReaUniversitat de Pennsilvània

Douglas D. RootUniversitat de Texas del Nord

Robert RosenbergUniversitat Howard

Richard L. SabinaCollege de Medicina de Wisconsin

Robert SandersUniversitat de Kansas

Jamie L. SchlessmanAcadèmia Naval dels Estats Units

Todd P. SilversteinUniversitat Willamette

Melanie A. SimpsonUniversitat de Nebraska, Lincoln

Kerry S. SmithUniversitat Clemson

Deborah A. SpikesUniversitat Stony Brook

Takita Felder SumterUniversitat Winthrop

David C. TellerUniversitat de Washington

Marc. E. TischlerUniversitat d’Arizona

Liang TongUniversitat de Colúmbia

Michael UhlerUniversitat de Michigan

Ronald ValeUniversitat de Califòrnia,San Francisco

Katherine WallUniversitat de Toledo

Malcom WatfordUniversitat Rutgers

Joachim WeberUniversitat Tècnica de Texas

Ian A. WilsonThe Scripps Research Institute

Marc S. WoldCarver College de Medicina de la Universitat d’Iowa

Charles YocumUniversitat de Michigan

Robert ZandUniversitat de Michigan

Brent M. ZnoskoUniversitat de Saint Louis

XVIII

Treballar amb els nostres col·legues de la W. H. Freeman and Company ha estat una expe-riència meravellosa. Volem agrair especialment els esforços de les persones següents. La nostrarevisora d’estil, Susan Moran, ha contribuït immensament a l’èxit d’aquest projecte. La nos-tra editora de projecte, Georgia Lee Hadler, n’ha gestionat el desenvolupament Xdes del ma-nuscrit definitiu fins al producte finalX amb una eficiència admirable. La diligent editora delmanuscrit, Patricia Zimmerman, va donar al text la consistència literària i la claredat necessà-ries. La cap de disseny, Diana Blume, es va encarregar que el disseny i la maquetació esti-guessen ben organitzats i tinguessen una estètica agradable. La nostra editora de fotografia,Bianca Moscatelli, va buscar tenaçment imatges noves. Bill Page, el coordinador d’il·lustra-cions, va supervisar admirablement la renderització de les noves il·lustracions, i Susan Wein,la cap de producció, va saber dominar totes les dificultats de la planificació, la composició il’elaboració del llibre. L’editora de recursos, Alysia Baker, i els editors ajudants, Nick Tymoczkoi Deena Goldman, van resultar insubstituïbles en la gestió dels recursos i els programes com-plementaris. També volem donar les gràcies a Timothy Driscoll per haver passat les nostresil·lustracions en moviment al format Jmol.

La nostra editora d’adquisicions, Kate Ahr, va resultar una directora de projecte excepcio-nal. Amb el seu entusiasme, ànim, paciència i bon humor ens va fer continuar quan estàvemcansats, frustrats i desanimats. Els experts en màrqueting, John Britch i Sarah Martin, van su-pervisar el llançament d’aquesta edició al món acadèmic. També donem les gràcies al personalde vendes de la W. H. Freeman and Company per llurs excel·lents suggeriments i llur visió demercat. Agraïm a Elizabeth Widdicombe, presidenta de la W. H. Freeman and Company, quemai no perdés la confiança en nosaltres.

Per acabar, aquest projecte no hauria estat possible sense l’inexhaurible suport de les nos-tres famílies Xsobretot de les nostres dones, Wendie Berg i Alison Unger. Llur paciència, l’à-nim i l’entusiasme que hi han posat, han fet possible aquest esforç. També donem les gràciesals nostres fills, Alex, Corey i Monica Berg, i Janina i Nicholas Tymoczko, per llur paciènciai bon humor, i per fer-nos veure constantment allò que realment és important en aquesta vida.

ContingutPròleg a la primera edició catalana III

Prefaci VII

Part I EL DISSENY MOLECULAR DE LA VIDA

Capítol 1 La bioquímica: una ciència en evolució 1

1.1 La unitat bioquímica és subjacent a la diversitatbiològica 1

1.2 El DNA il·lustra la relació entre forma i funció 4

El DNA està construït a partir de quatre components de les macromolècules 4Dues cadenes individuals de DNA es combinen per a formar una doble hèlix 5L’estructura del DNA explica l’herència i l’emmagatzematge de la informació 5

1.3 Els conceptes de la química expliquen les propietats de les molècules biològiques 6

La doble hèlix es pot formar a partir de les seues cadenescomponents 6Els enllaços covalents i no covalents són importants per al’estructura i l’estabilitat de les molècules biològiques 7La doble hèlix és una expressió de les regles de la química 10Les lleis de la termodinàmica governen el comportament dels sistemes bioquímics 11En la formació de la doble hèlix s’allibera calor 12Les reaccions àcid-base són cabdals en molts processosbioquímics 14Les reaccions àcid-base poden trencar la doble hèlix 15Les solucions amortidores regulen el pH en els organismes i al laboratori 16

1.4 La revolució genòmica està transformant la bioquímica i la medicina 17

La seqüenciació del genoma humà és una fita de la història de la humanitat 18Les seqüències dels genomes codifiquen proteïnes i patrons d’expressió 18La individualitat depèn de la interacció entre els gens i l’entorn 20APÈNDIX: Visualització d’estructures moleculars I: les molècules petites 22

Capítol 2 Composició i estructura de les proteïnes 25

2.1 Les proteïnes es construeixen a partir d’un repertori de vint aminoàcids 27

2.2 Estructura primària: els aminoàcids s’uneixen perenllaços peptídics i formen cadenes polipeptídiques 34

Les proteïnes tenen seqüències d’aminoàcids úniquesespecificades pels gens 36

SumariPart I EL DISSENY MOLECULAR DE LA VIDA

1 La bioquímica: una ciència en evolució 1

2 Composició i estructura de les proteïnes 25

3 La investigació de proteïnes i proteomes 65

4 El DNA, l’RNA i el flux d’informació genètica 107

5 La investigació de gens i genomes 134

6 Evolució i bioinformàtica 164

7 L’hemoglobina: retrat d’una proteïna en acció 183

8 Els enzims: conceptes bàsics i cinètica 205

9 Estratègies catalítiques 241

10 Estratègies de regulació 275

11 Els glícids 303

12 Lípids i membranes cel·lulars 326

13 Canals i bombes de membrana 351

14 Rutes de transducció de senyal 381

Part II LA TRANSDUCCIÓ I L’EMMAGATZEMATGED’ENERGIA

15 El metabolisme: conceptes bàsics i disseny 409

16 Glicòlisi i gluconeogènesi 433

17 El cicle de l’àcid cítric 475

18 La fosforilació oxidativa 502

19 Les reaccions de la fase lluminosa de la fotosíntesi 541

20 El cicle de Calvin i la ruta dels fosfats de pentosa 565

21 El metabolisme del glicogen 592

22 El metabolisme dels àcids grassos 617

23 Recanvi de proteïnes i catabolisme d’aminoàcids 649

Part III LA SÍNTESI DE LES MOLÈCULES DE LA VIDA

24 Biosíntesi d’aminoàcids 679

25 Biosíntesi de nucleòtids 709

26 Biosíntesi de lípids de membrana i d’esteroides 732

27 La integració del metabolisme 760

28 Replicació, reparació i recombinació del DNA 783

29 Síntesi i maduració de l’RNA 821

30 La síntesi de proteïnes 857

31 El control de l’expressió gènica 892

Part IV LA RESPOSTA ALS CANVIS AMBIENTALS

32 Els sistemes sensorials 921

33 El sistema immunitari 945

34 Els motors moleculars 977

35 El desenvolupament de fàrmacs 1001

Les cadenes polipeptídiques són flexibles però tenen la conformació restringida 37

2.3 Estructura secundària: les cadenes polipeptídiques espoden plegar en estructures regulars com ara l’hèlix alfa, el full beta, els girs i els llaços 40

L’hèlix alfa és una estructura helicoïdal estabilitzada per pontsd’hidrogen intracatenaris 40Els fulls beta s’estabilitzen per mitjà de ponts d’hidrogen entre les cadenes polipeptídiques 42Les cadenes polipeptídiques poden canviar de direcció per mitjà de girs reversos i llaços 44Les proteïnes fibroses proporcionen suport estructural per a les cèl·lules i els teixits 45

2.4 Estructura terciària: les proteïnes solubles en aigua espleguen en estructures compactes amb un nucli apolar 46

2.5 Estructura quaternària: les cadenes polipeptídiques espoden associar en estructures amb subunitats 49

2.6 La seqüència d’aminoàcids d’una proteïna en determina l’estructura tridimensional 50

Els aminoàcids tenen tendències diferents per a formar hèlixs alfa, fulls beta i girs beta 52El malplegament i l’agregació de les proteïnes estan associats a algunes malalties neurològiques 53El plegament de proteïnes és un procés molt cooperatiu 55Les proteïnes es pleguen per una estabilització progressivad’intermediaris més que no pas per una cerca a l’atzar 55La predicció d’estructures tridimensionals a partir de lesseqüències encara és un gran desafiament 57La modificació i la digestió de proteïnes aporten novespossibilitats 57APÈNDIX: Visualització d’estructures moleculars II: les proteïnes 61

Capítol 3 La investigació de proteïnes i proteomes 65

El proteoma és la representació funcional del genoma 66

3.1 La purificació de les proteïnes és un pas essencial per a comprendre la funció que fan 66

L’assaig: com podem reconèixer la proteïna que busquem? 67Per a purificar les proteïnes cal alliberar-les de les cèl·lules 67

Les proteïnes es poden purificar d’acord amb llur solubilitat,grandària, càrrega i capacitat d’unió de lligand 68Les proteïnes es poden separar i mostrar per electroforesi en gel 71L’esquema de purificació d’una proteïna es pot avaluarquantitativament 74La ultracentrifugació és valuosa per a separar biomolècules i determinar llurs masses 76

3.2 Les seqüències d’aminoàcids es poden determinar per degradació d’Edman automatitzada 78

Les proteïnes es poden tallar específicament en pèptids méspetits per a facilitar l’anàlisi 80Les seqüències d’aminoàcids subministren molts tipusd’informació 82La tecnologia del DNA recombinant ha revolucionatla seqüenciació de proteïnes 83

3.3 La immunologia proporciona tècniques importants amb les quals es poden investigar les proteïnes 84

Es poden generar anticossos contra proteïnes específiques 84Es poden preparar anticossos monoclonals per a gairebéqualsevol especificitat que es vulga 85Es poden detectar i quantificar proteïnes mitjançant un assaig amb immunosorbent conjugat amb un enzim 87La transferència de Western permet detectar proteïnes separades mitjançant electroforesi en gel 88Els marcadors fluorescents permeten la visualització de lesproteïnes en la cèl·lula 89

3.4 La síntesi de proteïnes mitjançant mètodes automatitzats en fase sòlida 90

3.5 L’espectroscòpia de masses proporciona eines precises per a caracteritzar i identificar les proteïnes 93

La massa d’una proteïna es pot determinar amb precisiómitjançant espectrometria de masses 93Els components individuals de grans complexos proteicses poden identificar mitjançant espectrometria de massesMALDI-TOF 94

3.6 L’estructura tridimensional de les proteïnes es potdeterminar per cristal·lografia de raigs X i per espectroscòpia de RMN 96

La cristal·lografia de raigs X revela l’estructura tridimensional a escala atòmica 96L’espectroscòpia de ressonància magnètica nuclear pot revelar les estructures de proteïnes en solució 98

Capítol 4 El DNA, l’RNA i el flux d’informació genètica 107

4.1 Els àcids nucleics es componen de quatre tipus de bases unides a un esquelet de sucre-fosfat 108

L’RNA i el DNA es diferencien en el tipus de sucre i en una de les bases 108

XX Contingut

Els nucleòtids són les unitats monomèriques dels àcids nucleics 109

4.2 Dues cadenes d’àcid nucleic amb seqüènciescomplementàries poden formar una estructura de doble hèlix 111

La doble hèlix s’estabilitza per mitjà de ponts d’hidrogeni d’interaccions hidrofòbiques 111La doble hèlix facilita la transmissió acurada de la informació hereditària 113La desnaturalització de la doble hèlix és reversible 114Algunes molècules de DNA són circulars i es trobensuperenrotllades 115Els àcids nucleics de cadena senzilla poden adoptar estructures complicades 116

4.3 Les polimerases repliquen el DNA a partir de les instruccions del motlle 117

La DNA-polimerasa catalitza la formació de l’enllaç fosfodièster 117Els gens d’alguns virus són de RNA 118

4.4 L’expressió gènica és la transformació de la informació del DNA en molècules funcionals 119

Diversos tipus de RNA tenen un paper clau en l’expressiógènica 119Les RNA-polimerases sintetitzen tots els RNA cel·lulars 120Les RNA-polimerases segueixen les instruccions dels motlles de DNA 121La transcripció comença a prop de les regions promotores i finalitza en les regions d’acabament 122Els RNA de transferència són les molècules adaptadores en la síntesi proteica 123

4.5 Els aminoàcids són codificats per grups de tres bases que comencen en un punt determinat 124

Característiques principals del codi genètic 125L’RNA missatger presenta senyals d’inici i d’aturada per a la síntesi proteica 126El codi genètic és quasi universal 126

4.6 La major part dels gens eucariòtics són mosaicsd’introns i d’exons 127

El processament de l’RNA genera RNA madur 128Molts exons codifiquen dominis de proteïnes 128

Capítol 5 La investigació de gens i genomes 134

5.1 L’estudi dels gens es basa en unes eines clau 135

Els enzims de restricció divideixen el DNA en fragmentsespecífics 135Els fragments de restricció es poden separar per electroforesi en gel i visualitzar 136El DNA es pot seqüenciar per la interrupció controlada de la replicació 138Les sondes de DNA i els gens es poden sintetitzar mitjançant mètodes en fase sòlida automatitzada 139

La reacció en cadena per la polimerasa pot amplificarextraordinàriament seqüències de DNA específiques 140La PCR és una tècnica important que té aplicacionsen diagnòstics clínics, en medicina forense i en l’estudide l’evolució molecular 141

5.2 La tecnologia del DNA recombinant ha revolucionat tots els camps de la biologia 142

Els enzims de restricció i la DNA-ligasa són eines fonamentals per a elaborar molècules de DNA recombinant 142Els plasmidis i el bacteriòfag lambda són els vectors de clonatge de DNA preferits en els bacteris 143Cromosomes artificials de bacteris i de llevats 145Es poden clonar gens específics a partir de digestions de DNA genòmic 146Es poden crear proteïnes amb funcions noves mitjançant canvis dirigits en el DNA 147

5.3 S’han seqüenciat i analitzat genomes complets 149

S’han seqüenciat genomes d’organismes que van dels bacteris als eucariotes pluricel·lulars 149La seqüenciació del genoma humà ha finalitzat 150La genòmica comparativa ha esdevingut una eina d’investigació important 151Els nivells d’expressió gènica es poden estudiar amb profunditat 151

5.4 Els gens d’eucariotes es poden manipular amb força precisió 152

El DNA complementari sintetitzat a partir de RNA missatger es pot expressar en cèl·lules hostes 152Els nous gens introduïts en cèl·lules eucariotes es podenexpressar eficientment 154Els animals transgènics porten i expressen gens que han estat introduïts en llurs línies germinals 155La supressió de gens proporciona pistes sobre la funció gènica 155La interferència per RNA proporciona una eina complementària en la supressió de gens 157Els plasmidis inductors de tumors es poden fer servir per a introduir nous gens en les cèl·lules vegetals 157La teràpia gènica humana: la gran esperança de la medicina 158

Capítol 6 Evolució i bioinformàtica 164

6.1 Els homòlegs descendeixen d’un avantpassat comú 165

6.2 L’homologia es pot detectar mitjançant l’anàlisiestadística de les seqüències alineades 166

La significació estadística dels alineaments es pot estimar per reordenament aleatori 168Les relacions evolutives llunyanes es poden detectar mitjançant matrius de substitució 168La cerca en les bases de dades permet d’identificar seqüències homòlogues 171

Contingut XXI

6.3 L’estudi de les estructures tridimensionals reforçael nostre coneixement de les relacions evolutives 172

L’estructura terciària es conserva més que l’estructura primària 173El coneixement de les estructures tridimensionals ajudaa valorar els alineaments de seqüències 174Els motius repetits es poden detectar mitjançant l’alineament de la seqüència amb si mateixa 174L’evolució convergent proporciona solucions semblants per a reptes bioquímics 175La comparació de seqüències de RNA pot proporcionarinformació sobre les seues estructures secundàries 176

6.4 Els arbres evolutius es poden elaborar a partir de la informació de les seqüències 177

6.5 Les tècniques modernes fan possible l’estudiexperimental de l’evolució 178

A voltes el DNA antic es pot amplificar i seqüenciar 178L’evolució molecular es pot estudiar experimentalment 178

Capítol 7 L’hemoglobina: retrat d’una proteïna en acció 183

7.1 La mioglobina i l’hemoglobina uneixen oxigen en els àtoms de ferro del grup hemo 184

L’estructura de la mioglobina evita l’alliberament de les espècies reactives de l’oxigen 185L’hemoglobina humana és un agrupament de quatre subunitats semblants a la mioglobina 186

7.2 L’hemoglobina uneix oxigen cooperativament 187

La unió d’oxigen modifica molt l’estructura quaternàriade l’hemoglobina 188La cooperativitat de l’hemoglobina es pot explicar per mitjà de diversos models 189Els canvis estructurals dels grups hemo es transmeten a la interfície �1�1-�2�2 190El 2,3-bisfosfoglicerat dels eritròcits és fonamental pera determinar l’afinitat de l’hemoglobina per l’oxigen 190

7.3 Els ions hidrogen i el diòxid de carboni promouenl’alliberament de l’oxigen: l’efecte de Bohr 192

7.4 Les mutacions en els gens que codifiquen les subunitats de l’hemoglobina poden provocar malalties 194

L’anèmia falciforme és el resultat de l’agregació de molècules de desoxihemoglobina mutades 195La talassèmia és causada per una producció descompensada de cadenes d’hemoglobina 196Protecció davant l’acumulació de cadenes d’hemoglobina alfa lliures 197El genoma humà codifica altres globines addicionals 197APÈNDIX: Els models d’unió es poden formular entermes quantitatius: l’equació de Hill i el model concertat 199

Capítol 8 Els enzims: conceptes bàsics i cinètica 205

8.1 Els enzims són catalitzadors molt poderosos i específics 206

Molts enzims requereixen cofactors per a funcionar 207Els enzims poden transformar una forma d’energia en una altra 207

8.2 L’energia lliure és una funció termodinàmica útil per a entendre els enzims 208

La variació d’energia lliure aporta informació sobrel’espontaneïtat, però no sobre la velocitat, de la reacció 208L’increment d’energia lliure estàndard d’una reacció estàrelacionat amb la constant d’equilibri 208Els enzims alteren la velocitat de la reacció, però no n’alteren l’equilibri 210

8.3 Els enzims acceleren les reaccions i faciliten la formació de l’estat de transició 211

La formació d’un complex enzim-substrat és el primer pas de la catàlisi enzimàtica 213Els centres actius dels enzims tenen alguns trets comuns 214L’energia d’unió entre l’enzim i el substrat és important per a la catàlisi 215

8.4 El model de Michaelis-Menten explica les propietatscinètiques de molts enzims 216

La cinètica és l’estudi de les velocitats de reacció 216L’assumpció de l’estat estacionari facilita la descripció de la cinètica enzimàtica 217La Km i la V es poden determinar de diverses maneres 220La Km i la V són característiques importants de l’enzim 220kcat /Km és una mesura de l’eficiència catalítica 221La major part de les reaccions bioquímiques inclouen un gran nombre de substrats 223Els enzims al·lostèrics no obeeixen la cinètica de Michaelis-Menten 224

Capil·lar sanguiniTeixitcorporal

CO2 CO2

Cl HCO3��

Hb

H+ + HCO3�

CO2 + H2O

Endoteli

produïtper les

cèl·lulestissulars

XXII Contingut

8.5 Els enzims es poden inhibir mitjançant molèculesespecífiques 225

Els inhibidors reversibles es poden distingir cinèticament 226Els inhibidors irreversibles es poden utilitzar per a localitzar el centre actiu 228Els anàlegs de l’estat de transició són inhibidors potents dels enzims 231Els anticossos catalítics palesen la importància de la unióselectiva de l’estat de transició per a l’activitat enzimàtica 232La penicil·lina inactiva irreversiblement un enzim clau en la síntesi de la paret bacteriana 232APÈNDIX: Els enzims es classifiquen d’acord amb els tipus de reacció que catalitzen 236

Capítol 9 Estratègies catalítiques 241

Molts enzims utilitzen només uns quants principis catalíticsbàsics 242

9.1 Les proteases faciliten una reacció especialment difícil 243

La quimotripsina té un residu de serina molt reactiu 243L’acció de la quimotripsina s’esdevé en dues etapesentrellaçades mitjançant un intermediari unit covalentment 244La serina forma part d’una tríada catalítica que també inclou la histidina i l’aspartat 245Les tríades catalítiques també es troben en altres enzimshidrolítics 248La tríada catalítica s’ha estudiat mitjançant la mutagènesidirigida 250Les proteases cisteíniques, les proteases aspàrtiques i les metal·loproteases són altres classes principals d’enzims que tallen pèptids 251Els inhibidors de les proteases són fàrmacs importants 253

9.2 Les anhidrases carbòniques acceleren una reacció ràpida 254

L’anhidrasa carbònica conté un ió zinc enllaçat fonamental per a l’activitat catalítica 255La catàlisi comporta l’activació d’una molècula d’aigua per part del zinc 256Una llançadora de protons facilita la ràpida regeneració de la forma activa de l’enzim 257L’evolució convergent ha generat centres actius basats en el zinc en anhidrases carbòniques diferents 258

9.3 Els enzims de restricció duen a terme reaccions de tall del DNA molt específiques 259

El tall és un desplaçament en línia de l’oxigen 3� del fòsfor provocat per aigua activada per magnesi 260Els enzims de restricció necessiten magnesi per a l’activitat catalítica 262L’aparell catalític complet només forma complexos ambmolècules de DNA cognat per assegurar-ne l’especificitat 263

Els enzims de restricció del tipus II tenen un centre catalític comú, i probablement estan relacionats mitjançant la transferència genètica horitzontal 266

9.4 Les monofosfat de nucleòsid-cinases catalitzen latransferència del grup fosforil sense provocar la hidròlisi 267

Les NMP-cinases són una família d’enzims que contenenestructures amb llaç P 267Els complexos de magnesi o de manganès amb els trifosfats de nucleòsid són els veritables substrats depràcticament tots els enzims dependents de NTP 268La unió amb ATP provoca canvis de conformació importants 269Els dominis amb llaç P de les NTPases es troben en totauna sèrie de proteïnes importants 270

Capítol 10 Estratègies de regulació 275

10.1 L’aspartat-transcarbamoïlasa és inhibida al·lostèricament pel producte final de la seua ruta 276

Els enzims regulats al·lostèricament no segueixen la cinètica de Michaelis-Menten 277L’ATCasa està formada per subunitats catalítiques i subunitats reguladores que es poden separar entre si 277Les interaccions al·lostèriques en l’ATCasa s’esdevenenper mitjà de grans canvis en l’estructura quaternària 278Els reguladors al·lostèrics modulen l’equilibri entre T i R 281

10.2 Els isoenzims proporcionen un mitjà de regulacióespecífica per a cada teixit i cada etapa deldesenvolupament 283

10.3 La modificació covalent és una manera de regularl’activitat enzimàtica 283

La fosforilació és una manera molt efectiva de regularles activitats de les proteïnes diana 284L’AMP cíclic activa la proteïna-cinasa A mitjançant l’alteració de la seua estructura quaternària 287L’ATP i la proteïna diana s’uneixen a una fenedura profunda que es troba en la subunitat catalítica de la proteïna-cinasa A 288

10.4 Molts enzims s’activen mitjançant un tall proteolític específic 288

El quimotripsinogen s’activa mitjançant el tall específic d’un sol enllaç peptídic 289L’activació proteolítica del quimotripsinogen comportala formació d’un centre per a la unió del substrat 290La generació de tripsina a partir de tripsinogen provocal’activació d’altres zimògens 291Alguns enzims proteolítics tenen inhibidors específics 291La coagulació de la sang es duu a terme mitjançant una cascada d’activació de zimògens 293La trombina converteix el fibrinogen en un coàgul de fibrina 293

Contingut XXIII

La protrombina es prepara per a activar-se mitjançantuna modificació dependent de la vitamina K 295L’hemofília va revelar una etapa primerenca de la coagulació 296El procés de coagulació s’ha de regular acuradament 296

Capítol 11 Els glícids 303

11.1 Els monosacàrids són aldehids o cetones ambmolts grups hidroxil 304

Les pentoses i les hexoses se ciclitzen per a formar anellsde furanosa i de piranosa 306Els anells de piranosa i de furanosa poden adoptar diverses conformacions 308Els monosacàrids s’uneixen als alcohols i a les aminesmitjançant enllaços glicosídics 309Els sucres fosforilats són intermediaris clau en la generació d’energia i en la biosíntesi 310

11.2 Els glícids complexos es formen mitjançant la unió de monosacàrids 310

La sacarosa, la lactosa i la maltosa són els disacàrids més comuns 310El glicogen i el midó són magatzems de glucosa mobilitzables 311La cel·lulosa, el principal polímer estructural de les plantes, està formada per cadenes lineals d’unitats de glucosa 312Els glicosaminoglicans són cadenes aniòniques de polisacàrids formades per repetició d’unitats de disacàrids 312La síntesi dels oligosacàrids és competència d’enzims específics 314

11.3 Els glícids s’uneixen amb les proteïnes i formenglicoproteïnes 316

Els glícids es poden enllaçar amb les proteïnes mitjançantun residu d’asparagina (unió N ) o un de serina o de treonina (unió O) 316La glicosilació de les proteïnes s’esdevé en el lumen del reticle endoplasmàtic i en el complex de Golgi 317Els errors de glicosilació poden provocar condicionspatològiques 318Els oligosacàrids es poden «seqüenciar» 319

11.4 Les lectines són proteïnes que s’uneixen específicament a glícids 320

Les lectines promouen les interaccions entre les cèl·lules 320El virus de la grip s’uneix als residus d’àcid siàlic 321

Capítol 12 Lípids i membranes cel·lulars 326

Les diverses membranes biològiques tenen moltes propietats comunes 327

12.1 Els àcids grassos són els constituents principals dels lípids 327

La nomenclatura dels àcids grassos es basa en llur cadena hidrocarbonada 327

Els àcids grassos varien pel que fa a la longitud de la cadena i al grau d’insaturació 328

12.2 Existeixen tres tipus bàsics de lípids de membrana 329

Els fosfolípids són els lípids de membrana principals 329

Els lípids de les membranes poden contenir glícids 331

El colesterol és un lípid que té un nucli esteroide 331

Les membranes de les arquees estan formades per lípids èter amb cadenes ramificades 331

Un lípid de membrana és una molècula amfipàtica amb una part hidrofílica i una altra d’hidrofòbica 332

12.3 Els fosfolípids i els glicolípids formen espontàniament capes bimoleculars en el medi aquós 333

Els fosfolípids poden formar vesícules lipídiques 334

Les bicapes lipídiques són molt impermeables als ions i a la major part de les molècules polars 335

12.4 Les proteïnes acompleixen la major part dels processos que tenen lloc a la membrana 336

Les proteïnes estableixen diversos tipus d’associacions amb les membranes 336

Les proteïnes interaccionen amb les membranes de diverses maneres 336

Algunes proteïnes s’associen amb la membrana per mitjà de grups hidrofòbics units covalentment 340

Les hèlixs transmembranoses es poden predir a partir de la seqüència d’aminoàcids 340

12.5 Els lípids i moltes proteïnes de membrana es difonen ràpidament en el pla de la membrana 342

El model del mosaic fluid explica el moviment lateral, però no la rotació a través de la membrana 343

La fluïdesa de la membrana està controlada per la composició en àcids grassos i el contingut en colesterol 343

Totes les membranes biològiques són asimètriques 345

12.6 Les cèl·lules eucariotes contenen compartimentsembolcallats per membranes internes 345

Capítol 13 Canals i bombes de membrana 351

L’expressió dels transportadors generalment defineixles activitats metabòliques d’un determinat tipus cel·lular 352

13.1 El transport de molècules a través d’una membrana pot ser actiu o passiu 352

Moltes molècules necessiten proteïnes transportadores per a travessar les membranes 352

Quantificació de l’energia lliure emmagatzemada en gradients de concentració 353

XXIV Contingut

13.2 Dues famílies de proteïnes de membrana utilitzenla hidròlisi d’ATP per a bombar ions i molècules a través de la membrana 354

Les ATPases tipus P acoblen la fosforilació i els canvisconformacionals per a bombar ions calci a través de les membranes 354Els compostos digitàlics inhibeixen específicament la bomba de Na+ i de K+ i n’impedeixen la desfosforilació 357Les ATPases tipus P s’han conservat evolutivamenti acompleixen una gran quantitat de funcions 358Una família de bombes de membrana que tenen un dominide caixa d’unió d’ATP es caracteritzen per la resistènciaque mostren a molts fàrmacs 358

13.3 La permeasa de lactosa és un arquetipusde transportador secundari que utilitza un gradientde concentració com a força motriu per a generar-neun altre 360

13.4 Els canals específics poden transportar ràpidament ions a través de la membrana 362

Els potencials d’acció es creen mitjançant canvis transitoris en la permeabilitat per Na+ i K+ 362Els mesuraments de conductància mitjançant la tècnicadel pinçament de membrana ( patch-clamp) mostren les activitats d’un únic canal iònic 363L’estructura del canal de K+ és un arquetipus per a moltes estructures de canals iònics 364L’estructura del canal de K+ revela els fonaments de laespecifitat iònica 365L’estructura del canal de K+ explica la seua gran velocitat de transport 367L’obertura del canal mitjançant un voltatge requereix canvis conformacionals substancials en els dominis específics del canal iònic 368Inactivació d’un canal per oclusió del porus: el model de bola i cadena 369El receptor de l’acetilcolina és un arquetipus dels canals iònics regulats per lligand 370Els potencials d’acció integren coordinadament les activitats de diversos canals iònics 372

13.5 Les unions gap permeten el flux d’ions i molècules petites entre cèl·lules adjacents 373

13.6 Els canals específics incrementen la permeabilitata l’aigua d’algunes membranes 374

Capítol 14 Rutes de transducció de senyal 381

La transducció de senyal depèn dels circuits moleculars 382

14.1 Les proteïnes G heterotrimèriques transmeten senyals i es reactiven a si mateixes 383

La unió del lligand als receptors 7TM activa les proteïnesG heterotrimèriques 384Les proteïnes G activades transmeten els senyals mitjançant la unió a altres proteïnes 385L’AMP cíclic estimula la fosforilació de moltes proteïnes diana mitjançant l’activació de la proteïna-cinasa A 386Les proteïnes G es reactiven espontàniament a si mateixes mitjançant la hidròlisi de GTP 387Alguns receptors 7TM activen la cascada de fosfoinosítids 388L’ió calci s’utilitza àmpliament com a segon missatger 389Sovint l’ió calci activa la calmodulina, una proteïna reguladora 390

14.2 Senyalització mitjançant insulina: les cascadesde fosforilació són cabdals en molts processos de transducció de senyal 391

El receptor de la insulina és un dímer que es tanca sobrela molècula d’insulina que s’hi ha unit 392La unió de la insulina provoca la fosforilació encreuadai l’activació del receptor de la insulina 392La cinasa activada del receptor de la insulina inicia una cascada de cinases 393La senyalització mitjançant insulina s’acaba per l’acció de les fosfatases 395

14.3 Senyalització mitjançant l’EGF: els mecanismes de transducció de senyal estan preparats per a respondre 395

La unió de l’EGF provoca la dimerització del receptor de l’EGF 396El receptor de l’EGF es fosforila en la seua cua carboxilterminal 397La senyalització mitjançant l’EGF provoca l’activació de la Ras, una proteïna G petita 397La Ras activada inicia una cascada de proteïna-cinases 398La senyalització mitjançant l’EGF finalitza per l’accióde proteïna-fosfatases i l’activitat GTPasa intrínseca de la Ras 398

14.4 Molts elements es repeteixen amb variacions en rutes de transducció de senyal diferents 399

14.5 Els defectes en les rutes de transducció de senyal poden produir càncer i altres malalties 400

Els anticossos monoclonals es poden emprar per a inhibir les rutes de transducció de senyal activades en els tumors 401Els inhibidors de proteïna-cinases poden ser medicamentsanticancerosos efectius 401El còlera i la tos ferina es deuen a l’alteració de l’activitat de la proteïna G 401

Obert

Contingut XXV

Part II LA TRANSDUCCIÓ I L’EMMAGATZEMATGED’ENERGIA

Capítol 15 El metabolisme: conceptes bàsics i disseny 409

15.1 El metabolisme està format per moltes reaccionsacoblades i interconnectades 410

El metabolisme està format per reaccions que produeixenenergia i per reaccions que en requereixen 410Una reacció termodinàmicament favorable pot impulsar una reacció desfavorable 411

15.2 L’ATP és la moneda universal d’energia lliure en els sistemes biològics 412

La hidròlisi de l’ATP és exergònica 412La hidròlisi de l’ATP facilita el metabolisme mitjançant el canvi en l’equilibri de les reaccions acoblades 413L’elevat potencial de fosforil de l’ATP prové de les diferències estructurals entre l’ATP i els productes de la seua hidròlisi 415El potencial de transferència de fosforil és una forma important de transformar l’energia cel·lular 416

15.3 L’oxidació de combustibles de carboni és una important font d’energia cel·lular 417

Els compostos amb un elevat potencial de transferènciade fosforil poden acoblar l’oxidació del carboni a la síntesi d’ATP 418Els gradients d’ions a través de membranes són una formaimportant d’energia cel·lular que es pot acoblar a la síntesi d’ATP 418L’energia dels aliments s’extreu en tres etapes 419

15.4 Les rutes metabòliques contenen molts motiusrecurrents 420

Els portadors activats exemplifiquen el disseny modulari l’economia del metabolisme 420Molts portadors activats deriven de les vitamines 423Les reaccions clau apareixen reiteradament en totel metabolisme 425Els processos metabòlics es regulen fonamentalment de tres maneres 428Uns quants aspectes del metabolisme podrien haver evolucionat a partir d’un món de RNA 429

Capítol 16 Glicòlisi i gluconeogènesi 433

La glucosa es genera a partir dels glícids de la dieta 434La glucosa és un combustible important per a la major part dels organismes 435

16.1 La glicòlisi és una ruta de conversió d’energia en molts organismes 435

L’hexocinasa atrapa la glucosa dins la cèl·lula i començala glicòlisi 435L’1,6-bisfosfat de fructosa es genera a partir del 6-fosfatde glucosa 437

El sucre de sis carbonis s’escindeix en dos fragments de tres carbonis 438Mecanisme: la fosfat de triosa-isomerasa recupera un fragment de tres carbonis 439L’oxidació d’un aldehid a àcid impulsa la formació d’un compost amb un elevat potencial de transferència de fosforil 440Mecanisme: la fosforilació està acoblada a l’oxidació del 3-fosfat de gliceraldehid mitjançant un intermediari tioèster 442Formació d’ATP mitjançant una transferència de fosforil des de l’1,3-bisfosfoglicerat 443Mitjançant la formació de piruvat es genera més ATP 444En la conversió de la glucosa en piruvat es formen duesmolècules d’ATP 446Regeneració de NAD+ a partir del metabolisme del piruvat 446Les fermentacions proporcionen energia utilitzable en absència d’oxigen 448El centre d’unió de l’NAD+ és similar en moltesdeshidrogenases 448La fructosa i la galactosa es converteixen en intermediaris glicolítics 449Molts adults no toleren la llet perquè tenen una deficiència de lactasa 451La galactosa és molt tòxica en absència de transferasa 451

16.2 La ruta glicolítica està fermament controlada 452

La glicòlisi al múscul és regulada per a cobrir les necessitats d’ATP 452La regulació de la glicòlisi hepàtica es correspon amb la versatilitat bioquímica del fetge 455En les cèl·lules animals, una família de transportadors permet l’entrada i l’eixida de la glucosa 456El càncer i l’entrenament afecten la glicòlisi d’una manera semblant 457

16.3 La glucosa es pot sintetitzar a partir de precursors que no són glícids 458

La gluconeogènesi no és el procés invers de la glicòlisi 460La conversió del piruvat en fosfoenolpiruvat comença amb la formació d’oxalacetat 461L’oxalacetat es trasllada al citoplasma i es converteix en fosfoenolpiruvat 462La conversió de l’1,6-bisfosfat de fructosa en 6-fosfat de fructosa i ortofosfat és un pas irreversible 463La generació de glucosa lliure és un punt de control important 463En la síntesi de glucosa a partir de piruvat es gasten sis grups fosforil amb un potencial de transferència elevat 464

16.4 La gluconeogènesi i la glicòlisi es regulenrecíprocament 464

La càrrega energètica determina si serà més activa la glicòlisi o la gluconeogènesi 465

XXVI Contingut

L’equilibri entre la glicòlisi i la gluconeogènesi al fetge és sensible a la concentració de glucosa a la sang 466Els cicles del substrat amplifiquen els senyals metabòlicsi produeixen calor 467El lactat i l’alanina formats pel múscul actiu són utilitzats per altres òrgans 468La glicòlisi i la gluconeogènesi estan relacionades evolutivament 469

Capítol 17 El cicle de l’àcid cítric 475

El cicle de l’àcid cítric proporciona electrons molt energètics 476

17.1 La piruvat-deshidrogenasa enllaça la glicòlisi amb el cicle de l’àcid cítric 477

Mecanisme: la síntesi de l’acetil coenzim A a partir del piruvat necessita tres enzims i cinc coenzims 478Els enllaços flexibles permeten que la lipoamida es moga entre centres actius diferents 480

17.2 El cicle de l’àcid cítric oxida unitats de dos carbonis 482

La citrat-sintasa produeix citrat a partir d’oxalacetat i d’acetil coenzim A 482Mecanisme: el mecanisme de la citrat-sintasa evita reaccions no volgudes 482El citrat s’isomeritza a isocitrat 484L’isocitrat és oxidat i descarboxilat i dóna 2-oxoglutarat 484El succinil coenzim A es forma per descarboxilació oxidativa del 2-oxoglutarat 485Un compost amb alt potencial de transferència de fosforil es genera a partir del succinil coenzim A 485Mecanisme: la succinil coenzim A-sintasa transforma diversos tipus d’energia bioquímica 486L’oxalacetat és regenerat per l’oxidació del succinat 487El cicle de l’àcid cítric produeix electrons d’alt potencial de transferència, GTP i CO2 488

17.3 L’entrada al cicle de l’àcid cítric i el metabolismecorresponent són processos controlats 490

El complex de la piruvat-deshidrogenasa està regulatal·lostèricament i per fosforilació reversible 490El cicle de l’àcid cítric està controlat en diversos punts 492

17.4 El cicle de l’àcid cítric és una font de precursorsbiosintètics 493

El cicle de l’àcid cítric s’ha de poder reomplir ràpidament 493La disrupció del metabolisme del piruvat és la causa del beri-beri i de l’enverinament per mercuri i arsènic 494El cicle de l’àcid cítric podria haver evolucionat a partir de rutes preexistents 495

17.5 El cicle del glioxilat fa possible el creixement de plantes i bacteris en acetat 495

Capítol 18 La fosforilació oxidativa 502

La fosforilació oxidativa acobla l’oxidació de combustibles de carboni a la síntesi d’ATP mitjançant un gradient de protons 502

18.1 En els eucariotes, la fosforilació oxidativa té lloc als mitocondris 503

Els mitocondris estan embolcallats per una membrana doble 503Els mitocondris són el resultat d’un procés endosimbiòtic 504

18.2 La fosforilació oxidativa depèn de la transferènciad’electrons 506

El potencial de transferència d’un electró es mesura mitjançant el potencial de reducció 506Una diferència de potencial d’1,14 volts entre l’NADH i l’oxigen molecular impulsa el transport d’electrons a través de la cadena i afavoreix la formació d’un gradient de protons 508

18.3 La cadena respiratòria consta de quatre complexos:tres bombes de protons i una connexió física amb el cicle de l’àcid cítric 509

Els electrons d’alt potencial de l’NADH entren a la cadena respiratòria per la NADH-Q-oxidoreductasa 510L’ubiquinol és el punt d’entrada per als electrons de l’FADH2 de les flavoproteïnes 512

Els electrons flueixen de l’ubiquinol al citocrom c a través de la Q-citocrom c-oxidoreductasa 512

El cicle Q canalitza electrons d’un transportador de doselectrons a un transportador d’un electró i bomba protons 513La citocrom c-oxidasa catalitza la reducció de l’oxigenmolecular a aigua 514Els derivats tòxics de l’oxigen molecular, com ara el radical superòxid, són eliminats per enzims protectors 517Es poden transferir electrons entre grups que no estan en contacte 519La conformació del citocrom c s’ha mantingut constant més de mil milions d’anys 520

18.4 Un gradient de protons impulsa la síntesi d’ATP 520

L’ATP-sintasa es compon d’una unitat conductora de protons i una unitat catalítica 522El flux de protons a través de l’ATP-sintasa condueix a l’alliberament d’ATP fortament unit: el mecanisme de canvi d’unió 523

FeFe

S

SCysCys

CysCys

Contingut XXVII

La catàlisi rotacional és el motor molecular més petit del món 524El flux de protons al voltant de l’anell c impulsa la síntesi d’ATP 525L’ATP-sintasa i les proteïnes G tenen nombrosos trets comuns 527

18.5 Les llançadores permeten travessar la membranamitocondrial 527

Els electrons de l’NADH citoplasmàtic entren als mitocondris per mitjà de llançadores 527L’entrada d’ADP als mitocondris està acoblada a l’eixida d’ATP mitjançant l’ATP-ADP-translocasa 529Els transportadors de metabòlits mitocondrials tenen una estructura tripartida comuna 530

18.6 La regulació de la respiració cel·lular depènprincipalment de la necessitat d’ATP 530

L’oxidació completa de la glucosa genera aproximadament trenta molècules d’ATP 531La velocitat de la fosforilació oxidativa està determinada per la necessitat d’ATP 532El desacoblament regulat genera calor 532La fosforilació oxidativa es pot inhibir en moltes etapes 533S’estan descobrint malalties mitocondrials 534Els mitocondris acompleixen una funció clau en l’apoptosi 535La transmissió d’energia mitjançant gradients de protons és un motiu central de la bioenergètica 535

Capítol 19 Les reaccions de la fase lluminosa de la fotosíntesi 541

La fotosíntesi converteix l’energia de la llum en energia química 542

19.1 La fotosíntesi s’esdevé en els cloroplasts 542

Els processos primaris de la fotosíntesi s’esdevenen a les membranes tilacoïdals 543Els cloroplasts s’originaren per endosimbiosi 543

19.2 L’absorció de llum per la clorofil·la provoca la transferència d’electrons 544

Un parell especial de clorofil·les inicia la separació de càrrega 545El flux cíclic d’electrons redueix el citocrom del centre de reacció 547

19.3 En la fotosíntesi oxigènica dos fotosistemes generen un gradient de protons i NADPH 548

El fotosistema II transfereix electrons de l’aigua a la plastoquinona i genera un gradient de protons 548El citocrom bf connecta el fotosistema II amb el fotosistema I 551El fotosistema I utilitza l’energia de la llum per a generar ferredoxina reduïda, un reductor potent 551

La ferredoxina-NADP+-reductasa converteix l’NADP+

en NADPH 552

19.4 El gradient de protons a través de la membranatilacoïdal impulsa la síntesi d’ATP 553

L’ATP-sintasa dels cloroplasts s’assembla molt a les dels mitocondris i els procariotes 554El flux cíclic d’electrons a través del fotosistema I porta a la producció d’ATP en comptes de NADPH 555L’absorció de huit protons genera un O2, dos NADPH i tres molècules d’ATP 556

19.5 Els pigments accessoris canalitzen l’energia cap als centres de reacció 557

La transferència d’energia per ressonància permet que l’energia passe del lloc d’absorció inicial al centre de reacció 557Els complexos antena contenen clorofil·les i carotenoides 558Els components de la fotosíntesi estan molt organitzats 559Molts herbicides inhibeixen les reaccions de la fase lluminosa de la fotosíntesi 560

19.6 La capacitat de convertir la llum en energia química és antiga 560

Capítol 20 El cicle de Calvin i la ruta dels fosfats de pentosa 565

20.1 El cicle de Calvin sintetitza hexoses a partir de diòxid de carboni i aigua 566

El diòxid de carboni reacciona amb l’1,5-bisfosfat de ribulosa i forma dues molècules de 3-fosfoglicerat 567

L’activitat de la rubisco depèn de magnesi i carbamat 568La rubisco també catalitza una reacció oxigenasa dissipadora: una imperfecció catalítica 569A partir del fosfoglicerat se sintetitzen fosfats d’hexosa i es regenera 1,5-bisfosfat de ribulosa 570Per a convertir el diòxid de carboni en hexosa s’utilitzen tres molècules d’ATP i dues molècules de NADPH 572El midó i la sacarosa són els principals magatzems de glícids en les plantes 573

Subunitatpetita

Subunitatgran

XXVIII Contingut