Panoramica

Il metabolismo rappresenta tutta l'attività chimica in una cellula, comprese le reazioni che costruiscono molecole (anabolismo) e quelle che scompongono le molecole (catabolismo). Le reazioni anabolizzanti richiedono energia, mentre le reazioni cataboliche lo forniscono. Così, il metabolismo descrive come le cellule trasformano l'energia attraverso una varietà di reazioni chimiche, che sono spesso rese più efficienti con l'aiuto di enzimi.

Il metabolismo è la somma di tutte le reazioni chimiche che si svolgono in un organismo

Il metabolismo è la gestione dell'energia nelle cellule e fornisce tre funzioni chiave:

1. convertire il cibo in energia per eseguire vari processi cellulari,
2. producendo energia per costruire componenti cellulari, e
3. rimuovere i prodotti di scarto.

Per produrre energia, le macromolecole dal cibo devono essere suddivise in molecole più piccole, attraverso un percorso catabolico. Questo, a sua volta, fornisce energia per costruire molecole più grandi da blocchi di costruzione più piccoli, attraverso un percorso anabolizzante. In altre parole, l'energia potenziale nel cibo, costituita dall'energia chimica immagazzinata nei legami tra gli atomi, può essere convertita in energia cinetica che può essere utilizzata per reazioni cellulari. Gli enzimi sono strumenti molecolari essenziali nelle vie metaboliche, in quanto accelerano notevolmente molte reazioni chimiche riducendo la quantità di energia necessaria.

I percorsi catabolici scompongono le molecole e rilasciano energia

Il catabolismo è la ripartizione delle macromolecole per qualsiasi scopo. Questo include la degradazione delle molecole alimentari in molecole più piccole che possono essere utilizzate come elementi costitutivi, un processo che rilascia energia che viene trasferita all'ATP. La digestione delle proteine è un esempio di catabolismo. Affinché il corpo utilizzi la proteina che mangiamo, deve essere scomposta da grandi molecole proteiche in polipeptidi più piccoli e quindi in singoli amminoacidi.

Amminoacidi in eccesso che sono ripartiti per il rilascio di rimozione, ammoniaca contenente azoto. Questa ammoniaca è tossica ad alti livelli, e quindi deve essere convertita in una forma più sicura che gli organismi possono maneggiare e smaltire. Nell'uomo, l'ammoniaca viene combinata con anidride carbonica e convertita in urea prima di essere eliminata dal corpo sotto forma di urina. Altri organismi utilizzano diversi tipi di rifiuti azotati, come l'acido urico negli uccelli e nei rettili. Rispetto all'urea, l'acido urico richiede molta meno acqua per essere rilasciato dal corpo e quindi ha un valore adattivo alcune condizioni.

Percorsi anabolizzanti Sintetizzano molecole Complesse

Percorsi anabolizzanti costruiscono molecole più grandi da molecole di blocchi di costruzione più piccole, usando l'energia (sotto forma di ATP). Ad esempio, l'anabolismo proteico comporta l'infilatura di aminoacidi per formare polipeptidi. I polipeptidi sintetizzati poi si piegano in strutture proteiche tridimensionali. Gli aminoacidi in eccesso possono essere utilizzati per fare trigliceridi e immagazzinati come grasso, o convertiti in glucosio e utilizzati per fare ATP. Pertanto, per mantenere l'equilibrio energetico sono necessari sia i percorsi anabolizzanti che quelli catabolici.

Un altro esempio meno noto di anabolismo è la produzione di tannini condensati nei semi. I semi che vengono mangiati dagli animali possono essere protetti dalla digestione se i loro cappotti di semi contengono tannini condensati di colore scuro. Le piante producono tannini collegando molecole di antocianina, usando le stesse reazioni di disidratazione utilizzate per costruire polipeptidi.