Il metabolismo si riferisce a tutte le reazioni chimiche che avvengono all'interno delle cellule viventi. Nelle cellule avvengono innumerevoli reazioni chimiche che sono responsabili di tutte le azioni degli organismi. Insieme, queste reazioni costituiscono il metabolismo di un organismo.
Le sostanze chimiche che partecipano a queste reazioni sono chiamate metaboliti.
In tutte le reazioni:
Quando ha luogo una reazione chimica, l'energia viene assorbita o rilasciata. Ciò dipende dalla forza relativa dei legami che si rompono e dai legami che si formano.
In una reazione esergonica , l'energia viene rilasciata nell'ambiente circostante. I legami che si formano sono più forti dei legami che si rompono.
In una reazione endergonica , l'energia viene assorbita dall'ambiente circostante. I legami che si formano sono più deboli dei legami che si rompono.
Nella cellula avvengono due tipi di reazioni metaboliche:
Le reazioni anaboliche consumano energia. Sono endergonici. In una reazione anabolica piccole molecole si uniscono per formarne di più grandi. Per esempio,
Le reazioni cataboliche emettono energia. Sono esergonici. In una reazione catabolica le grandi molecole vengono scomposte in molecole più piccole. Per esempio
Nella respirazione, il glucosio si combina con l'ossigeno e rilascia energia utilizzabile, anidride carbonica e acqua. Questa energia utilizzabile è immagazzinata in un composto chiamato ATP (adenosina trifosfato). L'ATP è la molecola energetica utilizzata da tutte le cellule di un organismo per alimentare le reazioni secondarie che ci tengono in vita. L'ATP è un nucleotide di energia chimica che collega il catabolismo e l'anabolismo.
Via anfibolica - Una via biochimica che serve sia i processi anabolici che quelli catabolici è chiamata via anfibolica. Un esempio importante di via anfibolica è il ciclo di Krebs, che coinvolge sia il catabolismo dei carboidrati e degli acidi grassi sia la sintesi dei precursori anabolici per la sintesi degli aminoacidi.
Tutte le vie metaboliche devono essere regolate e controllate per fermare l'accumulo di un prodotto finale che non è necessario. La cellula può controllare una via metabolica mediante la presenza o l'assenza di un particolare enzima. Gli enzimi sono molecole proteiche speciali la cui funzione è quella di facilitare o altrimenti accelerare la maggior parte delle reazioni chimiche nelle cellule. Sono semplicemente catalizzatori biologici.
Diverse sostanze chimiche possono influenzare l'attività enzimatica. Gli inibitori possono essere utilizzati per impedire a un enzima di legarsi al suo substrato. Di conseguenza, gli inibitori possono controllare direttamente il progresso di una via metabolica.
Esistono tre tipi di inibizione:
un. Inibizione competitiva - Ciò si verifica quando una molecola inibitrice si lega al sito attivo dell'enzima e impedisce al substrato di legarsi. Possono competere con il substrato perché hanno una forma molecolare simile. Esempio: sarin
b. Inibizione non competitiva - Ciò si verifica quando un inibitore non si lega al sito attivo ma si lega a una parte diversa dell'enzima e modifica la forma del sito attivo. Ciò interrompe il legame del substrato con l'enzima e riduce il tempo di reazione. L'inibizione non competitiva non può essere invertita aumentando la concentrazione del substrato. Esempio: cianuro, mercurio e argento.
c. Inibizione del feedback - Un altro modo in cui una via metabolica può essere controllata è l'inibizione del feedback. Questo è quando il prodotto finale in un percorso metabolico si lega a un enzima all'inizio del percorso. Questo processo interrompe la via metabolica e quindi impedisce l'ulteriore sintesi del prodotto finale fino a quando la concentrazione del prodotto finale diminuisce. Maggiore è la concentrazione del prodotto finale, più rapidamente si arresta la via metabolica.
