METABOLISMO

Cos’è il metabolismo? Il metabolismo è definito come un’attività cellulare coordinata a cui partecipano numerosi sistemi multienzimatici. Il metabolismo svolge 4 funzioni principali:

• Estrarre energia dall’ambiente e trasformarla in energia chimica attraverso la degradazione dei nutrienti
• Convertire le molecole dei nutrienti in precursori per i costituenti cellulari (macromolecole)
• Formare polimeri, ossia assemblare gli amminoacidi per produrre le proteine, le unità di zuccheri per produrre polisaccaridi ecc.
• Sintetizzare e degradare biomolecole per svolgere funzioni specializzate

Il metabolismo è formato dalle vie metaboliche, ossia un insieme di reazioni chimiche che permettono di ottenere una molecola complessa a partire da una molecola semplice precursore.

L’insieme di reazioni che formano il metabolismo si distinguono in due principali categorie:

• Reazioni cataboliche, ossia reazioni di degradazione che permettono di liberare l’energia necessaria a compiere le reazioni di sintesi. Le sostanze nutrienti (carboidrati, lipidi e proteine) vengono degradate in composti semplici e poveri di energia come anidride carbonica, acqua e ammoniaca; da questa reazione si libera energia, parte della quale si dissipa sotto forma di calore. Circa la metà dell’energia liberata da questo tipo di reazioni viene immagazzinata o sotto forma di energia chimica nell’ATP oppure viene solo temporaneamente raccolta nella riduzione dei coenzimi ossidati come NAD ossidato che si riduce a NADH, NADP che si riduce a NADPH e FAD che si riduce a FADH2. Le reazioni cataboliche costituiscono il 90% del metabolismo.
• Reazioni anaboliche, ossia di sintesi di macromolecole costituenti cellulari a partire dal molecole precursori. Queste reazioni di tipo sintetico permettono di formare proteine, polisaccaridi, lipidi e acidi nucleici a partire rispettivamente da amminoacidi, zuccheri, acidi grassi e basi azotate. Essendo reazioni con ∆G > 0 richiedono l’energia prodotta dalle reazioni cataboliche. Le reazioni anaboliche costituiscono il 10% del metabolismo.

Le vie metaboliche possono essere lineari o cicliche: la differenza tra le due sta nel fatto che in quelle cicliche esiste un intermedio metabolico che permette di mantenere il ciclo attivo. Gli intermedi metabolici possono essere comuni a più vie, le quali possono avvenire in contemporanea ma con intensità variabile a seconda delle condizioni del momento in modo da evitare sprechi di energia, ossia cicli inutili.

Il fatto che le vie siano formate da passaggi sequenziali è molto vantaggioso, in quanto possiamo avere una migliore regolazione che avviene a diversi livelli, una maggior quantità di intermedi metabolici che possono prendere parte a più vie metaboliche ed infine una maggiore efficienza, in quanto più step significa più energia.

REGOLAZIONE DELLE VIE METABOLICHE

Il principio fondamentale della regolazione delle vie metaboliche è che queste vengono regolate in funzione della loro funzione. Facciamo qualche esempio: se la funzione è produrre ATP, quando nella cellula in questione l’ATP è già presente a livelli adeguati ci sarà una diminuzione del flusso della via metabolica in questione.

La regolazione può avvenire tramite:

• Trascrizione genica, quindi parliamo di enzimi inducibili che vengono trascritti al bisogno
• Feedback negativo, dove il prodotto finale della via metabolica va ad inibire un’enzima a monte della reazione
• Feedfoward, dove un intermedio di reazione va ad agire stimolando un passaggio più a valle velocizzando il flusso della via metabolica
• Inibizione da prodotto, ossia che il prodotto della reazione inibisce l’enzima stesso che lo ha prodotto.

In quasi tutte le vie metaboliche è presente una tappa limitante, ossia una reazione chimica la cui velocità influenza quella dell’intera via metabolica. La tappa limitante solitamente si trova all’inizio della via metabolica oppure ad un punto di ramificazione e spesso è catalizzata da un enzima allosterico (enzima dotato di una tasca regolatrice che modula l’attività del substrato attivo). Il ruolo degli enzimi è quello di modificare la velocità di una reazione in quanto in grado di abbassare l’energia di attivazione, ossia la quota di energia che il substrato deve ottenere per raggiungere lo stato di transizione che gli permette di essere convertito in prodotto.

Le reazioni biochimiche più comuni sono raggruppate in 5 categorie:

• Formazione o rottura di un legame C-C
• Riarrangiamenti interni, isomerizzazione ed eliminazioni di gruppi funzionali
• Reazioni che portano alla formazione di radicali liberi
• Trasferimenti di gruppi chimici da una molecola all’altra
• Ossidoriduzioni

Questo era il metabolismo 😊 Speriamo che tu possa aver trovato utile questo nostro articolo. Se hai domande o commenti non esitare a scrivere qui sotto!