Il metabolismo di un organismo è la somma di tutte le reazioni chimiche che avvengono all’interno dell’organismo. Queste reazioni chimiche rientrano in due categorie di base:

• Anabolismo: costruzione di polimeri (grandi molecole di cui la cellula ha bisogno).
• Catabolismo: rottura dei polimeri per liberare energia.

Questo significa che il metabolismo è composto da sintesi (anabolismo) e degradazione (catabolismo) (Figura 1).

È importante sapere che le reazioni chimiche delle vie metaboliche non avvengono da sole. Ogni passo di reazione è facilitato, o catalizzato, da una proteina chiamata enzima. Gli enzimi sono importanti per catalizzare tutti i tipi di reazioni biologiche – quelle che richiedono energia e quelle che rilasciano energia. Fai riferimento al capitolo sugli enzimi se hai bisogno di un promemoria su questo argomento.

Considera il metabolismo dello zucchero (un carboidrato). Questo è un classico esempio di uno dei tanti processi cellulari che usano e producono energia. Gli esseri viventi consumano zuccheri come principale fonte di energia, perché le molecole di zucchero hanno una grande quantità di energia immagazzinata nei loro legami. Per la maggior parte, gli organismi fotosintetici come le piante producono questi zuccheri. Durante la fotosintesi, le piante usano l’energia (originariamente dalla luce del sole) per convertire l’anidride carbonica (CO2) in molecole di zucchero (come il glucosio: C6H12O6). Consumano anidride carbonica e producono ossigeno come prodotto di scarto. Questa reazione è riassunta come:

6CO2 + 6H2O->C6H12O6 + 6O2

Ricordiamo dalla chimica che l’abbreviazione “CO2” significa “un atomo di carbonio legato covalentemente a due atomi di ossigeno”. L’acqua, “H2O” è due atomi di idrogeno legati covalentemente a un atomo di ossigeno. E “C6H12O6” ha 6 atomi di carbonio, 12 atomi di idrogeno e 6 atomi di ossigeno che sono legati covalentemente insieme.

Il processo di produzione del glucosio dall’anidride carbonica e dall’acqua richiede un input di energia per procedere perché il glucosio contiene più energia nei suoi legami molecolari di quanta ne contenga l’anidride carbonica.

Al contrario, le molecole che immagazzinano energia come il glucosio vengono consumate per essere scomposte per utilizzare la loro energia. La reazione che raccoglie l’energia di una molecola di zucchero nelle cellule che richiedono ossigeno per sopravvivere può essere riassunta dalla reazione inversa alla fotosintesi. In questa reazione, l’ossigeno viene consumato e l’anidride carbonica viene rilasciata come prodotto di scarto. La reazione è riassunta come:

C6H12O6 + 6O2->6H2O + 6CO2

Entrambe queste reazioni coinvolgono molti passi.

I processi di produzione e scomposizione delle molecole di zucchero illustrano due esempi di vie metaboliche. Una via metabolica è una serie di reazioni chimiche che prende una molecola di partenza e la modifica, passo dopo passo, attraverso una serie di intermedi metabolici, dando alla fine un prodotto finale. Nell’esempio del metabolismo dello zucchero, la prima via metabolica sintetizza lo zucchero da molecole più piccole, e l’altra via scompone lo zucchero in molecole più piccole.

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Testo adattato da: OpenStax, Concepts of Biology. OpenStax CNX. 18 maggio 2016 http://cnx.org/contents/[email protected]

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