Metabolismul unui organism este suma totală a tuturor reacțiilor chimice care au loc în interiorul organismului. Aceste reacții chimice se împart în două categorii de bază:
- Anabolism: construirea de polimeri (molecule mari de care are nevoie celula).
- Catabolism: descompunerea polimerilor pentru a elibera energie.
Aceasta înseamnă că metabolismul este compus din sinteză (anabolism) și degradare (catabolism) (figura 1).
Este important de știut că reacțiile chimice ale căilor metabolice nu au loc de la sine. Fiecare etapă de reacție este facilitată, sau catalizată, de o proteină numită enzimă. Enzimele sunt importante pentru catalizarea tuturor tipurilor de reacții biologice – atât a celor care necesită energie, cât și a celor care eliberează energie. Consultați din nou capitolul despre enzime dacă aveți nevoie de o reamintire a acestui subiect.
Considerați metabolismul zahărului (un carbohidrat). Acesta este un exemplu clasic al unuia dintre numeroasele procese celulare care utilizează și produc energie. Ființele vii consumă zaharuri ca sursă majoră de energie, deoarece moleculele de zahăr au o mare cantitate de energie stocată în legăturile lor. În cea mai mare parte, organismele fotosintetizante, precum plantele, produc aceste zaharuri. În timpul fotosintezei, plantele folosesc energia (provenită inițial de la lumina solară) pentru a transforma dioxidul de carbon gazos (CO2) în molecule de zahăr (precum glucoza: C6H12O6). Ele consumă dioxid de carbon și produc oxigen ca produs rezidual. Această reacție se rezumă astfel:
6CO2 + 6H2O->C6H12O6 + 6O2
Reamintim din chimie că abrevierea „CO2” înseamnă „un atom de carbon legat covalent de doi atomi de oxigen”. Apa, „H2O”, reprezintă doi atomi de hidrogen legați covalent de un atom de oxigen. Iar „C6H12O6” are 6 atomi de carbon, 12 atomi de hidrogen și 6 atomi de oxigen care sunt legați covalent între ei.
Procesul de producere a glucozei din dioxid de carbon și apă necesită un aport de energie pentru a se desfășura, deoarece glucoza conține mai multă energie în legăturile sale moleculare decât dioxidul de carbon.
În schimb, moleculele care stochează energie, cum ar fi glucoza, sunt consumate pentru a fi descompuse pentru a-și folosi energia. Reacția care recoltează energia unei molecule de zahăr în celulele care au nevoie de oxigen pentru a supraviețui poate fi rezumată prin reacția inversă față de fotosinteză. În această reacție, oxigenul este consumat și dioxidul de carbon este eliberat ca produs rezidual. Reacția este rezumată astfel:
C6H12O6 + 6O2->6H2O + 6CO2
Ambele reacții implică multe etape.
Procesele de fabricare și descompunere a moleculelor de zahăr ilustrează două exemple de căi metabolice. O cale metabolică este o serie de reacții chimice care preia o moleculă de plecare și o modifică, pas cu pas, printr-o serie de intermediari metabolici, obținând în cele din urmă un produs final. În exemplul metabolismului zahărului, prima cale metabolică a sintetizat zahărul din molecule mai mici, iar cealaltă cale a descompus zahărul în molecule mai mici.
Dacă nu se specifică altfel, imaginile de pe această pagină sunt licențiate sub CC-BY 4.0 de OpenStax.
Text adaptat din: OpenStax, Concepts of Biology. OpenStax CNX. 18 mai 2016 http://cnx.org/contents/[email protected]
.