Metabolisme
De Viquip??dia
El metabolisme ??s el conjunt de reaccions i processos fisicoqu??mics que tenen lloc a una c??l??lula[1]. Aquests complexos processos interrelacionats s??n la base de la vida a nivell molecular i permeten les diverses activitats de les c??l??lules: cr??ixer, reproduir-se, mantenir les seves estructures, respondre a est??muls, etc. Entre els objectius b??sics del metabolisme figuren la destrucci?? o degradaci?? de mol??cules i la construcci?? o s??ntesi d'elles.
El metabolisme es divideix en dos conjunts de processos: catabolisme i anabolisme. Les reaccions catab??liques alliberen energia; un exemple ??s la gluc??lisi, un proc??s de degradaci?? de compostos com la glucosa en el qual s'allibera part de l'energia retinguda als seus enlla??os qu??mics. Les reaccions anab??liques, en canvi, utilitzen aquesta energia alliberada per a recompondre enlla??os qu??mics i construir components de les c??l??lules com les prote??nes i els ??cids nucleics. L'anabolisme i el catabolisme s??n processos acoblats que originen el metabolisme en conjunt, ja que cada joc de processos dep??n i s'interrelaciona amb l'altre.
Sens dubte, les c??l??lules s??n els laboratoris m??s sofisticats que existeixen. Perqu?? les diferents rutes metab??liques operin coordinadament, ??s imprescindible un control rigor??s mitjan??ant diferents enzims espec??fics, i que les distintes rutes es portin a terme, en molts casos, en compartiments cel??lulars separats, els (org??nuls cel??lulars). L'economia que l'activitat cel??lular imposa sobre els seus recursos obliga a organitzar d'una manera estricta les reaccions qu??miques del metabolisme en vies o rutes metab??liques, en les quals un compost qu??mic (substrat) ??s transformat en un altre (producte), i aquest, alhora, funciona com a substrat per a generar un altre producte, seguint una seq????ncia de reaccions en les quals intervenen diferents enzims (generalment un per a cada substrat-reacci??). Els enzims s??n crucials en el metabolisme perqu?? agilitzen les reaccions fisicoqu??miques en fer possibles reaccions que termodin??micament s??n desfavorables en acoblar-les a unes altres de favorables, de manera que es produeixi la reacci?? desitjada. Els enzims tamb?? es comporten com a factors reguladors de les vies metab??liques tot modificant la seva funcionalitat i, per tant, l'activitat completa de la via metab??lica, en resposta a l'ambient i a necessitats de la c??l??lula o a partir de senyals d'altres c??l??lules.
El metabolisme d'un organisme determina quines subst??ncies trobar?? nutritives i quines li seran t??xiques. Per exemple, algunes c??l??lules procariotes utilitzen sulfur d'hidrogen com a nutrient, per?? aquest gas ??s verin??s per als animals[2]. La velocitat del metabolisme, el rang metab??lic, tamb?? influeix en la quantitat d'aliment que requerir?? un organisme.
Una caracter??stica del metabolisme ??s la similitud de les rutes metab??liques b??siques fins i tot entre esp??cies biol??giques molt diferents. Per exemple, la seq????ncia de reaccions qu??miques en una via metab??lica com el cicle de Krebs ??s universal entre c??l??lules tan diverses com el bacteri unicel??lular Escherichia coli i organismes pluricel??lulars com l'elefant[3]. ??s molt probable que aquesta estructura metab??lica compartida sigui el resultat de l'elevada efici??ncia d'aquestes rutes i del fet que hagin aparegut molt aviat en la hist??ria evolutiva.[4][5]
Taula de continguts |
[edita] Biomol??cules principals
La major part de les estructures que formen els ??ssers vius pertanyen a algun d'aquests tres tipus de mol??cules b??siques: amino??cids, gl??cids i l??pids (tamb?? anomenats greixos). Aquestes mol??cules s??n essencials per a la vida de manera que el metabolisme es centra en sintetitzar aquestes mol??cules, per a la construcci?? de c??l??lules i teixits, o b?? en degradar-les i utilitzar-les com a recurs energ??tic. Moltes biomol??cules poden interaccionar entre s?? per a crear pol??mers com l'ADN (??cid desoxiribonucleic) i les prote??nes. Aquestes macromol??cules s??n essencials en els ??ssers vius. La taula seg??ent mostra els biopol??mers m??s comuns:
| Tipus de mol??cula | Nom dels mon??mers | Nom del pol??mer |
|---|---|---|
| Amino??cids | Amino??cids | Prote??nes |
| Gl??cids | Monosac??rids | Polisac??rids |
| ??cids nucleics | Nucle??tids | Polinucle??tids |
[edita] Catabolisme
El catabolisme ??s el conjunt de processos metab??lics que alliberen energia. Aquests inclouen degradaci?? i oxidaci?? de mol??cules d'aliment, aix?? com reaccions que retenen l'energia del Sol. El prop??sit d'aquestes reaccions catab??liques ??s proveir energia, poder reductor i components necessaris per reaccions anab??liques. La naturalesa d'aquestes reaccions catab??liques difereix d'organisme en organisme. No obstant aix??, aquestes diferents formes de catabolisme depenen de reaccions de reducci??-oxidaci?? que involucren transfer??ncia de electrons de mol??cules donants (com les mol??cules org??niques, aigua, amon??ac, sulfur d'hidrogen i ions ferrosos), a acceptors d'aquests electrons com l'oxigen, el nitrat o el sulfat.[6]
En els animals, aquestes reaccions comporten la degradaci?? de mol??cules org??niques complexes a altres m??s simples, com di??xid de carboni i aigua. En organismes fotosint??tics com plantes i cianobacteris, aquestes transfer??ncies d'electrons no alliberen energia, per?? s??n usades com un mitj?? per a emmagatzemar energia solar.[7]
El conjunt de reaccions catab??liques m??s comuna en animals pot ser separat en tres etapes distintes. En la primera, mol??cules org??niques grans com les prote??nes, polisac??rids o l??pids s??n digerits en components m??s petits fora de les c??l??lules. Despr??s, aquestes mol??cules petites s??n portades a les c??l??lules i convertides en mol??cules encara m??s petites, generalment coenzim A, que allibera energia. Finalment, el grup acetil en la mol??cula d'acetil CoA ??s oxidat a aigua i di??xid de carboni, alliberant energia que es ret?? al reduir el coenzim nicotinamida adenina dinucle??tid (NAD+) en NADH.
[edita] Anabolisme
L'anabolisme ??s el conjunt de processos metab??lics constructius on l'energia alliberada pel catabolisme ??s utilitzada per a sintetitzar mol??cules complexes. En general, les mol??cules complexes que donen lloc a estructures cel??lulars s??n constru??des a partir de precursors simples. L'anabolisme involucra tres facetes. Primer, la producci?? de precursors com amino??cids, monosac??rids, isoprenoides i nucle??tids; segon, la seva activaci?? en reactius usant energia de l'ATP; i tercer, el conjunt d'aquests precursors en mol??cules m??s complexes com prote??nes, polisac??rids, l??pids i ??cids nucleics.
Els organismes difereixen en quantes mol??cules poden sintetitzar per si mateixos en les seves c??l??lules. Els organismes aut??trofs, com les plantes, poden construir mol??cules org??niques complexes i prote??nes per si mateixos a partir mol??cules simples com di??xid de carboni i aigua. Els organismes heter??trofs, en canvi, requereixen d'una font de subst??ncies m??s complexes, com monosac??rids i amino??cids, per a produir aquestes mol??cules complexes.
Els organismes poden ser classificats per la seva font d'energia:
- Fotoaut??trofs i fotoheter??trofs, que obtenen l'energia del Sol.
- Quimioheter??trofs i quimioaut??trofs, que obtenen l'energia mitjan??ant reaccions oxidatives.
[edita] Refer??ncies
- ??? MedlinePlus - Metabolismo
- ??? Friedrich C (1998). ??Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria??. Adv Microb Physiol 39: 235-89.
- ??? Smith E, Morowitz H (2004). ??Universality in intermediary metabolism??. Proc Natl Acad Sci U S A 101 (36): 13168-73.
- ??? Ebenh??h O, Heinrich R (2001). ??Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems??. Bull Math Biol 63 (1): 21-55.
- ??? Mel??ndez-Hevia E, Waddell T, Cascante M (1996). ??The puzzle of the Krebs citric acid cycle: assembling the pieces of chemically feasible reactions, and opportunism in the design of metabolic pathways during evolution??. J Mol Evol 43 (3): 293-303.
- ??? Nealson K, Conrad P (1999). ??Life: past, present and future??. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 354 (1392): 1923-39.
- ??? Nelson N, Ben-Shem A (2004). ??The complex architecture of oxygenic photosynthesis??. Nat Rev Mol Cell Biol 5 (12): 971-82.
