Metabolismo

Il metabolismo è il nome dato a tutte le reazioni chimiche effettuate dalle cellule quando sono responsabili della degradazione o della sintesi di diverse sostanze. Implica molteplici procedure che rendono possibile la crescita, la sussistenza e la riproduzione di ogni cellula.

Il metabolismo comprende due momenti: il catabolismo e l'anabolismo. Nel catabolismo, l'energia viene rilasciata, mentre nell'anabolismo, l'energia viene utilizzata per compiere varie azioni. I due processi del metabolismo sono quindi complementari.

Il catabolismo, per esempio, comporta la scomposizione e l'ossidazione delle molecole di cibo. L'energia liberata viene poi utilizzata nell'anabolismo per la sintesi di molecole complesse.

Il metabolismo si svolge attraverso le cosiddette vie metaboliche, che sono successioni di reazioni chimiche che convertono un substrato iniziale in un prodotto finale attraverso l'intervento di vari enzimi. Questi percorsi mirano a risparmiare risorse.

È importante notare che l'organismo, attraverso il metabolismo, distingue le sostanze nutritive da quelle tossiche. I nutrienti vengono utilizzati come energia, mentre le sostanze tossiche vengono scartate.

La sintesi di biomolecole come lipidi, carboidrati e aminoacidi è una delle funzioni essenziali del metabolismo. Molte di queste biomolecole, inoltre, interagiscono per lo sviluppo di macromolecole come le proteine e il DNA (acido desossiribonucleico).

Di fronte ai continui cambiamenti dell'ambiente, l'organismo è responsabile della regolazione delle reazioni metaboliche per mantenere l'omeostasi, che è l'insieme delle condizioni cellulari che permettono l'interazione con l'ambiente e la risposta agli stimoli.

Ogni organismo è costantemente esposto a elementi e composti chimici che non può utilizzare per nutrirsi e che, se accumulati nelle sue cellule, sarebbero dannosi perché non svolgerebbero una funzione metabolica. Il nome dato a tutti questi come gruppo è xenobiotici, dove possiamo trovare veleni naturali, antibiotici e droghe sintetiche, la cui disintossicazione è effettuata da vari enzimi xenobiotici metabolizzatori.

Nella nostra specie, gli enzimi xenobiotici in questione includono UDP-glucuroniltransferasi, glutatione-transferasi e citocromo ossidasi P450. L'azione di questo sistema enzimatico si svolge in tre fasi. Inizia con l'ossidazione degli xenobiotici, continua con la coniugazione dei gruppi idrosolubili e finisce con l'escrezione. Prima della fine di quest'ultima fase, è possibile che lo xenobiotico modificato venga rimosso dalla cellula attraverso l'esocitosi; nel caso di organismi multicellulari, può anche subire un altro processo di metabolizzazione.

Queste reazioni sono molto rilevanti nel campo dell'ecologia data la biodegradazione microbica (conosciuta anche come biodegradabilità) degli inquinanti e il biorimedio del suolo contaminato, cioè un processo che lo riporta al suo stato naturale.

La clearance del fegato dei farmaci è un caso molto comune di metabolismo xenobiotico. Inizia quando il prodotto raggiunge il corpo, per via orale o parenterale, passando attraverso l'intestino o viaggiando attraverso il sangue, rispettivamente. Quando raggiunge il fegato passa attraverso due stadi di metabolismo, menzionati sopra, dopo i quali viene ossidato e coniugato, prima di andare nella bile o nel sangue, ed essere escreto attraverso le feci, l'urina, la respirazione o altri fluidi.

La quantità minima di energia di cui una cellula ha bisogno per sopravvivere è conosciuta come metabolismo basale. La cellula usa questa energia per le reazioni chimiche legate alle funzioni metaboliche fondamentali, come la respirazione. Diversi fattori influenzano il metabolismo basale: età, peso e sesso sono alcuni di essi.