metabolismul este setul de reacții chimice pe care celulele le dezvoltă atunci când sunt responsabile de degradarea sau sinteza diferitelor substanțe. Acestea sunt proceduri multiple care permit creșterea, subzistența și reproducerea fiecărei celule.
metabolismul are în vedere două momente: catabolismul și anabolismul. În cadrul catabolismului, energia este eliberată, în timp ce în anabolism, această energie este utilizată pentru a efectua diverse acțiuni. Prin urmare, ambele procese ale metabolismului sunt complementare.
cu catabolismul, de exemplu, moleculele alimentare se degradează și se oxidează. Energia eliberată este apoi utilizată în anabolism pentru sinteza moleculelor complexe.
metabolismul se realizează prin așa-numitele căi metabolice, care sunt secvențe de reacții chimice care permit transformarea unui substrat inițial într-un produs final datorită intervenției diferitelor enzime. Aceste rute vizează economisirea resurselor.
este important de reținut că organismul, prin metabolism, face distincția între substanțele nutritive și cele toxice. Nutrienții sunt folosiți ca energie, în timp ce toxinele sunt aruncate.
sinteza biomoleculelor precum lipidele, carbohidrații și aminoacizii este una dintre funcțiile esențiale ale metabolismului. Multe dintre aceste biomolecule, pe de altă parte, interacționează pentru dezvoltarea macromoleculelor precum proteinele și ADN-ul (acid dezoxiribonucleic).
având în vedere schimbările constante din mediu, organismul este responsabil pentru reglarea reacțiilor metabolismului pentru a păstra homeostazia, care este setul de condiții celulare care permit interacțiunea cu mediul și răspunsul la stimuli.
fiecare organism este expus în mod constant la elemente și compuși chimici pe care nu le poate folosi pentru alimente și care, dacă se acumulează în celulele sale, ar fi dăunătoare, deoarece nu ar îndeplini o funcție metabolică. Numele pe care toți îl primesc ca grup este xenobiotice, unde putem găsi otrăvuri naturale, antibiotice și medicamente sintetice, a căror detoxifiere sunt responsabile pentru mai multe enzime xenobiotice metabolizante.
la specia noastră, enzimele xenobiotice în cauză includ UDP-glucoroniltransferazele, glutation-S-transferazele și citocrom oxidazele P450. Acțiunea acestui sistem enzimatic are loc în trei faze. Totul începe cu oxidarea xenobioticelor, continuă cu conjugarea grupărilor solubile în apă și se termină cu excreția. Înainte de sfârșitul acestei ultime etape, este posibil ca xenobioticul Modificat să fie îndepărtat din celulă prin exocitoză; în cazul organismelor multicelulare, poate trece și printr-un alt proces de metabolizare.
aceste reacții sunt foarte relevante în domeniul ecologiei, având în vedere biodegradarea microbiană (cunoscută și sub numele de biodegradabilitate) a poluanților și bioremedierea solului contaminat, adică un proces care îl readuce la starea sa naturală.
clearance-ul hepatic al medicamentelor este un caz foarte frecvent de metabolism xenobiotic. Totul începe atunci când produsul ajunge în organism, fie oral, fie parenteral, prin intestin sau călătorind prin sânge, respectiv. Când ajunge la ficat, trece prin două faze ale metabolismului, menționate mai sus, după care se oxidează și se conjugă, înainte de a merge la bilă sau sânge și de a fi excretat prin fecale, urină, respirație sau alte fluide.
valoarea energetică minimă de care are nevoie o celulă pentru a supraviețui este cunoscută sub numele de metabolism bazal. Celula folosește această energie pentru reacții chimice legate de funcțiile metabolice fundamentale, cum ar fi respirația. Există mai mulți factori care influențează metabolismul bazal: vârsta, greutatea și sexul sunt unele dintre ele.