Il metabolismo è l’insieme delle reazioni chimiche che le cellule sviluppano quando sono responsabili della degradazione o della sintesi di diverse sostanze. Queste sono molteplici procedure che consentono la crescita, la sussistenza e la riproduzione di ogni cellula.
Il metabolismo contempla due momenti: catabolismo e anabolismo. Nel quadro del catabolismo, l’energia viene rilasciata, mentre nell’anabolismo, questa energia viene utilizzata per eseguire varie azioni. Entrambi i processi del metabolismo, quindi, sono complementari.
Con il catabolismo, ad esempio, le molecole alimentari si degradano e si ossidano. L’energia rilasciata viene quindi utilizzata nell’anabolismo per la sintesi di molecole complesse.
Il metabolismo viene effettuato attraverso le cosiddette vie metaboliche, che sono sequenze di reazioni chimiche che permettono di convertire un substrato iniziale in un prodotto finale grazie all’intervento di diversi enzimi. Queste rotte mirano a economizzare le risorse.
È importante notare che il corpo, attraverso il metabolismo, distingue tra sostanze nutritive e quelle tossiche. I nutrienti sono usati come energia, mentre le tossine vengono scartate.
La sintesi di biomolecole come lipidi, carboidrati e aminoacidi è una delle funzioni essenziali del metabolismo. Molte di queste biomolecole, d’altra parte, interagiscono per lo sviluppo di macromolecole come proteine e DNA (acido desossiribonucleico).
Dati i costanti cambiamenti nell’ambiente, il corpo è responsabile della regolazione delle reazioni del metabolismo per preservare l’omeostasi, che è l’insieme delle condizioni cellulari che consentono l’interazione con l’ambiente e la risposta agli stimoli.
Ogni organismo è costantemente esposto ad elementi e composti chimici che non può utilizzare per il cibo e che se accumulati nelle sue cellule sarebbero dannosi perché non assolverebbero una funzione metabolica. Il nome che tutti ricevono come gruppo è xenobiotici, dove possiamo trovare veleni naturali, antibiotici e droghe sintetiche, la cui disintossicazione è responsabile di diversi enzimi xenobiotici metabolizzanti.
Nella nostra specie, gli enzimi xenobiotici in questione includono UDP-glucoroniltransferasi, glutatione-s-transferasi e citocromo ossidasi P450. L’azione di questo sistema enzimatico si svolge in tre fasi. Tutto inizia con l’ossidazione degli xenobiotici, continua con la coniugazione di gruppi idrosolubili e termina con l’escrezione. Prima della fine di quest’ultimo stadio è possibile che lo xenobiotico modificato venga rimosso dalla cellula tramite esocitosi; nel caso di organismi multicellulari, può anche passare attraverso un altro processo di metabolizzazione.
Queste reazioni sono molto rilevanti nel campo dell’ecologia data la biodegradazione microbica (nota anche come biodegradabilità) degli inquinanti e il biorisanamento del suolo contaminato, cioè un processo che lo riporta al suo stato naturale.
La clearance epatica dei farmaci è un caso molto comune di metabolismo xenobiotico. Tutto inizia quando il prodotto raggiunge il corpo, per via orale o parenterale, attraverso l’intestino o viaggiando attraverso il sangue, rispettivamente. Quando raggiunge il fegato passa attraverso due fasi del metabolismo, sopra menzionate, dopo di che diventa ossidato e coniugato, prima di andare alla bile o al sangue, ed essere espulso attraverso feci, urina, respirazione o altri fluidi.
Il valore energetico minimo di cui una cellula ha bisogno per sopravvivere è noto come metabolismo basale. La cellula utilizza questa energia per reazioni chimiche legate alle funzioni metaboliche fondamentali, come la respirazione. Ci sono diversi fattori che influenzano il metabolismo basale: età, peso e sesso sono alcuni di loro.