El metabolisme és el conjunt de reaccions químiques que tenen lloc en un organisme per a mantenir-lo viu. Aquests processos permeten als organismes de créixer i reproduir-se, de mantenir les estructures i respondre al seu medi. El metabolisme se sol subdividir en dues categories. El catabolisme descompon matèria orgànica, com per exemple per extreure energia en la respiració cel·lular. L'anabolisme, d'altra banda, utilitza energia per construir components de les cèl·lules com ara proteïnes i àcids nucleics. Aquesta energia lligada al metabolisme és l'energia endosomàtica.
Les reaccions químiques del metabolisme s'organitzen en rutes metabòliques, en què una substància química és transformada en una altra per una seqüència d'enzims. Els enzims són crucials en el metabolisme, car permeten que els organismes duguin a terme reaccions desitjables però termodinàmicament desfavorables acoblades a reaccions favorables. Els enzims també permeten la regulació de les rutes metabòliques en resposta a canvis en el medi de la cèl·lula o senyals d'altres cèl·lules.
El metabolisme d'un organisme determina quines substàncies li són nutritives i quines li són verinoses. Per exemple, alguns procariotes utilitzen sulfur d'hidrogen com a nutrient, però aquest gas és verinós per als animals.[1] La velocitat del metabolisme, el ritme metabòlic, també influencia la quantitat d'aliment que necessita un organisme.
Una característica sorprenent del metabolisme és la semblança de les rutes metabòliques bàsiques fins i tot entre espècies molt diferents. Per exemple, el conjunt d'àcid carboxílics coneguts com a intermedis del cicle de Krebs són presents en tots els organismes i existeixen en espècies tan diverses com l'eubacteri unicel·lular Escherichia coli i els organismes pluricel·lulars més grossos com ara els elefants.[2] Aquestes semblances sorprenents en el metabolisme són probablement el resultat de la gran eficiència d'aquestes rutes i -alhora- la seva aparició primerenca en la història evolutiva.[3][4]
- ↑ Friedrich C. «Physiology and genetics of sulfur-oxidizing bacteria». Adv Microb Physiol, 39, 1998, pàg. 235–89. DOI: 10.1016/S0065-2911(08)60018-1. PMID: 9328649.
- ↑ Smith E., Morowitz H. «Universality in intermediary metabolism». Proc Natl Acad Sci USA, 101, 36, 2004, pàg. 13168–73. DOI: 10.1073/pnas.0404922101. PMID: 15340153.
- ↑ Ebenhöh O., Heinrich R. «Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems». Bull Math Biol, 63, 1, 2001, pàg. 21–55. DOI: 10.1006/bulm.2000.0197. PMID: 11146883.
- ↑ Meléndez-Hevia E., Waddell T., Cascante M. «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, 1996, pàg. 293–303. DOI: 10.1007/BF02338838. PMID: 8703096.