Metabolismo: differenze tra le versioni

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Una caratteristica peculiare del metabolismo è la somiglianza dei componenti e delle vie metaboliche di base tra le [[specie]] viventi, anche molto diversi tra di loro.[2] Per esempio, l'insieme di [[acido carbossilico|acidi carbossilici]] che sono conosciuti come gli intermedi del [[ciclo dell'acido citrico]] sono presenti in tutti gli organismi noti, essendo stati riscontrati in specie diverse come il [[batterio]] unicellulare ''[[Escherichia coli]]'' e nei grandi organismi multicellulari come gli [[elefanti]].<ref name=SmithE>{{cite journal |author=Smith E, Morowitz H |title=Universality in intermediary metabolism |pmc=516543 |journal=Proc Natl Acad Sci USA |volume=101 |issue=36 |pages=13168–73 |year=2004 |pmid=15340153 |doi=10.1073/pnas.0404922101 |url=http://www.pnas.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=15340153|bibcode = 2004PNAS..10113168S }}</ref> Queste somiglianze suggeriscono che le vie metaboliche siano probabilmente apparse agli in inizi della [[evoluzione|storia evolutiva]] e si sono conservati per via della loro efficacia.<ref name=Ebenhoh>{{cite journal |author=Ebenhöh O, Heinrich R |title=Evolutionary optimization of metabolic pathways. Theoretical reconstruction of the stoichiometry of ATP and NADH producing systems |journal=Bull Math Biol |volume=63 |issue=1 |pages=21–55 |year=2001 |pmid=11146883 |doi=10.1006/bulm.2000.0197}}</ref><ref name=Cascante>{{cite journal |author=Meléndez-Hevia E, Waddell T, Cascante M |title=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 |journal=J Mol Evol |volume=43 |issue=3 |pages=293–303 |year=1996 |pmid=8703096 |doi=10.1007/BF02338838}}</ref>

==Principali composti biochimici ==

La maggior parte delle strutture che compongono gli [[animali]], le [[piante]] e i [[microbi]] sono realizzate grazie atre classi molecolari di base: [[aminoacidi]], [[carboidrati]] e [[lipidi]] (spesso chiamato grassi). Poiché queste molecole sono essenziali per la vita, la maggior parte delle reazioni metaboliche si concentra sulla sintesi di queste molecole che serviranno per la costruzione delle cellule e dei [[tessuto (biologia)|tessuti]]. Queste molecole biochimiche possono essere unite per formare [[polimeri]], quali [[DNA]] e [[proteine]], [[macromolecola|macromolecole]] essenziali della vita.

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!Tipo di molecola

!Nome della forma [[Monomero|monomerica]]

!Nome della forma [[Polimero|polimerica]]

!Esempi di forme polimeriche

|-

|align="center" |[[Aminoacido]]

|align="center" | Aminoacidi

|align="center" |[[Proteina|Proteine]] (chiamate anche polipeptidi)

|align="center" |[[Proteina fibrosa|Proteine fibrose]], [[proteina globulare|Proteine globulari]]

|-

|align="center" |[[Carboidrati]]

|align="center" |[[Monosaccaridi]]

|align="center" |[[Polisaccaridi]]

|align="center" |[[Starch]], [[glycogen]] and [[cellulose]]

|-

|align="center" |[[Acidi nucleici]]

|align="center" |[[Nucleotide]]

|align="center" |[[Polinucleotide]]

|align="center" |[[DNA]] e [[RNA]]

|}

=== Aminoacidi e proteine ===

Le [[proteine]] ​​sono composte da [[amminoacidi]] disposti in una catena lineare unita da [[legame peptidico|legami peptidici]]. Molte proteine ​​sono enzimi che catalizzano le reazioni chimiche proprie del metabolismo. Altre proteine ​​hanno funzioni strutturali o meccaniche, come quelle che formano il [[citoscheletro]], un sistema strutturale che mantiene la forma della cellula.<ref>{{cite journal |author=Michie K, Löwe J |title=Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton |journal=Annu Rev Biochem |volume=75 |issue= |pages=467–92 |year=2006 |pmid=16756499 |doi=10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452}}</ref> Le proteine ​​sono anche importanti anche nella [[segnalazione cellulare]], nella [[risposta immunitaria]], adesione cellulare, [[Trasporto di membrana|trasporto attivo attraverso le membrane]] e il [[ciclo cellulare]].<ref name=Nelson>{{cite book | last = Nelson | first = David L. |author2=Michael M. Cox | title = Lehninger Principles of Biochemistry | publisher = W. H. Freeman and company | year = 2005 | ___location = New York | pages = 841 | isbn = 0-7167-4339-6}}</ref>

Gli amminoacidi contribuiscono al metabolismo energetico cellulare fornendo una fonte di [[carbonio]] per l'ingresso nel [[ciclo dell'acido citrico]] (ciclo degli acidi tricarbossilici),<ref>{{cite journal |author=Kelleher, J,Bryan 3rd, B, Mallet,R, Holleran, A, Murphy, A, and Fiskum, G |title=Analysis of tricarboxylic acid-cycle metabolism of hepatoma cells by comparison of ¹⁴CO₂ ratios |journal=Biochem J |volume= 246 |issue=3 |pages=633–639 |year=1987 |pmid=6752947 |pmc=346906}}</ref> specialmente quando una fonte primaria di energia, come il [[glucosio]], risulta scarsa o quando le cellule subiscono uno [[stress metabolico]].<ref>{{cite journal |author=Hothersall, J and Ahmed, A |title= Metabolic fate of the increased yeast amino acid uptake subsequent to catabolite derepression |journal=J Amino Acids |volume= 2013 |pages=e461901 |year=2013 |pmid=23431419 |doi=10.1155/2013/461901 |pmc=3575661}}</ref>

=== Lipidi ===

I [[lipidi]] sono il gruppo più eterogeneo di sostanze biochimiche. La loro principale funzione è di tipo strutturale andando a formare parte delle membrane biologiche sia interne che esterne, come la [[membrana cellulare]], oppure possono essere utilizzati come fonte di energia.<ref name=Nelson/> I lipidi sono generalmente definiti come molecole biologiche [[idrofobia|idrofobe]] o [[Anfifilico|anfipatiche]] ma si dissolvono in [[solvente|solventi]] organici quali [[benzene]] o [[cloroformio]].<ref>{{cite journal |author=Fahy E, Subramaniam S, Brown H, Glass C, Merrill A, Murphy R, Raetz C, Russell D, Seyama Y, Shaw W, Shimizu T, Spener F, van Meer G, VanNieuwenhze M, White S, Witztum J, Dennis E |title=A comprehensive classification system for lipids |url=http://www.jlr.org/cgi/content/full/46/5/839 |journal=J Lipid Res |volume=46 |issue=5 |pages=839–61 |year=2005 |pmid=15722563 |doi=10.1194/jlr.E400004-JLR200}}</ref> I grassi sono un grande gruppo di composti che contengono [[acidi grassi]] e [[glicerolo]]; una molecola di glicerolo collegato a tre [[esteri]] di acidi grassi è chiamato [[trigliceride]].<ref>{{cite web | title=Nomenclature of Lipids |publisher=IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature (CBN) | url=http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/lipid/ |accessdate=2007-03-08}}</ref> Esistono diverse varianti di questa struttura di base, tra cui dorsali alternative come la [[sfingosina]] negli [[sfingolipidi]] e gruppi idrofili come il [[fosfato]] nei [[fosfolipidi]]. [[Steroidi]] come il [[colesterolo]] rappresentano un'altra grande classe di lipidi.<ref>{{cite journal |author=Hegardt F |title=Mitochondrial 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA synthase: a control enzyme in ketogenesis |pmc=1220089 |journal=Biochem J |volume=338 |issue=Pt 3 |pages=569–82 |year=1999 |pmid=10051425 |doi=10.1042/0264-6021:3380569}}</ref>

=== Carboidrati ===

I [[carboidrati]] sono [[aldeidi]] o [[chetoni]], con molti [[Gruppo ossidrilico|gruppi idrossile]] collegati, che possono esistere sia come [[Catena lineare|catene lineari]] o ad anello. I carboidrati le molecole biologiche poù importanti e assecondano a numerosi ruoli, ad esempio la conservazione e il trasporto dell'energia ([[amido]], [[glicogeno]]) e la sintesi di componenti strutturali ([[cellulosa]] nelle piante, [[chitina]] negli animali).<ref name=Nelson/> Le unità di base dei carboidrati sono chiamati [[monosaccaridi]] e includono il [[galattosio]], il [[fruttosio]] e soprattutto il [[glucosio]]. I monosaccaridi possono essere collegati insieme per formare i [[polisaccaridi]] in modi diversi quasi illimitati.<ref>{{cite journal |author=Raman R, Raguram S, Venkataraman G, Paulson J, Sasisekharan R |title=Glycomics: an integrated systems approach to structure-function relationships of glycans |journal=Nat Methods |volume=2 |issue=11 |pages=817–24 |year=2005 |pmid=16278650 |doi=10.1038/nmeth807}}</ref>

=== Nucleotidi ===

I due [[acido nucleico|acidi nucleici]], il [[DNA]] e l'[[RNA]], sono [[polimeri]] di [[nucleotidi]]. Ogni nucleotide è composto da un [[fosfato]] collegato a un gruppo zuccherino di [[ribosio]] o [[desossiribosio]] che è a sua volta collegato ad una [[base azotata]]. Gli acidi nucleici sono fondamentali per la conservazione e l'uso delle informazioni genetiche e la sua interpretazione attraverso i processi di [[Trascrizione (biologia)|trascrizione]] e [[biosintesi]] delle proteine.<ref name=Nelson/> Queste informazioni sono protette da meccanismi di [[riparazione del DNA]] e propagatd attraverso la [[replicazione del DNA]]. Molti [[virus (biologia)|virus]] hanno un [[genoma]] di RNA, come l'[[HIV]], che utilizza la [[Retrotrascrizione|trascrizione inversa]] per creare uno stampo di DNA dal proprio genoma virale RNA.<ref>{{cite journal |author=Sierra S, Kupfer B, Kaiser R |title=Basics of the virology of HIV-1 and its replication |journal=J Clin Virol |volume=34 |issue=4 |pages=233–44 |year=2005 |pmid=16198625 |doi=10.1016/j.jcv.2005.09.004}}</ref> L'RNA contenuto nei [[ribozimi]], come [[spliceosoma|spliceosomi]] e [[ribosoma|ribosomi]], è simile agli enzimi e come loro è in grado di catalizzare reazioni chimiche. I [[nucleosidi]] individuali sono realizzati collegando una [[base azotata]] a uno zucchero ribosio. Queste basi sono [[Composto eterociclico|anelli eterociclici]] contenenti [[azoto]] e classificati come purine o [[Pirimidina|pirimidine]]. I nucleotidi agiscono anche come [[coenzima|coenzimi]] nelle reazioni metaboliche di trasferimento.<ref name=Wimmer>{{cite journal |author=Wimmer M, Rose I |title=Mechanisms of enzyme-catalyzed group transfer reactions |journal=Annu Rev Biochem |volume=47 |issue= |pages=1031–78 |year=1978 |pmid=354490 |doi=10.1146/annurev.bi.47.070178.005123}}</ref>

== Metabolismo umano ==