Quali sono i diversi tipi di percorsi del metabolismo?
Le vie del metabolismo includono le reazioni chimiche di base che forniscono alle cellule l'energia per rimanere in vita e ripararsi. La respirazione cellulare è l'attività metabolica centrale e opera attraverso tre diverse vie - glicolisi, ciclo di Krebs e fosforilazione ossidativa - che rendono molecole ricche di energia che alimentano le cellule. Diverse vie del metabolismo sono specializzate nella produzione di proteine, acidi nucleici e altre molecole essenziali. I sottoprodotti tossici del metabolismo vengono eliminati nella via del ciclo dell'urea.
Esistono due classi di reazioni metaboliche: l'anabolismo, che utilizza energia per costruire proteine e altri componenti cellulari, e il catabolismo, che genera energia suddividendo il cibo in composti ricchi di energia. La maggior parte delle vie metaboliche rientrano in una di queste categorie. I percorsi sono catalizzati da enzimi che regolano ogni singola reazione chimica, producendo solitamente molti composti intermedi e reazioni a catena nel processo. In molti punti dell'evoluzione della vita, le stesse molecole sono state utilizzate per soddisfare diversi bisogni metabolici, quindi gli stessi enzimi dirigono il metabolismo in molti organismi diversi.
La respirazione cellulare converte il cibo in una molecola ad alta energia, adenosina trifosfato (ATP), che le cellule usano per produrre energia. Comprende tre vie metaboliche. Il primo di questi, la glicolisi, è la scissione del glucosio, uno zucchero a sei atomi di carbonio, in due molecole di uno zucchero a tre atomi di carbonio e in acetil coenzima A. La glicolisi genera due molecole di ATP insieme ad altre molecole ricche di energia. Nel metabolismo anaerobico, come accade in alcuni batteri e lieviti, la glicolisi è chiamata fermentazione ed è una singola forma di passaggio della respirazione cellulare.
Negli animali, la glicolisi è solo il primo passo della respirazione cellulare. La sua seconda via metabolica è il ciclo dell'acido citrico, noto anche come ciclo di Krebs o TCA. Questo inizia quando il coenzima acetil A della glicolisi viene convertito in diverse sostanze chimiche che trasportano energia e in due molecole di ATP. L'ultima delle vie metaboliche nella respirazione cellulare è la fosforilazione ossidativa, che richiede ossigeno e una serie di molecole che trasportano elettroni per iniziare. Questo percorso utilizza il trasferimento di elettroni dalle sostanze chimiche ricche di energia all'ossigeno per alimentare la produzione di ATP.
La beta-ossidazione è una via metabolica che converte gli acidi grassi in ATP. Il metabolismo dei grassi comporta sia il catabolismo per formare ATP sia l'anabolismo per produrre fosfolipidi. Le proteine vengono scomposte nei loro aminoacidi costituenti in molti percorsi diversi, a partire dalla digestione e proseguendo con l'elaborazione a livello cellulare. Altri due percorsi metabolici comuni sono il ciclo dell'urea, che rimuove le tossine formate dal metabolismo dell'azoto dal corpo e la glicogenesi, che converte il glucosio in amido per la conservazione a lungo termine.