Non importa cosa stai facendo in questo momento (come leggere questo articolo) perché le cellule del tuo corpo sono al lavoro per fare più di quanto pensi. Stanno usando l'energia immagazzinata nei legami chimici per fare il lavoro nel corpo che è necessario per mantenerti vivo e funzionale.
Tutte le reazioni chimiche che avvengono all'interno del tuo corpo sono indicate collettivamente come il tuo metabolismo. Queste reazioni possono essere spontanee o non spontanee e possono assorbire energia o rilasciare energia.
Le reazioni che richiedono energia fanno uso dell'energia che dai al tuo corpo quando mangi cibo. Il cibo che mangi viene scomposto dal tuo corpo in modo da avere energia per vari processi cellulari, inclusa la crescita e la riparazione.
Una via metabolica può muoversi in entrambe le direzioni: verso la scomposizione delle molecole o verso la costruzione di molecole.
Cosa sono le vie metaboliche?
Le vie metaboliche sono una serie di reazioni chimiche che sono collegate in qualche modo. Fondamentalmente, il prodotto di una reazione può essere il reagente della successiva.
Esistono due tipi di vie metaboliche:
1. Catabolico: Le vie cataboliche scompongono le molecole e rilasciano energia. Ad esempio, il cibo che mangi come zucchero o grasso contiene energia nei legami di queste macromolecole. Quando la molecola complessa viene scomposta nelle sue parti componenti, l'energia immagazzinata in quei legami viene rilasciata e può essere utilizzata dalla cellula.
2. anabolizzanti: I percorsi anabolici costruiscono molecole da componenti più piccoli e richiedono un input di energia. Ad esempio, quando le tue cellule hanno bisogno di produrre DNA per replicare il processo di costruzione, l'individuo il processo è anabolico.
Catabolismo: un esempio
Un importante esempio di catabolismo è la scomposizione del glucosio per produrre energia. Un'equazione molto generale di questo processo molto complesso include la scomposizione del glucosio (come lo zucchero nella fetta di torta che avevi per dessert) in anidride carbonica (ciò che espiri) e acqua:
La maggior parte delle cellule del tuo corpo ottiene l'energia di cui ha bisogno attraverso l'energia che viene sfruttata dalla scomposizione del glucosio. Il energia gratis rilasciato attraverso questo processo (respirazione cellulare) è ΔG° = -2.880 kJ.
Nella cellula, questa reazione non avviene tutta in una volta, ma piuttosto in una serie di passaggi attraverso l'uso di enzimi. Gran parte dell'energia libera che viene rilasciata lungo il percorso viene utilizzata per produrre adenosina trifosfato o ATP. L'ATP è la "valuta" energetica della cellula. L'ATP viene utilizzato per immagazzinare energia fino a quando la cellula non ne ha bisogno.
Quando la cellula ha bisogno di ATP, può utilizzare l'idrolisi dell'ATP da ATP in ADP (adenosina difosfato) per rilasciare 31 kJ di energia. Questo può essere usato per fare qualcosa nella cella. Ad esempio, l'unione di alanina e glicina (due amminoacidi) per formare un dipeptide richiede 29 kJ di energia libera. In quanto tale, non è un processo spontaneo.
Tuttavia, quando un enzima accoppia l'idrolisi dell'ATP con la formazione di dipeptidi, la reazione può essere resa spontanea poiché la variazione netta di energia libera è quindi -2 kJ.
Anabolismo: un esempio
Dove prendi la tua energia? Da dove viene il glucosio? Beh, viene dalle piante! Le piante producono zucchero attraverso il processo di fotosintesi. Le piante utilizzano l'energia della luce per convertire l'anidride carbonica in zucchero:
Questa reazione è fondamentalmente l'opposto della respirazione cellulare. Le piante immagazzinano una parte di questo glucosio e possono usarne una parte per produrre ATP. Quando mangi un'insalata, il tuo corpo finirà per utilizzare gli zuccheri in quel cibo per abbatterlo e produrre ATP.