definizione
Il complesso delle trasformazioni chimiche, degli effetti energetici concomitanti e dei fenomeni fisici che avvengono nelle cellule e nei tessuti di un organismo vivente, e che assicurano la conservazione e il rinnovamento della materia vivente; del greco μεταβολή (→ mutazione, cambiamento).
Queste reazioni catalizzate da enzimi consentono agli organismi di crescere e riprodursi, mantenere le proprie strutture e rispondere alle sollecitazioni dell’ambiente circostante; con il termine metabolismo si può anche indicare l’insieme di reazioni chimiche che avvengono negli organismi viventi, incluse la digestione e il trasporto di sostanze all’interno delle cellule e tra cellule differenti, nel qual caso la serie di reazioni che avvengono all’interno delle cellule prende il nome di metabolismo intermedio.
Il metabolismo è generalmente diviso in due categorie: catabolismo, che disgrega la materia organica e produce l’energia attraverso la respirazione cellulare e l’anabolismo che utilizza l’energia per costruire i vari componenti delle cellule, come le proteine e gli acidi nucleici: le reazioni chimiche del metabolismo sono organizzate in vie metaboliche, in cui una sostanza chimica subisce un processo di trasformazione attraverso una serie di passi in un’altra sostanza, grazie a una serie di enzimi.
Gli enzimi sono fondamentali per il metabolismo poiché permettono agli organismi di compiere le reazioni chimiche volute, che necessitano di un quantitativo di energia che non permetterebbe che siano eseguite spontaneamente: gli enzimi agiscono come catalizzatori consentendo alle reazioni di procedere più rapidamente, permettendo anche la regolazione delle vie metaboliche in risposta ai cambiamenti nel contesto della cellula o ai segnali provenienti da altre cellule.
Le reazioni chimiche, siano esse anaboliche o cataboliche, possono avvenire spontaneamente solo se la variazione di energia libera è negativa, ovvero se l’energia libera dei prodotti (stato finale della reazione) è maggiore di quella dei reagenti (stato iniziale della reazione): le reazioni anaboliche di sintesi sono prevalentemente endoergoniche (cioè richiedono un apporto di energia), al contrario di quelle cataboliche di degradazione che sono prevalentemente reazioni esoergoniche, nelle quali si liberano notevoli quantità di energia; questa viene temporaneamente trasferita a composti intracellulari specifici ad alto potenziale energetico, che a loro volta trasportano e rendono disponibile l’energia nelle sedi dei vari processi anabolici. Le reazioni chimiche generalmente deputate alla produzione di energia, da conservare sotto forma di composti altamente energetici, sono chiamate red-ox, associate al trasferimento degli elettroni.