Le vie metaboliche

Le vie metaboliche sono serie di reazioni enzimatiche consecutive che formano composti specifici. I loro reattanti, gli intermedi e i prodotti vengono chiamati metaboliti. Poiché un organismo utilizza molti metaboliti diversi, vi sono anche molte vie metaboliche. Le serie di reazioni che fanno parte del metabolismo vengono spesso divise in due categorie: quelle coinvolte nelle degradazioni (catabolismo) e quelle coinvolte nelle biosintesi (anabolismo). Nelle vie cataboliche, i metaboliti complessi vengono degradati esoergonicamente a prodotti più semplici. L'energia libera rilasciata durante questi processi viene conservata mediante la sintesi di ATP da ADP e fosfato oppure mediante la riduzione del coenzima NADP+ e NADPH. L'ATP e il NADPH sono le principali fonti di energia libera per i processi anabolici. I processi degradativi sono caratterizzati dal fatto che essi convertono un gran numero di sostanze diverse (carboidrati, lipidi e proteine) in intermedi comuni. Questi sono poi ulteriormente metabolizzati in una via ossidativa centrale che termina in un piccolo numero di prodotti finali. Nella demolizione delle varie sostanze nutrienti, dapprima queste vengono convertite in unità monomeriche e poi nell'intermedio comune acetil-coenzima A (acetil-CoA). La tappa successiva è l'ossidazione del gruppo acetile a CO2 ed H2O mediante l'azione sequenziale del ciclo dell'acido citrico, della catena di trasporto degli elettroni e della fosforilazione ossidativa. Nella biosintesi, invece, i processi hanno direzioni opposte. Infatti, un numero relativamente piccolo di metaboliti, in particolare piruvato, acetil-CoA e gli intermedi del ciclo dell'acido citrico, servono come materiali di partenza per una moltitudine di prodotti biosintetici diversi. In generale, le quattro caratteristiche delle vie metaboliche sono:
1.Le vie metaboliche sono irreversibili: esse sono altamente esoergoniche (hanno variazioni di energia libera di segno negativo) e quindi vanno a compimento . Di conseguenza, se due metaboliti sono interconvertibili mediante vie metaboliche, la via che porta dal primo al secondo metabolita deve essere diversa da quella che porta dal secondo al primo metabolita. Il motivo di questa differenza sta nel fatto che la via che porta dal primo al secondo metabolita è esoergonica e quindi per tornare indietro è necessario fornire energia;
2.Ogni via metabolica ha una tappa di “comando”: posta in genere all'inizio che comanda all'intermedio che essa produce di proseguire lungo la via;
3.Tutte le vie metaboliche sono regolare: grazie appunto alla regolazione dell'enzima che catalizza la prima tappa di comando;
4.Nelle cellule degli eucarioti, le vie metaboliche hanno localizzazioni specifiche: in quanto la sintesi dei metaboliti avviene in compartimenti subcellulari specifici circondati da membrana.