Il metabolismo si riferisce a qualsiasi processo chimico che si verifica all'interno o tra le cellule. Esistono due tipi di metabolismo: l'anabolismo, in cui le molecole più piccole sono sintetizzate per renderne più grandi; e catabolismo, dove le molecole più grandi sono scomposte in quelle più piccole. La maggior parte delle reazioni chimiche all'interno delle cellule richiedono un catalizzatore per iniziare. Gli enzimi, che sono grandi molecole proteiche presenti nel corpo, forniscono il catalizzatore perfetto perché possono cambiare le sostanze chimiche all'interno delle cellule senza cambiarsi.

Il metabolismo spiegato

Il metabolismo è un termine generico che si riferisce a qualsiasi processo cellulare che coinvolge una reazione chimica. La glicolisi è un esempio di un processo cellulare catabolico; in questo processo, il glucosio viene scomposto in piruvato. Quando l'ossigeno e l'idrogeno si combinano per formare l'acqua alla fine della catena di trasporto degli elettroni, questo è un esempio di un processo anabolico, dove le molecole più piccole si combinano per formare una molecola più grande.

Enzimi come catalizzatori

La maggior parte delle reazioni chimiche all'interno delle cellule non si verificano spontaneamente. Invece, hanno bisogno di un catalizzatore per farli iniziare. In molti casi, il calore può essere un catalizzatore, ma questo è inefficiente perché il calore non può essere applicato alle molecole in modo controllato. Pertanto, la maggior parte delle reazioni chimiche richiedono l'interazione con un enzima. Gli enzimi si legano con particolari reagenti fino a quando si verifica la reazione chimica, quindi si liberano. Gli enzimi stessi non sono modificati dalla reazione chimica.

Modello Lock-and-Key

Gli enzimi non si legano indiscriminatamente alle molecole; invece, ciascun enzima è progettato per legarsi solo a una particolare molecola, nota come substrato. Sul substrato, vi è un gruppo piegato di catene polipeptidiche, che formano un solco. L'enzima corretto avrà un gruppo simile di catene polipeptidiche, che gli consentiranno di legarsi al substrato. Altri enzimi conterranno catene polipeptidiche che non corrispondono.

Nel 1894, lo scienziato Emil Fischer chiamò questo modello il modello lock-and-key perché l'enzima e il substrato si incastrano come una chiave in una serratura. Secondo un passaggio sul metabolismo pubblicato da Titan Education, questo non è del tutto accurato perché alcuni enzimi si rompono in modo non uniforme alla fine del processo catalitico.

Esempio

Un esempio di un enzima che si adatta al il modello di serratura e chiave è sucrase. Sucrase contiene catene polipeptidiche che gli permettono di legarsi al saccarosio. Una volta che sucrasi e saccarosio si legano, reagiscono con l'acqua e il saccarosio si scompone in glucosio e fruttosio. L'enzima viene quindi liberato e può essere riutilizzato per abbattere un'altra molecola di saccarosio.

Break-up non uniforme

La lipasi pancreatica agisce da catalizzatore per abbattere i trigliceridi. A differenza del saccarosio, i trigliceridi non si decompongono uniformemente in due molecole di sostanze diverse. Invece, i trigliceridi si dividono in due monogliceridi e un acido grasso.