El metabolismo representa toda la actividad química en una célula, incluyendo las reacciones que construyen moléculas (anabolismo) y las que descomponen las moléculas (catabolismo). Las reacciones anabólicas requieren energía, mientras que las reacciones catabólicas la proporcionan. Por lo tanto, el metabolismo describe cómo las células transforman la energía a través de una variedad de reacciones químicas, que a menudo se hacen más eficientes con la ayuda de enzimas.
El metabolismo es el manejo de la energía en las células y proporciona tres funciones clave:
Para producir energía, las macromoléculas de los alimentos deben descomponerse en moléculas más pequeñas, a través de una vía catabólica. Esto, a su vez, proporciona energía para construir moléculas más grandes a partir de bloques de construcción más pequeños, a través de una vía anabólica. En otras palabras, la energía potencial en los alimentos, compuesta por la energía química almacenada en los enlaces entre átomos, se puede convertir en energía cinética que se puede utilizar para reacciones celulares. Las enzimas son herramientas moleculares esenciales en las vías metabólicas, ya que aceleran en gran medida muchas reacciones químicas al reducir la cantidad de energía necesaria.
El catabolismo es la descomposición de las macromoléculas para cualquier propósito. Esto incluye la degradación de las moléculas de alimentos en moléculas más pequeñas que se pueden utilizar como bloques de construcción, un proceso que libera energía que se transfiere a ATP. La digestión proteica es un ejemplo de catabolismo. Para que el cuerpo utilice la proteína que comemos, debe descomponerse de moléculas de proteína grandes en polipéptidos más pequeños, y luego en aminoácidos individuales.
Exceso de aminoácidos que se descomponen para la liberación de eliminación, amoníaco que contiene nitrógeno. Este amoníaco es tóxico a altos niveles, y por lo tanto debe convertirse en una forma más segura que los organismos pueden manejar y eliminar. En los seres humanos, el amoníaco se combina con dióxido de carbono y se convierte en urea antes de ser eliminado del cuerpo en forma de orina. Otros organismos utilizan diferentes tipos de residuos nitrogenados, como el ácido úrico en aves y reptiles. En comparación con la urea, el ácido úrico requiere mucha menos agua para ser liberado del cuerpo y por lo tanto tiene valor adaptativo ciertas condiciones.
Las vías anabólicas construyen moléculas más grandes a partir de moléculas de bloques de construcción más pequeñas, utilizando energía (en forma de ATP). Por ejemplo, el anabolismo proteico implica encadenar aminoácidos para formar polipéptidos. Los polipéptidos sintetizados se pliegan en estructuras de proteínas tridimensionales. El exceso de aminoácidos se puede utilizar para hacer triglicéridos y almacenado como grasa, o convertido en glucosa y utilizado para hacer ATP.Por lo tanto, tanto las vías anabólicas como las catabólicas son necesarias para mantener el equilibrio energético.
Otro ejemplo menos conocido de anabolismo es la producción de taninos condensados en las semillas. Las semillas que son consumidas por los animales pueden protegerse de la digestión si sus capas de semillas contienen taninos condensados de color oscuro. Las plantas producen taninos mediante la unión de moléculas de antocianina, utilizando las mismas reacciones de deshidratación utilizadas para construir polipéptidos.
