Wat is metabolisme?

Overzicht

Metabolisme is het geheel van biochemische processen dat plaatsvindt in de cellen van organismen, waaronder reacties die moleculen opbouwen (anabolisme) en reacties die moleculen afbreken (katabolisme). Anabole reacties vereisen energie, terwijl katabole reacties juist voor energie zorgen. Het metabolisme beschrijft dus hoe cellen energie transformeren door middel van een verschillende chemische reacties, die vaak efficiënter worden gemaakt met behulp van enzymen.

Metabolisme is de som van alle chemische reacties die plaatsvinden in een organisme

Metabolisme is het beheer van energie in cellen en biedt drie sleutelfuncties:

1. het omzetten van voedsel in energie om verschillende cellulaire processen uit te voeren,
2. het produceren van energie om celcomponenten te bouwen, en
3. het verwijderen van afvalproducten.

Om energie te produceren, moeten macromoleculen uit voedsel worden afgebroken tot kleinere moleculen, wat gebeurd via een katabole route. De energie kan vervolgens gebruikt worden om een groter molecuul te uit kleinere bouwstenen te vormen, wat via een anabole route gebeurd. Met andere woorden, de potentiële energie in voedsel – bestaande uit de chemische energie die is opgeslagen in de bindingen tussen atomen – kan worden omgezet in kinetische energie die kan worden gebruikt voor cellulaire reacties. Enzymen zijn essentiële moleculaire hulpmiddelen in metabole routes, omdat ze chemische reacties enorm versnellen waardoor de hoeveelheid benodigde energie verminderd word.

Katabole routes breken moleculen af en geven energie vrij

Katabolisme is de afbraak van macromoleculen. Voedselmoleculen kunnen bijvoorbeeld afgebroken worden tot kleinere moleculen, zodat ze gebruikt kunnen worden als bouwstenen. Bij dit proces komt energie vrij wat omgezet wordt in ATP. Eiwitvertering is een voorbeeld van katabolisme. Om het eiwit dat we eten te kunnen gebruiken, moet het worden afgebroken van grote eiwitmoleculen tot kleinere polypeptiden en vervolgens tot individuele aminozuren.

Overtollige aminozuren worden verder afgebroken en bevatten stikstofhoudende ammoniak. Grote concentraties van ammoniak is giftig en moet dus worden omgezet in een veiligere vorm die door organismen verwerkt of verwijderd kunnen worden. Bij mensen wordt ammoniak gecombineerd met koolstofdioxide en omgezet in ureum voordat het in de vorm van urine uit het lichaam wordt verwijderd. Andere organismen gebruiken verschillende soorten stikstofhoudend afval, zoals urinezuur bij vogels en reptielen. In vergelijking met ureum heeft urinezuur veel minder water nodig om uit het lichaam te worden afgegeven en kan daarom gunstig zijn.

Anabole routes synthetiseren complexe moleculen

Anabole routes maken grotere moleculen uit kleinere bouwsteenmoleculen met behulp van energie (in de vorm van ATP). Bij eiwitanabolisme worden bijvoorbeeld aminozuren aan elkaar gekoppeld om polypeptiden te vormen. De gesynthetiseerde polypeptiden vouwen zich vervolgens op in driedimensionale eiwitstructuren. Overtollige aminozuren kunnen worden gebruikt om triglyceriden te maken en als vet te worden opgeslagen, of ze kunnen worden omgezet in glucose en gebruikt worden voor het maken van ATP. Dus zowel de anabole als de katabole routes zijn nodig om de energiebalans te behouden.

Een ander, minder bekend voorbeeld van anabolisme is de productie van gecondenseerde tannines in zaden. Zaden die door dieren worden gegeten, kunnen tegen de spijsvertering worden beschermd door een donkergekleurde, laag om de zaden, die gecondenseerde tannines bevatten. Planten produceren tannines door anthocyaninemoleculen te koppelen, met behulp van dezelfde dehydratatiereacties die worden gebruikt om polypeptiden te bouwen.