Relația metabolism primar - metabolism secundar și produșii de origine microbiană

1.Definiţie, caracteristici, căi metabolice

Metabolismul este un fenomen specific viului. Toate definiţiile curente ale viului includ trei cuvinte cheie: reproducere, creştere, metabolism.

Metabolismul este definit ca totalitatea reacţiilor biochimice integrate ce se desfăşoară în celule, pe parcursul cărora produsul unei reacţii serveşte ca substrat pentru reacţia următoare.

Metabolismul organismelor actuale este foarte complex, numărul reacţiilor chimice fiind de ordinul miilor în cele mai simple procariote. Specific metabolismului organismelor actuale este interdependenţa reacţiilor, toate reacţiile fiind controlate de cel puţin o enzimă, iar enzimele fiind la rândul lor produşi de reacţie. Evident, acesta este rezultatul unei îndelungate evoluţii.

Majoritatea reacţiilor biochimice sunt endergonice şi de aceea nu pot avea loc spontan. O reacţie endergonică poate avea loc însă dacă ea este cuplată cu o reacţie exergonică, aceasta din urmă eliberând energia necesară primei reacţii. În timpul cuplării celor două reacţii este favorizată crearea unui compus intermediar (complex) cu potenţial chimic ridicat care apoi se descompune spontan în produşii finali de reacţie. Cuplarea reacţiilor este mediată de o enzimă, rolul ei fiind de a asigura apropierea reactanţilor şi transferul energetic (prin intermediul electronilor sau a unor grupări cu potenţial ridicat).

Cele două molecule, AB şi C nu pot reacţiona spontan, energia lor cinetică fiind insuficientă pentru a depăşi bariera de potenţial (chiar şi în prezenţa enzimei). In schimb complexul ABC se descompune spontan în A şi BC.

substrat complex produşi de reacţie

Rolul enzimei nu este de catalizare (în general prezenţa enzimei nu elimină bariera de potenţial, dar o reduce într-o oarecare măsură), ci de cuplare a acestei reacţii cu una care eliberează o energie suficientă pentru depăşirea barierei de potenţial (reprezentată de potenţialul ridicat al complexului de reacţie).

Caracteristicile principale ale metabolismului pot fi considerate următoarele:

1.prin reacţiile metabolice se produce energie care se foloseşte imediat in procese de biosinteza, creştere, transport sau se stochează sub forma esterilor fosforici ai unor acizi nucleici (de exemplu adenozin fosfaţii - ADP, ATP)

2.reacţiile metabolice dau naştere constituenţilor celulari şi enzimelor implicate în metabolism;

3.metabolismul este un proces ciclic cu autoreglare ce menţine stabilitatea celulei, specificitatea si intensitatea reacţiilor intracelulare, randamentul optim al activităţii celulare;

4.reacţiile metabolice evoluează după principiul eficienţei maxime, adică productivitate maximă în reproducere, cu consum minim de energie;

5.toate reacţiile biochimice metabolice sunt produse şi catalizate de enzimele celulei, ce pot acţiona (în funcţie de specificul fiecăreia) în interiorul sau exteriorul microorganismului.

6.în procesele metabolice sunt implicaţi toţi componenţii celulei, cu excepţia acizilor nucleici, care având rol ereditar, rămân neschimbaţi.

Necesitatea înţelegerii modului de desfăşurare a metabolismului microorganismelor rezultă din consecinţele practice ale acestuia, printre care se amintesc:

1.dezvoltarea unor procedee şi practici adecvate împiedicării proliferării unor microorganisme dăunătoare sau nedorite de om, în profilaxia şi combaterea unor boli;

2.stabilirea unor biotehnologii şi logistici necesare obţinerii unor produse de utilitate societăţii umane, cum ar fi: alimente, medicamente, vitamine, etc.;

3.aplicarea în practică a unor procedee de ecologizare şi refacere a mediului ambiental cum ar fi degradarea şi utilizarea deşeurilor, refacerea terenurilor degradate de scurgerile petroliere prin utilizarea microorganismelor, etc.;

4.bioingineriile genetice, etc.

Căile metabolice prin care se desfăşoară reacţiile biochimice au loc în secvenţe enzimatice ce pot produce un metabolit intermediar sau unul final. Numim metaboliţi produsele care participă la metabolism, atât cele ce sunt metabolizate, cât şi cele rezultate în urma metabolizării.