Introduzione al concetto di metabolismo

Gli organismi viventi non sono all'equilibrio. Essi richiedono invece un continuo apporto di energia libera per mantenere un ordine interno in un universo teso a rendere massimo il disordine. Il metabolismo è il complesso dei processi mediante i quali gli organismi viventi acquistano ed utilizzano l'energia libera di cui hanno bisogno, per portare a termine le loro varie funzioni. Tutto ciò è reso possibile nei sistemi viventi dall'accoppiamento tra le reazioni esoergoniche delle sostanze nutrienti con i processi endoergonici richiesti per mantenere lo stato vivente, come la capacità di produrre lavoro meccanico, il trasporto attivo di molecole contro un gradiente di concentrazione e la biosintesi di molecole complesse. L'energia libera necessaria viene ricavata in diversi modi nei diversi organismi viventi. I fototrofi (le piante ed alcuni batteri) ricavano energia libera dal Sole mediante la fotosintesi, un processo in cui l'energia della luce solare viene utilizzata per favorire le reazioni endoergoniche di conversione della CO2 e dell'H20 in carboidrati e O2. I chemiotrofi ricavano invece energia libera dall'ossidazione di composti organici (carboidrati, lipidi, proteine), ottenuti da altri organismi. Questa energia libera viene molto spesso accoppiata alle reazioni endoergoniche mediante la sintesi di composti intermedi contenenti “legami fosfodiesterici ad alta energia” come ad esempio l'adenosina trifosfato, ATP. Oltre ad essere completamente ossidate, le sostanze nutrienti vengono degradate da una serie di reazioni metaboliche in composti intermedi comuni che sono poi utilizzati come precursori nella sintesi di altre molecole biologiche.