Que signifie métabolisme ?

Définition simple: Le métabolisme est l'ensemble de réactions chimiques et de voies par lesquelles les organismes vivants transforment les substances chimiques. Le métabolisme est habituellement divisé en deux catégories: le catabolisme avec assimilation et décomposition, et l'anabolisme avec production et accumulation.

Définition métabolisme:

Le métabolisme est un ensemble de transformations et de processus biochimiques subis par diverses substances dans un organisme ou une cellule. Deux processus se distinguent: l'anabolisme permet la synthèse des divers composés de la matière vivante à partir des matériaux empruntés directement au milieu externe ou par l'intermédiaire de l'alimentation, et les processus de catabolisme, qui sont à l'origine des dégradations.

Le métabolisme humain:
Diagramme du métabolisme humain
Le métabolisme de l'Homme est complexe, résumé partiellement dans ce diagramme représentant un grand ensemble de voies métaboliques humaines.


Métabolisme biologique:

Par définition, le métabolisme biologique est l'ensemble des réactions biochimiques et des processus physicochimiques qui se produisent dans une cellule et dans le corps. Ces processus interdépendants complexes sont la base de la vie, à l'échelle moléculaire et permettent aux diverses activités des cellules: grandir, se reproduire, maintenir leurs structures et répondre aux stimuli, entre autres activités.

Le métabolisme biologique est divisé en deux processus principaux: l'anabolisme et la catabolisme. La règle suivant laquelle les processus anaboliques entraînent une augmentation du poids moléculaire tandis que les processus cataboliques entraînent une diminution de ce poids, n'est valable que dans son ensemble et non à l'échelle de tous les intermédiaires. On peut également utiliser comme critère le fait que, lors des processus cataboliques, une certaine quantité d'énergie est libérée, ou qui peut être provisoirement entreposée sous forme de composés chimiques hautement énergétiques.

Tous les processus du métabolisme dépendent de l'assimilation de base; l'animal a besoin de quelques substances essentielles sous forme d'un carbone (hydrate de carbone), protéine et lipide. Les proportions de ces trois produits de base sont propres à chaque organisme. Ces trois types de substances sont indispensables pour couvrir les besoins du "métabolisme de constitution". Mais il faut y ajouter des vitamines, des sels et des oligo-éléments.

Une caractéristique du métabolisme est la similitude des voies métaboliques de base même entre des espèces très différentes. Par exemple, la séquence d'étapes chimiques dans une voie métabolique telle que le cycle de Krebs est universelle parmi des cellules vivantes aussi diverses que les bactéries unicellulaires Escherichia coli et des organismes multicellulaires tels que l'éléphant.

Il est probable que cette structure métabolique partagée soit le résultat de la haute efficacité de ces voies et de leur apparition précoce dans l'histoire de l'évolution.


Métabolisme énergétique:

Les réactions cataboliques libèrent de l'énergie; un exemple de ceci est la glycolyse, un processus de dégradation de composés tels que le glucose, dont la réaction entraîne la libération de l'énergie retenue dans ses liaisons chimiques. D'autre part, les réactions anabolisantes utilisent cette énergie libérée pour recomposer des liaisons chimiques et construire des composants de cellules tels que des protéines et des acides nucléiques. Le catabolisme et l'anabolisme sont des processus couplés puisque l'un dépend de l'autre.

Ce processus est en charge des enzymes situées dans le foie. Dans le cas des psychotropes, il s'agit souvent d'éliminer leur capacité à traverser les membranes lipidiques pour ne pas traverser la barrière hémato-encéphalique et atteindre le système nerveux central, ce qui explique l'importance du foie et le fait que L'organe est fréquemment affecté en cas de consommation massive ou continue de médicaments.

L'économie que l'activité cellulaire impose à ses ressources nécessite d'organiser rigoureusement les réactions chimiques du métabolisme dans les voies ou voies métaboliques dans lesquelles un composé chimique (substrat) est transformé en un autre (produit) et qui sert à son tour de substrat pour générer un autre produit, dans une séquence de réactions dans laquelle différentes enzymes interviennent (généralement une pour chaque réaction substrat). Les enzymes sont cruciales dans le métabolisme car elles accélèrent les réactions physico-chimiques en convertissant les réactions thermodynamiques possibles souhaitées mais non "favorables", par un couplage, dans des réactions favorables. Les enzymes se comportent également comme des facteurs régulateurs des voies métaboliques - celles qui modifient la fonctionnalité, et donc l'activité complète - en réponse à l'environnement et aux besoins de la cellule ou selon les signaux d'autres cellules.

Le métabolisme énergétique d'un organisme détermine les substances considérées nutritives et celles considérées toxiques. Par exemple, certaines cellules procaryotes utilisent du sulfure d'Hydrogène comme nutriment mais ce gaz est toxique pour les animaux. La vitesse du métabolisme, la gamme métabolique, influe également sur la quantité de nourriture dont un organisme aura besoin.


Métabolisme cellulaire et biomolécules:

Le métabolisme cellulaire, ou processus métabolique cellulaire, est un processus biologique au niveau de la cellule.

La plupart des structures constitutives des animaux, des plantes et des microbes appartiennent à l'un des trois types de molécules de base suivants: les acides aminés, les hydrates de carbone ou les lipides (également appelés graisses). Puisque ces molécules sont essentielles à la vie, le métabolisme se concentre sur leur biosynthèse, en construisant des cellules et des tissus ou en les dégradant et en les utilisant comme source d'énergie dans la digestion. De nombreuses biomolécules peuvent interagir pour créer des polymères tels que l'acide désoxyribonucléique (ADN) et des protéines. Ces macromolécules sont essentielles dans les organismes vivants. Les molécules indispensables à la vie sont (molécule, monomères, polymères): protéines (acides aminés, polypeptides), glucides (monosaccharides, polysaccharides), acides nucléiques (nucléotides, polynucléotides).


Métabolisme des xénobiotiques:

Tous les organismes sont constamment exposés à des composés chimiques et des éléments qui ne peuvent pas être utilisés comme un moyen alimentaire et serait nocif en cas d'accumulation dans les cellules parce que aucune fonction métabolique. Ces composés sont appelés xénobiotiques potentiellement nocifs. Les xénobiotiques tels que les médicaments synthétiques, les poisons naturels et les antibiotiques sont détoxifiées par un ensemble d'enzymes métabolisant les xénobiotiques chez l'homme comprennent des oxydases du cytochrome P450, l'UDP-glucuroniltransferasas 95et la glutathione S-transférase.

Ce système d'enzymes agit en trois étapes. Tout d'abord oxyder le xénobiotique (phase I), puis conjuguer l'eau - des groupes solubles dans la molécule (phase II). Le xénobiotique modifié peut être extrait de la cellule par exocytose et dans les organismes pluricellulaires, peuvent être métabolisés avant d'être excrété (phase III). En écologie ces réactions sont particulièrement importantes pour la biodégradation microbienne des polluants et biorestauration des sols contaminés. Un grand nombre de ces réactions microbiennes sont partagées avec les organismes multicellulaires mais à cause de leur plus grande biodiversité. Les microbes sont capables de traiter un spectre plus large que les organismes multicellulaires peuvent gérer avec les xénobiotiques; les microbes peuvent atteindre les polluants et même dégrader des composés organochlorés.

Un problème lié à des organismes aérobies est le stress oxydatif. Cependant, une bactérie stressée peut être plus efficace pour la dégradation de ces contaminants.

Des procédés tels que la phosphorylation oxydative et la formation de liaisons disulfure pendant le repliement des protéines produisent des espèces réactives de l'oxygène tels que le peroxyde d'hydrogène. Ces métabolites oxydants nocifs sont neutralisés par des antioxydants tels que le glutathion et les enzymes telles que les catalases et les peroxydases.

Un exemple du métabolisme des xénobiotiques est la clairance des médicaments par le foie.

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