Metabolisme is de omzetting van biochemische stoffen door het enzymsysteem van organismen. Er worden tussenproducten gevormd, ook wel metabolieten genoemd. Het gehele metabolisme is gebaseerd op de continue metabolisering van chemische stoffen.
Wat is metabolisering?
De term metabolisatie wordt in de biologie en geneeskunde gebruikt om de omzetting of afbraak van een chemische stof als onderdeel van het metabolisme te beschrijven. De term metabolisatie wordt gebruikt in de biologie en geneeskunde en verwijst naar de omzetting of afbraak van een chemische stof als onderdeel van het metabolisme. In het Grieks wordt de term metabolisme ook wel metabolisme genoemd. Metabolisme is nodig om de vitale functies van het organisme te behouden. Er is het zogenaamde katabole en anabole metabolisme. Bij het katabole metabolisme worden bijvoorbeeld energierijke hoogpolymere biomaterialen uit voedsel afgebroken waarbij energie vrijkomt. De afbraak vindt plaats in drie fasen. Ten eerste worden de individuele bouwstenen gevormd polysacchariden (meerdere suikers), vetten en eiwitten. In het geval van polysacchariden, dit zijn de hexosen (glucose, fructose) en pentosen. Vetten worden afgebroken tot vetzuren en glycerol en eiwitten zijn op hun beurt de bron van het individu aminozuren Al deze monomeren vertegenwoordigen metabolieten van het metabolisme, omdat ze ofwel verder kunnen worden afgebroken of weer kunnen bijdragen aan de opbouw van lichaamseigen biomaterialen. Anabool metabolisme zorgt voor de opbouw van endogene complexe verbindingen uit eenvoudiger uitgangsmaterialen. De metabolieten van het katabole metabolisme worden katabolieten genoemd en die van het anabole metabolisme worden anabolieten genoemd. Het grensvlak van anabool naar katabool metabolisme is het zogenaamde intermediaire metabolisme. Veel metabolieten zijn het uitgangsmateriaal van zowel anabole als katabole processen. Vreemde stoffen worden ook in het lichaam gemetaboliseerd en omgezet in een water-oplosbare uitscheidbare vorm. Deze vreemde substanties omvatten drugs, maar ook gifstoffen.
Functie en taak
Metabolisatie is van groot belang voor het lichaam. Het lichaam wordt van energie voorzien door de constante omzetting van stoffen (tijdens de afbraak van energierijke biomoleculen met een hoog molecuulgewicht). De chemische energie van de oorspronkelijke verbindingen wordt vrijgegeven en omgezet in warmte en kinetische energie om lichaamsfuncties te behouden. In het proces, carbon dioxide en water worden geproduceerd aan de onderkant van de katabole processen. Deze afbraak vindt plaats via verschillende tussenstoffen, die ook als zogenaamde metabolieten weer in anabole lichaamsprocessen kunnen worden opgenomen. De energie die vrijkomt bij de afbraakprocessen wordt tijdelijk opgeslagen in een fosfaat binding (zie ATP, GTP of anderen). Door het fosfaat binding, komt er energie vrij die in een anabool proces weer kan worden omgezet in chemische energie van een macromolecuul. Katabole en anabole metabolische routes zijn daarom nauw met elkaar verbonden. Bovendien produceert elke stap van een katabole of anabole metabolische route metabolieten die ofwel worden afgebroken of worden gebruikt om complexere verbindingen te bouwen. De metabole route waaruit de individuele metaboliet afkomstig is, is niet kritisch. Dit raakvlak van katabool en anabool metabolisme wordt intermediair metabolisme genoemd. Het organisme bevindt zich altijd in een evenwichtstoestand van chemische stoffen die worden toegevoerd aan chemische stoffen die worden verwijderd. Bij dit proces gebruiken dierlijke organismen chemische energie uit organische stoffen en breken ze af tot eenvoudige anorganische stoffen. Plantenorganismen nemen zonne-energie op in de vorm van licht en zetten deze om in chemische energie door organische stoffen op te bouwen uit anorganische stoffen. Naast metabolisatie als onderdeel van een normaal metabolisme, worden ingenomen lichaamsvreemde stoffen ook gemetaboliseerd. Deze metabolisaties vinden altijd plaats in de lever Dit zijn meestal ontgifting reacties. Farmaceutica zijn ook onderhevig aan deze reacties. Over het algemeen wordt dit biotransformatie genoemd. In een eerste fase vinden oxidatie- of reductiereacties of hydrolyse plaats. In het geval van een primair werkend toxine of een primair werkend medicijn neemt het effect gaandeweg af. Als het geneesmiddel echter als pro-drug wordt ingenomen, ontwikkelt de werkzaamheid zich pas na de fase 1-reacties. Hetzelfde kan gebeuren met een voornamelijk niet-toxische stof: sommige gifstoffen ontwikkelen zich eerst in het lichaam door overeenkomstige metabolisaties. De metabolieten die in fase 1 worden gevormd, worden aangemaakt water-oplosbaar in een tweede fase door verdere transformaties zodat ze door de nieren kunnen worden uitgescheiden.
Ziekten en aandoeningen
In de context van metabolisme en de bijbehorende metabolisaties, significant volksgezondheid Er kunnen problemen optreden als een metaboliet niet of slecht wordt afgebroken. Integendeel, als de reacties om bepaalde belangrijke metabolieten te vormen niet optreden, volksgezondheid gevolgen kunnen ook worden verwacht. Heel vaak is in dergelijke situaties een genetisch defect of chromosomale verandering aanwezig. Zeker enzymen kan niet of slechts onvoldoende worden geproduceerd. Hetzelfde effect wordt ook veroorzaakt door een defect enzym. Zo vertonen veel stofwisselingsziekten een opeenstapeling van bepaalde metabolieten. Bij andere ziekten worden helemaal geen belangrijke metabolieten geproduceerd. In beide gevallen wordt de ketting van complexe reacties onderbroken en vinden sommige reacties niet meer plaats. Bij zogenaamde stapelingsziekten hopen bepaalde stoffen of metabolieten zich meer en meer op in de cellen of zelfs buiten de cellen. Dit leidt vaak tot aanzienlijke orgaanschade. In het geval van vergiften en geneesmiddelen, zou metabolisatie gewoonlijk moeten leiden tot de afbraak van de stoffen terwijl ze hun effect verzwakken. Er zijn echter ook gevallen waarin de metabolisatieprocessen resulteren in de vorming van actieve metabolieten uit relatief onschadelijke uitgangsstoffen, die pas in dit stadium hun giftige werking ontwikkelen. De metaboliseringsprocessen voor vreemde stoffen zijn niet-specifiek en volgen daarom altijd één patroon. Daarom kan het soms zo zijn dat het metabolisatieproces van deze specifieke stoffen het echte probleem is.
