METABOLISMO

METABOLISMO (XXIII, p. 17)

Metabolismo intermedio. - È lo studio di tutti i prodotti attraverso i quali si passa, a partire dalle molecole delle sostanze nutritizie quali vengono assorbite dall'intestino (monosaccaridi, aminoacidi, acidi grassi, glicerolo), fino ai prodotti ultimi della combustione, che sono l'anidride carbonica e l'acqua, e per le proteine anche altre sostanze semplici, quali l'urea, i solfati, ecc.

I glucidi, assorbiti come monosaccaridi, vengono trasformati in glicogeno, il quale non è altro che un prodotto di polimerizzazione del glucosio. Il glicogeno viene fosforilato: una molecola di acido fosforico, cioè, si attacca ad una molecola di glucosio che compone la grande molecola del glicogeno, e soltanto allora la molecola del glucosio si può staccare dal suo complesso di polimerizzazione, unita all'acido fosforico come glucosio-fosfato. Questo subisce varie trasformazioni interne, trasformandosi in fruttosio-fosfato e, per addizione di una nuova molecola di acido fosforico, in fruttosio difosfato. A questo punto la molecola del glucosio, che è un esoso, contiene cioè 6 atomi di carbonio, si scinde in due metà, in due molecole di trioso fosfato, che infine viene trasformato in piruvato. Tutte queste reazioni sono reazioni di fermentazione. Non si tratta cioè di reazioni ossidative, e avvengono anche in assenza di ossigeno atmosferico.

Dallo stadio di piruvato l'ulteriore demolizione può prendere due vie: in assenza di ossigeno, l'acido piruvico viene ridotto in acido lattico, ma in presenza di ossigeno esso acido viene completamente ossidato ad anidride carbonica ed acqua, passando attraverso varî altri prodotti intermedî. La fase anaerobica fino allo stadio di acido piruvico è un preliminare indispensabile, che ha luogo anche quando abbondi l'ossigeno nel mezzo. L'acido piruvico si lega con l'acido ossalacetico, acido C4 dicarbossilico, a formare l'acido cis-aconitico, un acido tricarbossilico; questo si idrata nell'acido isocitrico, il quale, per ossidazione deidrogenativa, si trasforma nell'acido ossalosuccinico; questo perde una molecola di anidride carbonica, trasformandosi nell'acido chetoglutarico; questo per idratazione, ossigenazione deidrogenativa e decarbossilazione, si trasforma nell'acido succinico, che, per ossidazione deidrogenativa, si trasforma nell'acido fumarico; questo, per azione di un fermento, la fumarasi, molto diffuso in tutti i tessuti, si trasforma nell'acido malico, che, per ossidazione deidrogenativa, si trasforma infine in acido ossalacetico. Così, partendo da una molecola di acido ossalacetico e da una di acido piruvico, si è giunti ad una molecola di acido ossalacetico con formazione di anidride carbonica e di acqua, che rappresentano i prodotti della demolizione ossidativa dell'acido piruvico. L'acido ossalacetico, risultante da queste reazioni, può essere di nuovo impiegato per combinarsi con una nuova molecola di acido piruvico, e ripetere così il ciclo, fino ad esaurimento di tutto l'acido piruvico proveniente dalla degradazione fermentativa dei monosaccaridi.

Quasi tutte le reazioni sopraindicate sono reversibili, all'infuori di quella della combinazione dell'acido piruvico con l'acido ossalacetico per formare l'acido aconitico; perciò molti amminoacidi, che nel loro metabolismo dànno luogo a sostanze che si trovano nel metabolismo intermedio dei glucidi, possono dall'organismo essere trasformati in glucidi: così l'acido glutamico, che dà origine all'acido chetoglutarico, l'acido aspartico che dà origine all'acido ossalacetico, e la alanina che dà origine all'acido piruvico.

I grassi sono composti di glicerolo ed acidi grassi; il glicerolo viene metabolizzato come i glucidi: esso si trova infatti fra i prodotti del metabolismo intermedio dei glucidi, poiché il trioso fosfato deve trasformarsi in fosfoglicerato e glicerolfosfato per passare allo stadio di piruvato. Gli acidi grassi invece, lunghe catene di atomi di carbonio (16-18), vengono demoliti per distacco di due atomi di carbonio per volta, l'ossidazione avvenendo a carico dell'atomo di carbonio in posizione β (teoria della ossidazione). Il prodotto a 2 atomi di carbonio che ne risulta è l'acido acetico; così dagli acidi stearico od oleico, a 18 atomi di carbonio, si ha per effetto della β-ossidazione, il distacco di acido acetico e formazione di un acido a 16 atomi di carbonio; da questo si ha distacco di acido acetico e formazione di un acido a 14 atomi di carbonio, e così via fino a che tutta la molecola è trasformata in acido acetico. Questo infine si polimerizza ad acido acetacetico.

Anche nel meccanismo della β-ossidazione pare sia indispensabile la fosforilazione dell'acido grasso, poichè in assenza di adenosintrifosfato, sostanza capace di cedere una molecola di acido fosforico, non avverrebbe la demolizione dell'acido grasso. Se l'acido acetacetico non viene metabolizzato, viene facilmente trasformato in acido β-ossibutirrico ed acetone. Queste due sostanze, assieme con l'acido acetacetico, costituiscono i corpi chetonici, che si accumulano nell'organismo e vengono eliminati in maniera particolarmente abbondante nel diabete. L'ulteriore metabolismo dell'acido acetacetico è piuttosto oscuro. Certamente esso si può trasformare in acido chetoglutarico, succinico e fumarico, che fanno parte del ciclo metabolico dei glucidi. Ma, per tali trasformazioni, sarebbe necessaria la presenza di acido piruvico, ed è probabilmente questa la ragione per cui in assenza di metabolismo glucidico, l'acido acetacetico non può essere metabolizzato.

Gli amminoacidi assorbiti dall'intestino vengono metabolizzati come tutti gli altri amminoacidi provenienti dalla scissione idrolitica delle proteine dell'organismo. Non esiste cioè una distinzione tra metabolismo endogeno ed esogeno, come quella che era stata postulata particolarmente da Folin negli scorsi decennî.

Nella demolizione ossidativa degli amminoacidi, il primo passo è rappresentato dalla rimozione del gruppo amminico degli amminoacidi per un processo di transamminazione, per cui tale gruppo amminico viene portato su un chetoacido, mentre l'amminoacido stesso viene trasformato nel chetoacido corrispondente. Il chetoacido che così si forma può essere uno dei prodotti intermedî del metabolismo dei glucidi, come si è visto precedentemente, e segue allora lo stesso tipo di metabolismo: ad es. per tale processo di transamminazione l'alanina viene trasformata in acido piruvico.

Se si priva un animale di glucidi, ad es. avvelenandolo con florizina, egli formerà glucidi dalle proteine; si è visto che in tali condizioni la quantità massima di glucidi che si può formare da 100 g. di proteine è di 58 g. (riferita a glucosio). Il rendimento nella trasformazione delle proteine in glucidi non può essere superiore a questo valore, perché altri amminoacidi, per il processo di desamminazione ossidativa descritto sopra, e per altri processi ossidativi, dànno luogo ad acido acetacetico, o ad altre sostanze che entrano nel metabolismo intermedio dei grassi, e di cui è impossibile la conversione in glucidi.

L'ammoniaca, che risulta dal processo di desamminazione, viene assunta insieme con una molecola di anidride carbonica, dalla ornitina, che si trasforma così in citrullina. Questa, addizionando una nuova molecola di ammoniaca, si trasforma in arginina, la quale, per azione dell'arginasi, viene trasformata in urea, che è uno degli ultimi prodotti del metabolismo azotato, e in una nuova molecola di ornitina.

Il metabolismo di alcuni aminoacidi che hanno un gruppo ciclico nella molecola, come ad es. la tirosina, che contiene il gruppo fenilico, non è molto noto; il gruppo fenilico non è facilmente metabolizzato dall'organismo, tanto che se si somministra ad esempio dell'acido benzoico o dell'acido salicilico, che contengono lo stesso gruppo, l'organismo elimina queste sostanze per l'orina come tali. I gruppi fenilici o gli altri gruppi ciclici, indolico del triptofano, pirrolidinico della prolina, imidazolico dell'istidina, ecc., vengono anch'essi scissi e completamente metabolizzati.