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Che cosa sono metaboliti?

Una comprensione del metabolismo è chiave a comprendere il comportamento fenotipico di tutti gli organismi viventi (esseri umani compresi) dove il metabolismo è integrale a salubrità ed al perfetto funzionamento. I metaboliti sono i prodotti intermedi delle reazioni metaboliche catalizzate dai vari enzimi che si presentano naturalmente all'interno delle celle. Questo termine è usato solitamente per descrivere le piccole molecole, sebbene la più vasta applicazione sia praticata spesso.

I metaboliti primari sono sintetizzati dalla cella perché sono indispensabili per la loro crescita. I rappresentanti significativi sono amminoacidi, gli alcool, vitamine (B2 e B12), poliolo, acidi organici come pure nucleotidi (per esempio inosine-5'-monophosphate e guanosine-5'-monophosphate).

I metaboliti secondari sono composti prodotti da un organismo che non sono richiesti per i trattamenti metabolici primari, sebbene possano avere funzioni ecologiche ed altre importanti. Includono le droghe, le fragranze, il sapore, la tintura, i pigmenti, gli antiparassitari e gli additivi alimentari con le applicazioni in agricoltura, industria e prodotti farmaceutici.

Metaboliti umani

L'acido arachidonico è un metabolita della prostaglandina ed entrambe le molecole contengono i simili gruppi funzionali, hanno simili proprietà fisiche e dimostrano le formule quasi identiche. Inoltre, entrambi i composti sono collegati da una serie definita di reazioni enzima-catalizzate con una progressione logica di modifica chimica. Inosine-5'-monophosphate è un metabolita che sorge condensando due o più composti intermedi (vale a dire phosphoribosyl-pirofosfato e glutamina) con una direzionalità di un modo basata per principi di scambio di energia libera.

Gli ormoni steroidi sono derivati da colesterolo via i cambiamenti minimi alla sovrastruttura dell'anello del colesterolo, che dà loro la funzionalità biochimica differente dalla molecola originale. Le catecolammine (quali noradrenalina o dopamina) risultano dalla tirosina dell'amminoacido in una via irreversibile. Inoltre, le leggi biochimiche necessitano tutti i precursori della catecolammina per passare attraverso un composto intermedio della tirosina.

La definizione precisa di piccole molecole è ostacolata dal fatto che perdono rapido tutta la rassomiglianza alla struttura del genitore. Il metabolita può anche rappresentare una particella elementare di più grande struttura o di un prodotto degradato destinato per escrezione.

Metabolomics è lo studio sul metabolome di un organismo, che è la raccolta in particolare dell'organismo trovato metaboliti. È complementare ad espressione genica ed agli studi proteomic. Il database di Metabolome dell'essere umano (HMDB) rappresenta un'informazione dettagliata liberamente accessibile della tenuta del database elettronico circa i piccoli metaboliti della molecola trovati nel corpo umano.

Metaboliti microbici

I metaboliti microbici rappresentano una schiera di chimica stupefacente diversa. La diversità chimica trovata in migliaia di metaboliti fatti dai microrganismi rimane una risorsa ineguagliata per la scoperta dei composti microbici novelli che possono essere utili nelle applicazioni umane.

La distinzione fra i metaboliti primari e secondari dei microrganismi non è diretta. Producono spesso non appena un membro di una classe del metabolita, ma una miscela complessa degli analoghi (cioè metaboliti con le strutture chimiche strettamente connesse).

La produzione e la secrezione dei metaboliti secondari microbici è pensata per dare ai produttori un vantaggio competitivo nei loro ambienti indigeni con la crescita soppressa delle specie vicine, di meccanismi foraggianti o alcuni altri più efficienti.

All'interno del campo di microbiologia industriale, l'alcool è considerato uno dei metaboliti primari più comuni impiegati per produzione su grande scala. Questo metabolita è usato per i trattamenti che comprendono la fermentazione che provoca prodotti finiti come la birra ed il vino.

L'acido citrico, prodotto dall'aspergillus niger, è uno degli ingredienti più ampiamente usati nella produzione alimentare, ma egualmente è utilizzato nelle industrie farmaceutiche e cosmetiche. I metaboliti antimicrobici gradiscono il bafilomycin, il geldanamycin, il herbimycin, tautomycin e il leptomycin ha tutti i ruoli importanti stabiliti come bioprobes in biologia cellulare.

Gli esempi dei metaboliti secondari con l'importanza per le sanità includono l'atropina e gli antibiotici quali l'eritromicina e la bacitracina. L'atropina è un metabolita secondario derivato dai vari impianti con uso importante nella clinica.

Sorgenti

  1. http://www.fda.gov/ohrms/dockets/ac/03/briefing/3942b1_08_Harris%20Paper.pdf
  2. http://www.im.microbios.org/04december98/05%20Demain.pdf
  3. Renneberg R. Biotechnology per i principianti. Elsevier, 2008; pp. 92-138.
  4. Shastri V. Industrial Biotechnology. Casa editrice di Gyan, 2006; pp. 1-38.

Last Updated: Aug 23, 2018

Dr. Tomislav Meštrović

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Dr. Tomislav Meštrović

Dr. Tomislav Meštrović is a medical doctor (MD) with a Ph.D. in biomedical and health sciences, specialist in the field of clinical microbiology, and an Assistant Professor at Croatia's youngest university - University North. In addition to his interest in clinical, research and lecturing activities, his immense passion for medical writing and scientific communication goes back to his student days. He enjoys contributing back to the community. In his spare time, Tomislav is a movie buff and an avid traveler.

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