koolstofmetabolisme

Koolstofmetabolisme verwijst naar de verzameling chemische processen waarbij organismen koolstof uit diverse bronnen opnemen, omzetten en verdelen over biomoleculen. Het omvat zowel koolstofvastlegging en -omzetting in autotrofe organismen als de afbraak en reconstructie van koolstofverbindingen in heterotre organismen.

Belangrijke onderdelen zijn koolstoffixatie, koolstofafbraak en biosynthetische omzettingen. In planten en sommige micro-organismen vindt koolstoffixatie plaats via fotosynthese: lichtreacties leveren energie en elektronen, en de Calvin-cyclus zet kooldioxide om in suikers. Bij heterotrophe organismen lopen routes als glycolyse, de pentosefosfaatroute en de citroenzuurcyclus, die koolhydraten afbreken en intermediates leveren voor biosynthese. Anaplerotische reacties vullen tussenstations aan en zorgen voor opbouw van biomassa.

Regulatie gebeurt via enzymactiviteit, metabolietconcentraties en genexpressie, en hangt af van koolstofbeschikbaarheid en de energietoestand van de cel. Methoden zoals 13C-isotoplabeling en fluxanalyse maken het mogelijk koolstofstromen in cellen in kaart te brengen. Het begrip koolstofmetabolisme is relevant voor de studie van koolstofkringlopen, biotechnologie en medische metabolische processen.