متابولیسم به تمام واکنش های شیمیایی اطلاق می شود که در داخل سلول های زنده اتفاق می افتد. واکنش های شیمیایی بی شماری در سلول ها اتفاق می افتد و مسئول تمام اعمال موجودات است. این واکنش ها با هم متابولیسم یک ارگانیسم را تشکیل می دهند.
مواد شیمیایی شرکت کننده در این واکنش ها متابولیت نامیده می شوند.
در تمام واکنش ها:
هنگامی که یک واکنش شیمیایی انجام می شود انرژی یا جذب یا آزاد می شود. این بستگی به قدرت نسبی پیوندهایی دارد که شکسته می شوند و پیوندها تشکیل می شوند.
در یک واکنش اگزرگونیک ، انرژی به محیط اطراف آزاد می شود. پیوندهای در حال شکل گیری قوی تر از پیوندهایی هستند که شکسته می شوند.
در یک واکنش اندرگونیک ، انرژی از محیط اطراف جذب می شود. پیوندهای در حال شکل گیری ضعیف تر از پیوندهایی هستند که شکسته می شوند.
دو نوع واکنش متابولیک در سلول انجام می شود:
واکنش های آنابولیک انرژی مصرف می کند. آنها اندرگونیک هستند. در یک واکنش آنابولیک، مولکول های کوچک به هم می پیوندند تا مولکول های بزرگتر بسازند. مثلا،
واکنش های کاتابولیک انرژی تولید می کنند. آنها اگزرگونیک هستند. در یک واکنش کاتابولیک، مولکول های بزرگ به مولکول های کوچکتر تجزیه می شوند. مثلا
در تنفس، گلوکز با اکسیژن ترکیب می شود و انرژی قابل استفاده، دی اکسید کربن و آب آزاد می کند. این انرژی قابل استفاده در ترکیبی به نام ATP (آدنوزین تری فسفات) ذخیره می شود. ATP مولکول قدرتی است که توسط تمام سلول‌های یک موجود زنده برای نیرو دادن به واکنش‌های ثانویه که ما را زنده نگه می‌دارند، استفاده می‌کنند. ATP یک نوکلئوتید انرژی شیمیایی است که کاتابولیسم و آنابولیسم را به هم مرتبط می کند.
مسیر آمفیبولیک - یک مسیر بیوشیمیایی که هم فرآیندهای آنابولیک و هم فرآیندهای کاتابولیک را انجام می دهد، مسیر آمفیبولیک نامیده می شود. یک مثال مهم از یک مسیر آمفیبولیک، چرخه کربس است که هم شامل کاتابولیسم کربوهیدرات ها و اسیدهای چرب و هم سنتز پیش سازهای آنابولیک برای سنتز اسیدهای آمینه می شود.
تمام مسیرهای متابولیک باید تنظیم و کنترل شوند تا تولید محصول نهایی که مورد نیاز نیست متوقف شود. سلول می تواند یک مسیر متابولیک را با وجود یا عدم وجود یک آنزیم خاص کنترل کند. آنزیم ها مولکول های پروتئینی خاصی هستند که وظیفه آنها تسهیل یا تسریع بیشتر واکنش های شیمیایی در سلول ها است. آنها صرفاً کاتالیزورهای بیولوژیکی هستند.
مواد شیمیایی مختلف می توانند بر فعالیت آنزیم تأثیر بگذارند. می توان از مهارکننده ها برای جلوگیری از اتصال آنزیم به بستر آن استفاده کرد. در نتیجه، مهارکننده ها می توانند به طور مستقیم پیشرفت یک مسیر متابولیک را کنترل کنند.
سه نوع مهار وجود دارد:
آ. مهار رقابتی - این زمانی اتفاق می‌افتد که یک مولکول بازدارنده به محل فعال آنزیم متصل می‌شود و از اتصال سوبسترا جلوگیری می‌کند. آنها می توانند با بستر رقابت کنند زیرا شکل مولکولی مشابهی دارند. مثال: سارین
ب مهار غیر رقابتی - این زمانی اتفاق می‌افتد که یک مهارکننده به محل فعال متصل نمی‌شود، اما به بخش دیگری از آنزیم متصل می‌شود و شکل سایت فعال را تغییر می‌دهد. این امر اتصال سوبسترا به آنزیم را متوقف می کند و زمان واکنش را کاهش می دهد. مهار غیر رقابتی را نمی توان با افزایش غلظت سوبسترا معکوس کرد. مثال: سیانید، جیوه و نقره.
ج مهار بازخورد - راه دیگری که می توان مسیر متابولیک را کنترل کرد، مهار بازخورد است. این زمانی است که محصول نهایی در مسیر متابولیک در ابتدای مسیر به یک آنزیم متصل می شود. این فرآیند مسیر متابولیک را متوقف می کند و بنابراین از سنتز بیشتر محصول نهایی تا زمانی که غلظت محصول نهایی کاهش یابد جلوگیری می کند. هر چه غلظت محصول نهایی بیشتر باشد، مسیر متابولیک سریعتر متوقف می شود.
