Metabolizam se odnosi na sve kemijske reakcije koje se odvijaju unutar živih stanica. U stanicama se odvijaju bezbroj kemijskih reakcija koje su odgovorne za sva djelovanja organizama. Ove reakcije zajedno čine metabolizam organizma.
Kemikalije koje sudjeluju u tim reakcijama nazivaju se metaboliti.
U svim reakcijama:
Kada se odvija kemijska reakcija, energija se uzima ili oslobađa. To ovisi o relativnoj snazi veza koje se prekida i stvaranju veza.
U eksergoničkoj reakciji energija se oslobađa u okolinu. Veze koje se stvaraju jače su od veza koje se prekidaju.
U endergonskoj reakciji energija se apsorbira iz okoline. Veze koje se stvaraju slabije su od veza koje se prekidaju.
U stanici se odvijaju dvije vrste metaboličkih reakcija:
Anaboličke reakcije troše energiju. Oni su endergonični. U anaboličkoj reakciji male molekule se spajaju i stvaraju veće. Na primjer,
Kataboličke reakcije daju energiju. Eksergonični su. U kataboličkoj reakciji velike molekule se razgrađuju na manje. Na primjer
U disanju se glukoza spaja s kisikom i oslobađa iskoristivu energiju, ugljični dioksid i vodu. Ova korisna energija pohranjena je u spoju koji se zove ATP (adenozin trifosfat). ATP je molekula snage koju koriste sve stanice organizma za pokretanje sekundarnih reakcija koje nas održavaju na životu. ATP je kemijski energetski nukleotid koji povezuje katabolizam i anabolizam.
Amfibolički put – Biokemijski put koji služi i anaboličkim i kataboličkim procesima naziva se amfibolički put. Važan primjer amfiboličkog puta je Krebsov ciklus, koji uključuje i katabolizam ugljikohidrata i masnih kiselina i sintezu anaboličkih prekursora za sintezu aminokiselina.
Svi metabolički putovi moraju biti regulirani i kontrolirani kako bi se zaustavilo nakupljanje krajnjeg proizvoda koji nije potreban. Stanica može kontrolirati metabolički put prisutnošću ili odsutnošću određenog enzima. Enzimi su posebne proteinske molekule čija je funkcija olakšati ili na drugi način ubrzati većinu kemijskih reakcija u stanicama. Oni su jednostavno biološki katalizatori.
Različite kemikalije mogu utjecati na aktivnost enzima. Inhibitori se mogu koristiti za zaustavljanje vezivanja enzima za njegov supstrat. Kao rezultat toga, inhibitori mogu izravno kontrolirati napredak metaboličkog puta.
Postoje tri vrste inhibicije:
a. Kompetitivna inhibicija – To se događa kada se molekula inhibitora veže na aktivno mjesto enzima i zaustavlja vezanje supstrata. Mogu se natjecati sa supstratom jer imaju sličan molekularni oblik. Primjer: sarin
b. Nekonkurentna inhibicija – To se događa kada se inhibitor ne veže na aktivno mjesto, ali se veže na drugi dio enzima i mijenja oblik aktivnog mjesta. To zaustavlja vezanje supstrata na enzim i smanjuje vrijeme reakcije. Nekonkurentna inhibicija ne može se poništiti povećanjem koncentracije supstrata. Primjer: cijanid, živa i srebro.
c. Inhibicija povratnih informacija – Drugi način na koji se metabolički put može kontrolirati je inhibicija povratne sprege. To je kada se krajnji proizvod u metaboličkom putu veže na enzim na početku puta. Ovaj proces zaustavlja metabolički put i tako sprječava daljnju sintezu krajnjeg proizvoda sve dok se koncentracija krajnjeg proizvoda ne smanji. Što je veća koncentracija krajnjeg proizvoda, metabolički put se brže zaustavlja.
