Metabolizmi i referohet të gjitha reaksioneve kimike që ndodhin brenda qelizave të gjalla. Reaksione të panumërta kimike ndodhin në qeliza dhe janë përgjegjëse për të gjitha veprimet e organizmave. Së bashku këto reaksione përbëjnë metabolizmin e një organizmi.
Kimikatet që marrin pjesë në këto reaksione quhen metabolitë.
Në të gjitha reagimet:
Kur ndodh një reaksion kimik, energjia ose merret ose lirohet. Kjo varet nga forcat relative të lidhjeve që thyhen dhe lidhjet që formohen.
Në një reaksion ekzergonik , energjia lëshohet në mjedis. Lidhjet që krijohen janë më të forta se lidhjet që prishen.
Në një reaksion endergonik , energjia absorbohet nga rrethina. Lidhjet që krijohen janë më të dobëta se lidhjet që prishen.
Dy lloje të reaksioneve metabolike ndodhin në qelizë:
Reaksionet anabolike konsumojnë energji. Ata janë endergonikë. Në një reaksion anabolik molekula të vogla bashkohen për të bërë ato më të mëdha. Për shembull,
Reaksionet katabolike japin energji. Ato janë ekzergonike. Në një reaksion katabolik molekulat e mëdha ndahen në të vogla. Për shembull
Në frymëmarrje, glukoza kombinohet me oksigjenin dhe çliron energji të përdorshme, dioksid karboni dhe ujë. Kjo energji e përdorshme ruhet në një përbërje të quajtur ATP (adenozinë trifosfat). ATP është molekula e fuqisë e përdorur nga të gjitha qelizat e një organizmi për të fuqizuar reaksionet dytësore që na mbajnë gjallë. ATP është një nukleotid i energjisë kimike që lidh katabolizmin dhe anabolizmin.
Rruga amfibolike - Një rrugë biokimike që i shërben si proceseve anabolike ashtu edhe katabolike quhet rrugë amfibolike. Një shembull i rëndësishëm i një rruge amfibolike është cikli i Krebsit, i cili përfshin si katabolizmin e karbohidrateve dhe acideve yndyrore ashtu edhe sintezën e prekursorëve anabolikë për sintezën e aminoacideve.
Të gjitha rrugët metabolike duhet të rregullohen dhe kontrollohen për të ndaluar grumbullimin e një produkti përfundimtar që nuk është i nevojshëm. Qeliza mund të kontrollojë një rrugë metabolike nga prania ose mungesa e një enzime të veçantë. Enzimat janë molekula të veçanta proteinike, funksioni i të cilave është të lehtësojnë ose ndryshe përshpejtojnë shumicën e reaksioneve kimike në qeliza. Ata janë thjesht katalizatorë biologjikë.
Kimikatet e ndryshme mund të ndikojnë në aktivitetin e enzimës. Frenuesit mund të përdoren për të ndaluar një enzimë të lidhet me substratin e saj. Si rezultat, frenuesit mund të kontrollojnë drejtpërdrejt përparimin e një rruge metabolike.
Ekzistojnë tre lloje të frenimit:
a. Frenimi konkurrues - Kjo ndodh kur një molekulë frenuese lidhet me vendin aktiv të enzimës dhe ndalon lidhjen e substratit. Ata mund të konkurrojnë me substratin sepse kanë një formë molekulare të ngjashme. Shembull: sarin
b. Frenimi jo konkurrues - Kjo ndodh kur një frenues nuk lidhet me zonën aktive, por lidhet me një pjesë të ndryshme të enzimës dhe ndryshon formën e zonës aktive. Kjo ndalon lidhjen e substratit me enzimën dhe zvogëlon kohën e reagimit. Frenimi jo konkurrues nuk mund të rikthehet duke rritur përqendrimin e substratit. Shembull: cianidi, merkuri dhe argjendi.
c. Frenimi i reagimit – Një mënyrë tjetër se si mund të kontrollohet një rrugë metabolike është frenimi i reagimeve. Kjo është kur produkti përfundimtar në një rrugë metabolike lidhet me një enzimë në fillim të rrugës. Ky proces ndalon rrugën metabolike dhe kështu parandalon sintezën e mëtejshme të produktit përfundimtar derisa përqendrimi i produktit përfundimtar të ulet. Sa më i lartë të jetë përqendrimi i produktit përfundimtar, aq më shpejt rruga metabolike ndalet.
