Metabolism hänvisar till alla kemiska reaktioner som äger rum inuti levande celler. Otaliga kemiska reaktioner äger rum i cellerna och är ansvariga för alla organismers handlingar. Tillsammans utgör dessa reaktioner en organisms ämnesomsättning.
Kemikalierna som deltar i dessa reaktioner kallas metaboliter.
I alla reaktioner:
När en kemisk reaktion äger rum antingen tas energi in eller frigörs. Detta beror på den relativa styrkan hos bindningar som bryts och bindningar som bildas.
I en exergonisk reaktion frigörs energi till omgivningen. De bindningar som bildas är starkare än de bindningar som bryts.
I en endergonisk reaktion absorberas energi från omgivningen. De bindningar som bildas är svagare än de bindningar som bryts.
Två typer av metaboliska reaktioner äger rum i cellen:
Anabola reaktioner förbrukar energi. De är energoniska. I en anabol reaktion förenas små molekyler för att göra större. Till exempel,
Katabola reaktioner ger ut energi. De är exergoniska. I en katabolisk reaktion bryts stora molekyler ner till mindre. Till exempel
Vid andning kombineras glukos med syre och frigör användbar energi, koldioxid och vatten. Denna användbara energi lagras i en förening som kallas ATP (adenosintrifosfat). ATP är kraftmolekylen som används av alla celler i en organism för att driva de sekundära reaktionerna som håller oss vid liv. ATP är en kemisk energinukleotid som kopplar samman katabolism och anabolism.
Amfibolisk väg - En biokemisk väg som betjänar både anabola och katabola processer kallas en amfibolisk väg. Ett viktigt exempel på en amfibolisk väg är Krebs-cykeln, som involverar både katabolism av kolhydrater och fettsyror och syntes av anabola prekursorer för aminosyrasyntes.
Alla metabola vägar måste regleras och kontrolleras för att stoppa uppbyggnaden av en slutprodukt som inte behövs. Cellen kan kontrollera en metabolisk väg genom närvaron eller frånvaron av ett speciellt enzym. Enzymer är speciella proteinmolekyler vars funktion är att underlätta eller på annat sätt accelerera de flesta kemiska reaktioner i celler. De är helt enkelt biologiska katalysatorer.
Olika kemikalier kan påverka enzymaktiviteten. Inhibitorer kan användas för att stoppa ett enzym från att binda till dess substrat. Som ett resultat kan inhibitorer direkt kontrollera utvecklingen av en metabolisk väg.
Det finns tre typer av hämning:
a. Konkurrensmässig hämning – Detta inträffar när en hämmande molekyl binder till enzymets aktiva plats och stoppar substratet från att binda. De kan konkurrera med substratet eftersom de har en liknande molekylär form. Exempel: sarin
b. Icke-kompetitiv hämning – Detta inträffar när en hämmare inte binder till det aktiva stället men binder till en annan del av enzymet och ändrar formen på det aktiva stället. Detta stoppar substratets bindning till enzymet och minskar reaktionstiden. Icke-konkurrerande hämning kan inte vändas genom att öka substratkoncentrationen. Exempel: cyanid, kvicksilver och silver.
c. Feedback-inhibering – Ett annat sätt som en metabolisk väg kan kontrolleras är genom feedback-hämning. Detta är när slutprodukten i en metabolisk väg binder till ett enzym i början av vägen. Denna process stoppar den metaboliska vägen och förhindrar sålunda vidare syntes av slutprodukten tills slutproduktkoncentrationen minskar. Ju högre koncentration av slutprodukten är, desto snabbare stannar den metaboliska vägen.
