Метаболізм відноситься до всіх хімічних реакцій, що відбуваються всередині живих клітин. Незліченна кількість хімічних реакцій відбувається в клітинах і відповідає за всі дії організмів. Разом ці реакції складають метаболізм організму.
Хімічні речовини, які беруть участь у цих реакціях, називаються метаболітами.
У всіх реакціях:
Коли відбувається хімічна реакція, енергія береться або вивільняється. Це залежить від відносної міцності зв’язків, що розриваються, та утворених зв’язків.
При ексергонічній реакції енергія виділяється в оточення. Зв'язки, що утворюються, міцніші, ніж розірвані.
При ендергонічній реакції енергія поглинається навколишнім середовищем. Зв'язки, що утворюються, слабкіші, ніж розірвані.
У клітині протікають два типи метаболічних реакцій:
Анаболічні реакції витрачають енергію. Вони ендергонічні. В анаболічній реакції дрібні молекули приєднуються і утворюють більші. Наприклад,
Катаболічні реакції видають енергію. Вони ексергонічні. У катаболічній реакції великі молекули розпадаються на менші. Наприклад
При диханні глюкоза поєднується з киснем і виділяє корисну енергію, вуглекислий газ та воду. Ця корисна енергія зберігається в сполуці, яка називається АТФ (аденозинтрифосфат). АТФ - це енергетична молекула, яка використовується усіма клітинами організму для живлення вторинних реакцій, які підтримують нас у житті. АТФ - це хімічний енергетичний нуклеотид, який пов’язує катаболізм та анаболізм.
Амфіболічний шлях - біохімічний шлях, який обслуговує як анаболічні, так і катаболічні процеси, називається амфіболічним шляхом. Важливим прикладом амфіболічного шляху є цикл Кребса, який включає як катаболізм вуглеводів і жирних кислот, так і синтез анаболічних попередників для синтезу амінокислот.
Всі метаболічні шляхи повинні регулюватися і контролюватися, щоб зупинити накопичення кінцевого продукту, який не потрібен. Клітина може контролювати метаболічний шлях за наявності або відсутності певного ферменту. Ферменти - це особливі білкові молекули, функція яких полягає у сприянні чи іншому прискоренні більшості хімічних реакцій у клітинах. Вони просто біологічні каталізатори.
Різні хімічні речовини можуть впливати на активність ферментів. Інгібітори можуть бути використані, щоб зупинити зв’язування ферменту з його субстратом. В результаті інгібітори можуть безпосередньо контролювати хід метаболізму.
Існує три типи гальмування:
a. Конкурентне інгібування - Це відбувається, коли молекула інгібітора зв'язується з активним центром ферменту і зупиняє зв'язування субстрату. Вони можуть конкурувати з субстратом, оскільки мають схожу молекулярну форму. Приклад: зарин
b. Неконкурентне інгібування - Це відбувається, коли інгібітор не зв'язується з активним центром, але зв'язується з іншою частиною ферменту і змінює форму активного центру. Це припиняє зв’язування субстрату з ферментом і зменшує час реакції. Неконкурентне інгібування неможливо скасувати шляхом збільшення концентрації субстрату. Приклад: ціанід, ртуть та срібло.
c. Інгібування зворотного зв’язку - Іншим способом контролю метаболічного шляху є інгібування зворотного зв’язку. Це коли кінцевий продукт у метаболічному шляху зв’язується з ферментом на початку шляху. Цей процес зупиняє метаболічний шлях і таким чином перешкоджає подальшому синтезу кінцевого продукту, поки концентрація кінцевого продукту не зменшиться. Чим вище концентрація кінцевого продукту, тим швидше зупиняється метаболічний шлях.
