En organismes stofskifte er summen af alle de kemiske reaktioner, der finder sted i organismen. Disse kemiske reaktioner falder i to grundlæggende kategorier:
- Anabolisme: opbygning af polymerer (store molekyler, som cellen har brug for).
- Katabolisme: nedbrydning af polymerer for at frigøre energi.
Det betyder, at stofskiftet består af syntese (anabolisme) og nedbrydning (katabolisme) (figur 1).
Det er vigtigt at vide, at de kemiske reaktioner i metaboliske veje ikke finder sted af sig selv. Hvert reaktionstrin lettes, eller katalyseres, af et protein, der kaldes et enzym. Enzymer er vigtige for at katalysere alle typer biologiske reaktioner – både dem, der kræver energi, og dem, der frigiver energi. Henvis tilbage til kapitlet om enzymer, hvis du har brug for en påmindelse om dette emne.
Tænk på metabolismen af sukker (et kulhydrat). Dette er et klassisk eksempel på en af de mange cellulære processer, der bruger og producerer energi. Levende væsener forbruger sukkerstoffer som en vigtig energikilde, fordi sukkermolekyler har en stor mængde energi gemt i deres bindinger. For det meste er det fotosyntetiserende organismer som planter, der producerer disse sukkerstoffer. Under fotosyntesen bruger planter energi (oprindeligt fra sollyset) til at omdanne kuldioxidgas (CO2) til sukkermolekyler (som glukose: C6H12O6). De forbruger kuldioxid og producerer ilt som et affaldsprodukt. Denne reaktion kan sammenfattes som:
6CO2 + 6H2O->C6H12O6 + 6O2
Husk fra kemien, at forkortelsen “CO2” betyder “et kulstofatom, der er kovalent bundet til to oxygenatomer”. Vand, “H2O”, er to hydrogenatomer, der er kovalent bundet til et oxygenatom. Og “C6H12O6” har 6 kulstofatomer, 12 hydrogenatomer og 6 oxygenatomer, der er kovalent bundet sammen.
Processen med at producere glukose fra kuldioxid og vand kræver et energitilskud for at fortsætte, fordi glukose indeholder mere energi i sine molekylære bindinger end kuldioxid gør.
I modsætning hertil forbruges energilagringsmolekyler som glukose for at blive nedbrudt for at bruge deres energi. Den reaktion, der høster energien fra et sukkermolekyle i celler, der kræver ilt for at overleve, kan sammenfattes ved den omvendte reaktion til fotosyntese. I denne reaktion forbruges ilt, og kuldioxid frigives som et affaldsprodukt. Reaktionen kan sammenfattes som:
C6H12O6 + 6O2->6H2O + 6CO2
Både disse reaktioner omfatter mange trin.
Processerne til fremstilling og nedbrydning af sukkermolekyler illustrerer to eksempler på metaboliske veje. En metabolisk vej er en række kemiske reaktioner, der tager et udgangsmolekyle og ændrer det trin for trin gennem en række metaboliske mellemprodukter for til sidst at give et slutprodukt. I eksemplet med sukkermetabolisme syntetiserer den første metaboliske vej sukker fra mindre molekyler, og den anden vej nedbryder sukker til mindre molekyler.
Medmindre andet er angivet, er billederne på denne side licenseret under CC-BY 4.0 af OpenStax.
Tekst tilpasset fra: OpenStax, Concepts of Biology. OpenStax CNX. 18. maj 2016 http://cnx.org/contents/[email protected]