Organismin aineenvaihdunta on kaikkien organismissa tapahtuvien kemiallisten reaktioiden summa. Nämä kemialliset reaktiot jakautuvat kahteen perusluokkaan:

• Aineenvaihdunta: polymeerien (solun tarvitsemien suurten molekyylien) rakentaminen.
• Katabolia: polymeerien hajottaminen energian vapauttamiseksi.

Tämä tarkoittaa, että aineenvaihdunta koostuu synteesistä (anabolismi) ja hajotuksesta (katabolia) (kuva 1).

On tärkeää tietää, että aineenvaihduntareittien kemialliset reaktiot eivät tapahdu itsestään. Jokaista reaktiovaihetta helpottaa eli katalysoi proteiini, jota kutsutaan entsyymiksi. Entsyymit ovat tärkeitä katalysoitaessa kaikenlaisia biologisia reaktioita – sekä niitä, jotka vaativat energiaa, että niitä, jotka vapauttavat energiaa. Palaa entsyymejä käsittelevään lukuun, jos tarvitset muistutusta tästä aiheesta.

Katso sokerin (hiilihydraatti) aineenvaihduntaa. Tämä on klassinen esimerkki yhdestä monista soluprosesseista, jotka käyttävät ja tuottavat energiaa. Elävät olennot kuluttavat sokereita pääasiallisena energianlähteenä, koska sokerimolekyyleihin on varastoitunut paljon energiaa niiden sidoksiin. Suurimmaksi osaksi fotosynteettiset organismit, kuten kasvit, tuottavat näitä sokereita. Fotosynteesin aikana kasvit käyttävät energiaa (alun perin auringonvalosta) muuttaakseen hiilidioksidikaasun (CO2) sokerimolekyyleiksi (kuten glukoosiksi: C6H12O6). Ne kuluttavat hiilidioksidia ja tuottavat happea jätetuotteena. Tämä reaktio on tiivistettynä:

6CO2 + 6H2O->C6H12O6 + 6O2

Muistetaan kemiasta, että lyhenne ”CO2” tarkoittaa ”yksi hiiliatomi kovalenttisesti sidottuna kahteen happiatomiin”. Vesi, ”H2O” on kaksi vetyatomia kovalenttisesti sidottuna yhteen happiatomiin. Ja ”C6H12O6” sisältää 6 hiiliatomia, 12 vetyatomia ja 6 happiatomia, jotka ovat kovalenttisesti sitoutuneet toisiinsa.

Glukoosin tuottaminen hiilidioksidista ja vedestä vaatii etenemisekseen energiaa, koska glukoosi sisältää molekyylisidoksissaan enemmän energiaa kuin hiilidioksidi.

Energiaa varastoivia molekyylejä, kuten glukoosia, sen sijaan kuluu hajotettavaksi, jotta niiden energia voidaan käyttää. Reaktio, joka kerää energiaa sokerimolekyylistä soluissa, jotka tarvitsevat happea selviytyäkseen, voidaan tiivistää fotosynteesin käänteisreaktioksi. Tässä reaktiossa happea kuluu ja hiilidioksidia vapautuu jätetuotteena. Reaktio on tiivistettynä:

C6H12O6 + 6O2->6H2O + 6CO2

Kumpaankin reaktioon sisältyy monia vaiheita.

Sokerimolekyylien valmistus- ja hajoamisprosessit havainnollistavat kahta esimerkkiä aineenvaihduntareiteistä. Aineenvaihduntareitti on sarja kemiallisia reaktioita, jotka ottavat lähtömolekyylin ja muokkaavat sitä askel askeleelta useiden aineenvaihdunnan välituotteiden kautta, jolloin lopulta saadaan lopputuote. Esimerkissä sokeriaineenvaihdunnasta ensimmäinen aineenvaihduntareitti syntetisoi sokeria pienemmistä molekyyleistä ja toinen hajotti sokerin pienemmiksi molekyyleiksi.

Jos ei toisin mainita, tällä sivulla olevat kuvat ovat OpenStaxin CC-BY 4.0 -lisenssin alaisia.

Teksti mukailtu lähteestä: OpenStax, Concepts of Biology. OpenStax CNX. 18. toukokuuta 2016 http://cnx.org/contents/[email protected]

.