A szervezet anyagcseréje a szervezetben lejátszódó kémiai reakciók összessége. Ezek a kémiai reakciók két alapvető kategóriába sorolhatók:

• Az anyagcsere: polimerek (nagy molekulák, amelyekre a sejtnek szüksége van) felépítése.
• Az anyagcsere: polimerek lebontása energia felszabadítása érdekében.

Ez azt jelenti, hogy az anyagcsere szintézisből (anabolizmus) és lebontásból (katabolizmus) áll (1. ábra).

Nagyon fontos tudni, hogy az anyagcsere-útvonalak kémiai reakciói nem önmagukban zajlanak le. Minden egyes reakciólépést egy enzimnek nevezett fehérje segít elő, vagy katalizál. Az enzimek mindenféle biológiai reakció katalizálásában fontosak – az energiát igénylő és az energiát felszabadító reakciókban egyaránt. Térjünk vissza az enzimekről szóló fejezetre, ha emlékeztetőre van szükségünk ezzel a témával kapcsolatban.

Nézzük meg a cukor (egy szénhidrát) anyagcseréjét. Ez egy klasszikus példa az energiát felhasználó és előállító számos sejtfolyamat egyikére. Az élőlények a cukrokat fő energiaforrásként fogyasztják, mivel a cukormolekulák kötéseikben nagy mennyiségű energia van elraktározva. Többnyire a fotoszintetizáló szervezetek, például a növények állítják elő ezeket a cukrokat. A fotoszintézis során a növények (eredetileg a napfényből származó) energiát használnak fel a szén-dioxid gáz (CO2) cukormolekulákká (például glükózzá: C6H12O6) való átalakítására. A növények szén-dioxidot fogyasztanak, és hulladéktermékként oxigént termelnek. Ez a reakció a következőképpen foglalható össze:

6CO2 + 6H2O->C6H12O6 + 6O2

Emlékezzünk vissza a kémiából, hogy a “CO2” rövidítés “egy szénatom kovalensen kötődik két oxigénatomhoz”. A víz, “H2O” két hidrogénatom kovalensen kötődik egy oxigénatomhoz. A “C6H12O6” pedig 6 szénatomot, 12 hidrogénatomot és 6 oxigénatomot tartalmaz, amelyek kovalens kötésben vannak egymással.

A glükóz szén-dioxidból és vízből történő előállításának folyamatához energiabefektetés szükséges, mivel a glükóz több energiát tartalmaz molekuláris kötéseiben, mint a szén-dioxid.

Az energiatároló molekulák, mint például a glükóz, ezzel szemben az energiájuk felhasználása érdekében lebontásra szorulnak. A fotoszintézishez képest fordított reakcióval foglalható össze az a reakció, amely a túléléshez oxigént igénylő sejtekben a cukormolekula energiáját betakarítja. Ebben a reakcióban az oxigén elfogy, és hulladéktermékként szén-dioxid szabadul fel. A reakció a következőképpen foglalható össze:

C6H12O6 + 6O2->6H2O + 6CO2

Mindkét reakció sok lépést tartalmaz.

A cukormolekulák előállításának és lebontásának folyamatai az anyagcsere-utak két példáját szemléltetik. Az anyagcsereút olyan kémiai reakciók sorozata, amely egy kiindulási molekulából kiindulva lépésről lépésre, anyagcsere-középtermékek sorozatán keresztül módosítja azt, és végül egy végterméket eredményez. A cukoranyagcsere példájában az első anyagcsere-útvonal a cukrot kisebb molekulákból szintetizálja, a másik útvonal pedig a cukrot kisebb molekulákra bontja.

Az oldalon található képek – eltérő megjelölés hiányában – az OpenStax által a CC-BY 4.0 licenc alatt állnak.

A szöveg adaptálva: OpenStax, Concepts of Biology. OpenStax CNX. 2016. május 18. http://cnx.org/contents/[email protected]