Het metabolisme van een organisme is de som van alle chemische reacties die in het organisme plaatsvinden. Deze chemische reacties vallen uiteen in twee basiscategorieën:

• Anabolisme: het opbouwen van polymeren (grote moleculen die de cel nodig heeft).
• Catabolisme: het afbreken van polymeren om energie vrij te maken.

Dit betekent dat de stofwisseling bestaat uit synthese (anabolisme) en afbraak (katabolisme) (figuur 1).

Het is belangrijk te weten dat de chemische reacties van metabolische routes niet vanzelf plaatsvinden. Elke reactiestap wordt vergemakkelijkt, of gekatalyseerd, door een eiwit dat een enzym wordt genoemd. Enzymen zijn belangrijk voor het katalyseren van alle soorten biologische reacties – zowel die waarbij energie nodig is als die waarbij energie vrijkomt. Raadpleeg het hoofdstuk over enzymen als u dit onderwerp nog eens op een rijtje wilt zetten.

Overweeg het metabolisme van suiker (een koolhydraat). Dit is een klassiek voorbeeld van een van de vele cellulaire processen die energie gebruiken en produceren. Levende wezens verbruiken suikers als een belangrijke energiebron, omdat suikermoleculen een grote hoeveelheid energie in hun bindingen hebben opgeslagen. Voor het grootste deel produceren fotosynthetiserende organismen zoals planten deze suikers. Tijdens de fotosynthese gebruiken planten energie (oorspronkelijk afkomstig van zonlicht) om kooldioxidegas (CO2) om te zetten in suikermoleculen (zoals glucose: C6H12O6). Ze verbruiken kooldioxide en produceren zuurstof als afvalproduct. Deze reactie wordt samengevat als:

6CO2 + 6H2O->C6H12O6 + 6O2

Herinner u uit de scheikunde dat de afkorting “CO2” betekent “één koolstofatoom covalent gebonden aan twee zuurstofatomen”. Water, “H2O” is twee waterstofatomen die covalent gebonden zijn aan één zuurstofatoom. En “C6H12O6” heeft 6 koolstofatomen, 12 waterstofatomen, en 6 zuurstofatomen die covalent aan elkaar gebonden zijn.

Het proces om glucose te produceren uit kooldioxide en water vereist een energie-input om door te gaan, omdat glucose meer energie in zijn moleculaire bindingen bevat dan kooldioxide.

In tegenstelling daarmee worden energie-opslagmoleculen zoals glucose verbruikt om te worden afgebroken om hun energie te gebruiken. De reactie waarbij de energie van een suikermolecuul wordt geoogst in cellen die zuurstof nodig hebben om te overleven, kan worden samengevat met de omgekeerde reactie van de fotosynthese. Bij deze reactie wordt zuurstof verbruikt en komt kooldioxide vrij als afvalproduct. De reactie is samen te vatten als:

C6H12O6 + 6O2->6H2O + 6CO2

Beide reacties omvatten vele stappen.

De processen van het maken en afbreken van suikermoleculen illustreren twee voorbeelden van metabole routes. Een metabole route is een reeks chemische reacties die een startmolecuul neemt en het stap voor stap wijzigt via een reeks metabole tussenproducten, waarbij uiteindelijk een eindproduct wordt verkregen. In het voorbeeld van het suikermetabolisme synthetiseert de eerste stofwisselingsroute suiker uit kleinere moleculen, en breekt de andere stofwisselingsroute suiker af in kleinere moleculen.

Niet anders vermeld, zijn de afbeeldingen op deze pagina gelicenseerd onder CC-BY 4.0 door OpenStax.

Tekst aangepast van: OpenStax, Concepts of Biology. OpenStax CNX. 18 mei 2016 http://cnx.org/contents/[email protected]