Metabolizm organizmu jest sumą wszystkich reakcji chemicznych, które zachodzą w organizmie. Te reakcje chemiczne dzielą się na dwie podstawowe kategorie:

• Anabolizm: budowanie polimerów (dużych cząsteczek, których potrzebuje komórka).
• Katabolizm: rozbijanie polimerów w celu uwolnienia energii.

To oznacza, że metabolizm składa się z syntezy (anabolizm) i degradacji (katabolizm) (rysunek 1).

Ważne jest, aby wiedzieć, że reakcje chemiczne szlaków metabolicznych nie zachodzą same z siebie. Każdy etap reakcji jest ułatwiany, lub katalizowany, przez białko zwane enzymem. Enzymy są ważne dla katalizowania wszystkich typów reakcji biologicznych – zarówno tych, które wymagają energii, jak i tych, które ją uwalniają. Odnieś się z powrotem do rozdziału o enzymach, jeśli potrzebujesz przypomnienia na ten temat.

Rozważ metabolizm cukru (węglowodanu). Jest to klasyczny przykład jednego z wielu procesów komórkowych, które wykorzystują i produkują energię. Żywe istoty spożywają cukry jako główne źródło energii, ponieważ cząsteczki cukru mają dużo energii zmagazynowanej w swoich wiązaniach. Większość organizmów fotosyntetyzujących, takich jak rośliny, produkuje te cukry. Podczas fotosyntezy rośliny wykorzystują energię (pochodzącą ze światła słonecznego) do przekształcenia dwutlenku węgla (CO2) w cząsteczki cukru (takie jak glukoza: C6H12O6). Zużywają dwutlenek węgla i produkują tlen jako produkt odpadowy. Reakcja ta jest podsumowana jako:

6CO2 + 6H2O->C6H12O6 + 6O2

Przypomnij sobie z chemii, że skrót „CO2” oznacza „jeden atom węgla związany kowalencyjnie z dwoma atomami tlenu”. Woda, „H2O” to dwa atomy wodoru związane kowalencyjnie z jednym atomem tlenu. A „C6H12O6” ma 6 atomów węgla, 12 atomów wodoru i 6 atomów tlenu, które są kowalencyjnie połączone razem.

Proces wytwarzania glukozy z dwutlenku węgla i wody wymaga nakładu energii, aby postępować, ponieważ glukoza zawiera więcej energii w swoich wiązaniach molekularnych niż dwutlenek węgla.

W przeciwieństwie do tego, cząsteczki magazynujące energię, takie jak glukoza, są zużywane, aby zostać rozłożone w celu wykorzystania ich energii. Reakcja, która zbiera energię z cząsteczki cukru w komórkach wymagających tlenu do przeżycia może być podsumowana przez reakcję odwrotną do fotosyntezy. W tej reakcji tlen jest zużywany, a dwutlenek węgla jest uwalniany jako produkt odpadowy. Reakcja ta jest podsumowana jako:

C6H12O6 + 6O2->6H2O + 6CO2

Obydwie te reakcje obejmują wiele etapów.

Procesy wytwarzania i rozkładu cząsteczek cukru ilustrują dwa przykłady szlaków metabolicznych. Ścieżka metaboliczna to seria reakcji chemicznych, która bierze cząsteczkę wyjściową i modyfikuje ją, krok po kroku, przez serię pośredników metabolicznych, w końcu dając produkt końcowy. W przykładzie metabolizmu cukru, pierwsza ścieżka metaboliczna syntetyzuje cukier z mniejszych cząsteczek, a druga ścieżka rozkłada cukier na mniejsze cząsteczki.

Jeśli nie zaznaczono inaczej, obrazy na tej stronie są na licencji CC-BY 4.0 przez OpenStax.

Tekst zaadaptowany z: OpenStax, Concepts of Biology. OpenStax CNX. May 18, 2016 http://cnx.org/contents/[email protected]

.