En organisms metabolism är summan av alla kemiska reaktioner som sker i organismen. Dessa kemiska reaktioner kan delas in i två grundläggande kategorier:
- Anabolism: bygger polymerer (stora molekyler som cellen behöver).
- Katabolism: bryter ner polymerer för att frigöra energi.
Detta innebär att ämnesomsättningen består av syntes (anabolism) och nedbrytning (katabolism) (figur 1).
Det är viktigt att veta att de kemiska reaktionerna i metaboliska vägar inte sker på egen hand. Varje reaktionssteg underlättas, eller katalyseras, av ett protein som kallas enzym. Enzymer är viktiga för att katalysera alla typer av biologiska reaktioner – både de som kräver energi och de som frigör energi. Se tillbaka till kapitlet om enzymer om du behöver en påminnelse om detta ämne.
Tänk på ämnesomsättningen av socker (en kolhydrat). Detta är ett klassiskt exempel på en av de många cellprocesser som använder och producerar energi. Levande varelser konsumerar sockerarter som en viktig energikälla, eftersom sockermolekyler har en stor mängd energi lagrad i sina bindningar. För det mesta är det fotosyntetiserande organismer som växter som producerar dessa sockerarter. Under fotosyntesen använder växter energi (ursprungligen från solljus) för att omvandla koldioxid (CO2) till sockermolekyler (som glukos: C6H12O6). De förbrukar koldioxid och producerar syre som en avfallsprodukt. Denna reaktion sammanfattas som:
6CO2 + 6H2O->C6H12O6 + 6O2
Hålls i minnet från kemin att förkortningen ”CO2” betyder ”en kolatom kovalent bunden till två syreatomer”. Vatten, ”H2O”, är två väteatomer kovalent bundna till en syreatom. Och ”C6H12O6” har 6 kolatomer, 12 väteatomer och 6 syreatomer som är kovalent bundna till varandra.
Processen att producera glukos från koldioxid och vatten kräver en energitillförsel för att fortsätta eftersom glukos innehåller mer energi i sina molekylbindningar än vad koldioxid gör.
Däremot förbrukas energilagringsmolekyler som glukos för att brytas ner för att använda sin energi. Reaktionen som skördar energin i en sockermolekyl i celler som kräver syre för att överleva kan sammanfattas med den omvända reaktionen till fotosyntesen. I denna reaktion förbrukas syre och koldioxid frigörs som en avfallsprodukt. Reaktionen sammanfattas som:
C6H12O6 + 6O2->6H2O + 6CO2
Båda dessa reaktioner omfattar många steg.
Processerna för att tillverka och bryta ner sockermolekyler illustrerar två exempel på metaboliska vägar. En metabolisk väg är en serie kemiska reaktioner som tar en startmolekyl och modifierar den stegvis genom en rad metaboliska intermediärer för att slutligen ge en slutprodukt. I exemplet med sockermetabolism syntetiserade den första metaboliska vägen socker från mindre molekyler och den andra vägen bröt ner socker till mindre molekyler.
Om inte annat anges är bilderna på den här sidan licensierade under CC-BY 4.0 av OpenStax.
Texten är anpassad från: OpenStax, Concepts of Biology. OpenStax CNX. Maj 18, 2016 http://cnx.org/contents/[email protected]