Metabolismus označuje jakýkoli chemický proces probíhající v buňkách nebo mezi nimi. Existují dva typy metabolismu: anabolismus, kdy se syntetizují menší molekuly, aby se vytvořily větší; a katabolismus, kdy se větší molekuly rozkládají na menší. Většina chemických reakcí v buňkách vyžaduje ke spuštění katalyzátor. Enzymy, které jsou velkými bílkovinnými molekulami nacházejícími se v těle, poskytují dokonalý katalyzátor, protože mohou měnit chemické látky v buňkách, aniž by se samy měnily.
Metabolismus vysvětlen
Metabolismus je zastřešující termín označující jakýkoli buněčný proces, který zahrnuje chemickou reakci. Glykolýza je příkladem katabolického buněčného procesu; v tomto procesu se glukóza rozkládá na pyruvát. Když se kyslík a vodík spojí a vytvoří vodu na konci řetězce transportu elektronů, je to příklad anabolického procesu, kdy se menší molekuly spojí a vytvoří větší molekulu.
Enzymy jako katalyzátory
Většina chemických reakcí v buňkách neprobíhá spontánně. Místo toho potřebují katalyzátor, který by jim pomohl začít. V mnoha případech může být teplo katalyzátorem, ale to je neúčinné, protože teplo nelze aplikovat na molekuly kontrolovaným způsobem. Většina chemických reakcí tedy vyžaduje interakci s enzymem. Enzymy se vážou s konkrétními reaktanty, dokud nedojde k chemické reakci, poté se uvolní. Samotné enzymy se chemickou reakcí nemění.
Model zámku a klíče
Enzymy se neváží bez rozdílu na molekuly; místo toho je každý enzym navržen tak, aby se vážil pouze na určitou molekulu, známou jako substrát. Na substrátu je složená skupina polypeptidových řetězců, které tvoří rýhu. Správný enzym bude mít podobnou skupinu polypeptidových řetězců, což mu umožní vázat se na substrát. Jiné enzymy budou obsahovat polypeptidové řetězce, které se neshodují.
V roce 1894 vědec Emil Fischer nazval tento model modelem zámku a klíče, protože enzym a substrát do sebe zapadají jako klíč v zámku. Podle pasáže o metabolismu publikované Titan Education to není úplně přesné, protože některé enzymy se na konci katalytického procesu rozpadají nerovnoměrně.
Příklad
Jedním příkladem enzymu vhodného pro model zámku a klíče je sacharáza. Sucrase obsahuje polypeptidové řetězce, které jí umožňují vázat se na sacharózu. Jakmile se sacharáza a sacharóza naváže, reagují s vodou a sacharóza se rozpadne na glukózu a fruktózu. Enzym se poté uvolní a lze jej znovu použít k rozložení další molekuly sacharózy.
Nerovnoměrný rozchod
Pankreatická lipáza působí jako katalyzátor k odbourávání triglyceridů. Na rozdíl od sacharózy se triglyceridy nerozkládají rovnoměrně na dvě molekuly různých látek. Místo toho se triglyceridy rozpadají na dva monoglyceridy a jednu mastnou kyselinu.