Metabolia tarkoittaa mitä tahansa kemiallista prosessia, joka tapahtuu solujen sisällä tai välillä. Aineenvaihduntaa on kahta tyyppiä: anabolia, jossa syntetisoidaan pienempiä molekyylejä suurempien muodostamiseksi; ja katabolia, jossa suuremmat molekyylit hajotetaan pienemmiksi. Suurin osa solujen kemiallisista reaktioista vaatii katalyytin aloittamiseksi. Entsyymit, jotka ovat kehossa olevia suuria proteiinimolekyylejä, tarjoavat täydellisen katalysaattorin, koska ne voivat vaihtaa solujen kemikaaleja muuttamatta itseään.
Aineenvaihdunta selitetty
Aineenvaihdunta on sateenvarjo, joka viittaa mihin tahansa soluprosessiin, johon liittyy kemiallinen reaktio. Glykolyysi on esimerkki katabolisesta soluprosessista; tässä prosessissa glukoosi hajotetaan pyruvaatiksi. Kun happi ja vety yhdistyvät muodostaen vettä elektroninsiirtoketjun päässä, se on esimerkki anabolisesta prosessista, jossa pienemmät molekyylit yhdistyvät muodostaen suuremman molekyylin.
Entsyymit katalyytteinä
Suurin osa solujen kemiallisista reaktioista ei tapahdu spontaanisti. Sen sijaan he tarvitsevat katalysaattorin saadakseen heidät alkuun. Monissa tapauksissa lämpö voi olla katalysaattori, mutta tämä on tehotonta, koska lämpöä ei voida käyttää molekyyleihin hallitusti. Siten useimmat kemialliset reaktiot edellyttävät vuorovaikutusta entsyymin kanssa. Entsyymit sitoutuvat tiettyihin reagensseihin, kunnes kemiallinen reaktio tapahtuu, ja vapauta sitten itsensä. Kemialliset reaktiot eivät itse muuta entsyymejä.
Lukko ja avain -malli
Entsyymit eivät sitoudu erotuksetta molekyyleihin; sen sijaan kukin entsyymi on suunniteltu sitoutumaan vain tiettyyn molekyyliin, joka tunnetaan substraattina. Substraatilla on taitettu ryhmä polypeptidiketjuja, jotka muodostavat uran. Oikealla entsyymillä on samanlainen polypeptidiketjujen ryhmä, joka antaa sen sitoutua substraattiin. Muut entsyymit sisältävät polypeptidiketjuja, jotka eivät sovi yhteen.
Vuonna 1894 tiedemies Emil Fischer kutsui tätä mallia lukko ja avain -malliksi, koska entsyymi ja substraatti sopivat yhteen kuin avain lukossa. Titan Educationin julkaiseman aineenvaihduntaa koskevan osan mukaan tämä ei ole täysin tarkka, koska jotkut entsyymit hajoavat epätasaisesti katalyyttisen prosessin lopussa.
Esimerkki
Yksi esimerkki lukon ja avaimen malliin sopivasta entsyymistä on sakkaroosi. Sakkaroosi sisältää polypeptidiketjuja, jotka antavat sen sitoutua sakkaroosiin. Kun sakkaroosi ja sakkaroosi sitoutuvat, ne reagoivat veden kanssa ja sakkaroosi hajoaa glukoosiksi ja fruktoosiksi. Sitten entsyymi vapautuu ja sitä voidaan käyttää toisen sakkaroosimolekyylin hajottamiseksi.
Epätasainen hajoaminen
Haiman lipaasi toimii katalysaattorina triglyseridien hajottamiseksi. Toisin kuin sakkaroosi, triglyseridit eivät hajoa tasaisesti kahteen eri aineiden molekyyliin. Sen sijaan triglyseridit hajoavat kahdeksi monoglyseridiksi ja yhdeksi rasvahapoksi.