Az anyagcsere minden olyan kémiai folyamatra utal, amely a sejteken belül vagy között zajlik. Az anyagcserének két típusa van: anabolizmus, ahol kisebb molekulákat szintetizálnak nagyobbak előállítására; és katabolizmus, ahol a nagyobb molekulákat kisebbekre bontják. A sejteken belüli kémiai reakciók többségéhez katalizátor szükséges az induláshoz. Az enzimek, amelyek a szervezetben található nagy fehérjemolekulák, tökéletes katalizátort biztosítanak, mivel megváltoztathatják a sejtekben lévő kémiai anyagokat anélkül, hogy önmagukat megváltoztatnák.
Az anyagcsere magyarázata
A metabolizmus minden olyan sejtfolyamatra utaló kifejezés, amely kémiai reakcióval jár. A glikolízis a katabolikus sejtes folyamat példája; ebben a folyamatban a glükózt piruvátra bontják. Ha az oxigén és a hidrogén egyesülve víz képződik az elektrontranszportlánc végén, ez egy példa egy anabolikus folyamatra, ahol a kisebb molekulák együtt nagyobb molekulatá válnak.
Enzimek katalizátorként
A sejtekben a legtöbb kémiai reakció nem spontán történik. Ehelyett katalizátorra van szükségük a beinduláshoz. Sok esetben a hő katalizátor lehet, de ez nem hatékony, mert a hőt nem lehet kontrollált módon alkalmazni a molekulákra. Így a legtöbb kémiai reakcióhoz szükség van kölcsönhatásra egy enzimmel. Az enzimek addig kötődnek bizonyos reagensekhez, amíg a kémiai reakció meg nem történik, majd felszabadulnak. Magukat az enzimeket a kémiai reakció nem változtatja meg.
Lock-and-Key modell
Az enzimek nem kötődnek válogatás nélkül a molekulákhoz; ehelyett minden enzimet úgy terveztek, hogy csak egy adott molekulához, szubsztrátként ismert kötődjön. A hordozón a polipeptidláncok összehajtott csoportja található, amelyek hornyot képeznek. A megfelelő enzimnek a polipeptidláncok hasonló csoportja lesz, lehetővé téve a szubsztráthoz való kötődését. Más enzimek tartalmaznak polipeptidláncokat, amelyek nem egyeznek.
1894-ben Emil Fischer tudós ezt a modellt lock-and-key modellnek nevezte, mert az enzim és a szubsztrát úgy illeszkednek egymáshoz, mint egy kulcs a zárban. A Titan Education által közzétett, az anyagcseréről szóló rész szerint ez nem teljesen pontos, mert egyes enzimek a katalitikus folyamat végén egyenetlenül bomlanak fel.
Példa
A zár és kulcs modellbe illeszkedő enzim egyik példája a szacharáz. A szukráz polipeptidláncokat tartalmaz, amelyek lehetővé teszik a szacharózhoz való kötődését. A szacharóz és a szacharóz megkötése után vízzel reagálva a szacharóz glükózra és fruktózra bomlik. Az enzim ezután felszabadul, és újrafelhasználható egy másik szacharózmolekula lebontására.
Egyenetlen szakítás
A hasnyálmirigy-lipáz katalizátorként működik a trigliceridek lebontásában. A szacharózzal ellentétben a trigliceridek nem bomlanak fel egyenletesen két különböző anyag molekulájára. Ehelyett a trigliceridek két monogliceridre és egy zsírsavra bomlanak.