Metabolizm odnosi się do dowolnego procesu chemicznego zachodzącego w obrębie lub pomiędzy komórkami. Istnieją dwa rodzaje metabolizmu: anabolizm, w którym mniejsze cząsteczki są syntetyzowane w celu uzyskania większych; i katabolizm, w którym większe cząsteczki są rozkładane na mniejsze. Większość reakcji chemicznych w komórkach wymaga katalizatora do rozpoczęcia. Enzymy, które są dużymi cząsteczkami białka znajdującymi się w organizmie, stanowią doskonały katalizator, ponieważ mogą zmieniać substancje chemiczne w komórkach bez zmiany samych siebie.
Wyjaśnienie metabolizmu
Metabolizm to termin ogólny odnoszący się do dowolnego procesu komórkowego, który obejmuje reakcję chemiczną. Glikoliza jest przykładem katabolicznego procesu komórkowego; w tym procesie glukoza jest rozkładana na pirogronian. Kiedy tlen i wodór łączą się, tworząc wodę na końcu łańcucha transportu elektronów, jest to przykład procesu anabolicznego, w którym mniejsze cząsteczki łączą się, tworząc większą.
Enzymy jako katalizatory
Większość reakcji chemicznych w komórkach nie zachodzi samoistnie. Zamiast tego potrzebują katalizatora, aby zacząć. W wielu przypadkach ciepło może być katalizatorem, ale jest to nieefektywne, ponieważ ciepła nie można nałożyć na cząsteczki w kontrolowany sposób. Tak więc większość reakcji chemicznych wymaga interakcji z enzymem. Enzymy wiążą się z określonymi reagentami aż do zajścia reakcji chemicznej, po czym uwalniają się. Same enzymy nie ulegają zmianie w wyniku reakcji chemicznej.
Model zamka i klucza
Enzymy nie wiążą się bezkrytycznie z cząsteczkami; zamiast tego każdy enzym ma wiązać się tylko z konkretną cząsteczką, znaną jako substrat. Na podłożu znajduje się złożona grupa łańcuchów polipeptydowych, które tworzą rowek. Prawidłowy enzym będzie miał podobną grupę łańcuchów polipeptydowych, co pozwoli mu związać się z substratem. Inne enzymy będą zawierać niepasujące łańcuchy polipeptydowe.
W 1894 roku naukowiec Emil Fischer nazwał ten model modelem zamka i klucza, ponieważ enzym i substrat pasują do siebie jak klucz w zamku. Według fragmentu dotyczącego metabolizmu opublikowanego przez Titan Education nie jest to do końca dokładne, ponieważ niektóre enzymy rozpadają się nierównomiernie pod koniec procesu katalitycznego.
Przykład
Jednym z przykładów enzymu pasującego do modelu zamka i klucza jest sacharaza. Sacharaza zawiera łańcuchy polipeptydowe umożliwiające jej wiązanie się z sacharozą. Po związaniu sacharozy i sacharozy reagują z wodą i sacharoza rozpada się na glukozę i fruktozę. Enzym jest następnie uwalniany i może być ponownie użyty do rozbicia innej cząsteczki sacharozy.
Nierówne zerwanie
Lipaza trzustkowa działa jak katalizator rozkładający triglicerydy. W przeciwieństwie do sacharozy trójglicerydy nie rozkładają się równomiernie na dwie cząsteczki różnych substancji. Zamiast tego trójglicerydy rozkładają się na dwa monoglicerydy i jeden kwas tłuszczowy.