Metabolismul se referă la orice proces chimic care are loc în interiorul sau între celule. Există două tipuri de metabolism: anabolism, unde moleculele mai mici sunt sintetizate pentru a face altele mai mari; și catabolism, unde moleculele mai mari sunt descompuse în cele mai mici. Majoritatea reacțiilor chimice din celule necesită un catalizator pentru a începe. Enzimele, care sunt molecule mari de proteine găsite în organism, oferă catalizatorul perfect, deoarece pot schimba substanțele chimice din celule fără a se schimba singure.
Metabolismul explicat
Metabolismul este un termen general care se referă la orice proces celular care implică o reacție chimică. Glicoliza este un exemplu de proces celular catabolic; în acest proces, glucoza este descompusă în piruvat. Atunci când oxigenul și hidrogenul se combină pentru a forma apă la capătul lanțului de transport al electronilor, acesta este un exemplu de proces anabolic, în care moleculele mai mici se combină pentru a face o moleculă mai mare.
Enzime ca catalizatori
Majoritatea reacțiilor chimice din celule nu apar spontan. În schimb, au nevoie de un catalizator pentru a le începe. În multe cazuri, căldura poate fi un catalizator, dar acest lucru este ineficient, deoarece căldura nu poate fi aplicată moleculelor într-un mod controlat. Astfel, majoritatea reacțiilor chimice necesită interacțiunea cu o enzimă. Enzimele se leagă cu reactanți anumiți până când apare reacția chimică, apoi se eliberează. Enzimele în sine nu sunt modificate de reacția chimică.
Model Lock-and-Key
Enzimele nu se leagă fără discriminare de molecule; în schimb, fiecare enzimă este proiectată să se lege numai de o anumită moleculă, cunoscută sub numele de substrat. Pe substrat, există un grup pliat de lanțuri polipeptidice, care formează o canelură. Enzima corectă va avea un grup similar de lanțuri polipeptidice, permițându-i să se lege de substrat. Alte enzime vor conține lanțuri polipeptidice care nu se potrivesc.
În 1894, omul de știință Emil Fischer a numit acest model modelul de blocare a cheii, deoarece enzima și substratul se potrivesc împreună ca o cheie într-o încuietoare. Potrivit unui pasaj despre metabolism publicat de Titan Education, acest lucru nu este în totalitate corect, deoarece unele enzime se separă inegal la sfârșitul procesului catalitic.
Exemplu
Un exemplu de enzimă care se potrivește modelului de blocare și cheie este sucrază. Sucrază conține lanțuri polipeptidice care îi permit să se lege de zaharoză. Odată ce zaharoza și zaharoza se leagă, acestea reacționează cu apa, iar zaharoza se descompune în glucoză și fructoză. Enzima este apoi eliberată și poate fi reutilizată pentru a descompune o altă moleculă de zaharoză.
Despărțire neuniformă
Lipaza pancreatică acționează ca un catalizator pentru descompunerea trigliceridelor. Spre deosebire de zaharoză, trigliceridele nu se descompun uniform în două molecule de substanțe diferite. În schimb, trigliceridele se descompun în două monogliceride și un acid gras.