Metabolizmus označuje akýkoľvek chemický proces prebiehajúci v bunkách alebo medzi nimi. Existujú dva typy metabolizmu: anabolizmus, pri ktorom sa syntetizujú menšie molekuly, aby sa vytvorili väčšie; a katabolizmus, pri ktorom sa väčšie molekuly rozkladajú na menšie. Väčšina chemických reakcií v bunkách vyžaduje na začiatok katalyzátor. Enzýmy, ktoré sú veľkými proteínovými molekulami nachádzajúcimi sa v tele, poskytujú dokonalý katalyzátor, pretože môžu meniť chemické látky v bunkách bez toho, aby sa menili samy.
Metabolizmus vysvetlený
Metabolizmus je zastrešujúci pojem označujúci akýkoľvek bunkový proces, ktorý zahŕňa chemickú reakciu. Glykolýza je príkladom katabolického bunkového procesu; v tomto procese sa glukóza štiepi na pyruvát. Keď sa kyslík a vodík spoja a na konci reťazca transportu elektrónov vytvoria vodu, je to príklad anabolického procesu, pri ktorom sa menšie molekuly spoja a vytvoria väčšiu molekulu.
Enzýmy ako katalyzátory
Väčšina chemických reakcií v bunkách nenastáva spontánne. Namiesto toho potrebujú katalyzátor, ktorý ich naštartuje. V mnohých prípadoch môže byť teplo katalyzátorom, čo je však neúčinné, pretože teplo nie je možné aplikovať na molekuly kontrolovaným spôsobom. Väčšina chemických reakcií teda vyžaduje interakciu s enzýmom. Enzýmy sa viažu s konkrétnymi reaktantmi, kým nedôjde k chemickej reakcii, potom sa uvoľnia. Samotné enzýmy sa chemickou reakciou nemenia.
Model zámku a kľúča
Enzýmy sa neviažu bez rozdielu na molekuly; namiesto toho je každý enzým navrhnutý tak, aby sa viazal iba na konkrétnu molekulu, známu ako substrát. Na substráte je zložená skupina polypeptidových reťazcov, ktoré tvoria ryhu. Správny enzým bude mať podobnú skupinu polypeptidových reťazcov, čo mu umožní viazať sa na substrát. Ostatné enzýmy budú obsahovať polypeptidové reťazce, ktoré sa nezhodujú.
V roku 1894 nazval vedec Emil Fischer tento model modelom zámku a kľúča, pretože enzým a substrát do seba zapadli ako kľúč v zámku. Podľa pasáže o metabolizme, ktorú zverejnil Titan Education, to nie je úplne presné, pretože niektoré enzýmy sa na konci katalytického procesu rozpadajú nerovnomerne.
Príklad
Jedným príkladom enzýmu, ktorý zapadá do modelu zámku a kľúča, je sacharáza. Sucrase obsahuje polypeptidové reťazce, ktoré jej umožňujú viazať sa na sacharózu. Len čo sa sacharóza a sacharóza viažu, reagujú s vodou a sacharóza sa rozkladá na glukózu a fruktózu. Enzým sa potom uvoľní a môže sa znovu použiť na štiepenie ďalšej molekuly sacharózy.
Nerovnomerný rozchod
Pankreatická lipáza pôsobí ako katalyzátor štiepenia triglyceridov. Na rozdiel od sacharózy sa triglyceridy nerozkladajú rovnomerne na dve molekuly rôznych látok. Namiesto toho sa triglyceridy rozkladajú na dva monoglyceridy a jednu mastnú kyselinu.