Metabolizam
Metabolizam (grč. μεταβολήσμός - metabolos = promjena) je biohemijski proces u kojem dolazi do mijenjanje hemijskih jedinjenja u živim organizmima i ćelijama. Metabolizam se dijeli na anabolizam odnosno biosintezu (stvaranje) kompleksnih organskih molekula i na katabolizam koji je obrnuti proces od anabolizma, a to je razlaganje složenih organskih jedinjenja u jednostavnije sastojke. Sveukupni biohemijski procesi u jednom organizmu se jednom riječju nazivaju metabolizam. Najveći uticaj u metabolizmu ima endokrini sistem. Metabolizam predstavlja određenu grupu hemijskih promjena kojima se održava život u ćelijama. Ove reakcije su katalizirane enzimima. One omogućavaju organizmima da rastu i da se reproduciraju, održe svoje strukture i odgovore na energetske utjecaje prirodne okoline. Naziv metabolizam se također može odnositi i na sve hemijske reakcije koje se odvijaju u živim organizmima, uključujuću varenje i prenos supstanci unutar i između različith ćelija. Skup hemijskih reakcija unutar ćelija naziva se intermedijarni metabolizam ili ćelijski metabolizam. Neorganske i organske supstance koje dospjevaju u ćeliju su podložne biohemijskim promjenama. Razlažu se unijete supstance, uz oslobađanje energije, a sinteziraju se nove koje ulaze u sastav ćelije, pri čemu se energija troši. Ćelijski metabolizam je temelj svih životnih aktivnosti - od jednoćelijskih do najsloženijih višećelijskih oblika života - čini mreža metaboličkih procesa, povezanih u uskladenu i dinamičnu cjelinu organizma. Uravnotežen sistem na ovoj razini je također uslov za održavanje homeostaze. U tom sistemu prometa materije i energije u ćeliji, veoma su važne redukcijske i oksidacijske reakcije, koje omogućavaju preobrazbu odgovarajućih molekula. Oksidacija molekula je posljedica gubitka elektrona iz nekog od njihovih atoma, dok je redukcija suprotan proces. Oksidacija i redukcija uzajmno su povezane i uslovljene reakcije, jer ako jedan atom otpušta elektrone, neki drugi ih mora primiti (pošto oni ne mogu postojati nezavisno). Prelazak elektrona iz jedne molekule u drugu praćen je oslobađanjem odgovarajućih količina energije. Stoga su oksidacija i redukcija posebno značajne u energetskom bilansu ćelije, kao svojevrsni pokazatelji intenziteta razgradnje postojećih supstanci (katabolizam) i izgradnje novih (anabolizam). Osnovni energetski izvori su organski spojevi. Oslobođena energija tokom oksidacijsko-redukcijskih (redoks) procesa u ćeliji može se iskoristiti jedino posredstvom posebnih molekula, koje su u stanju vezati relativno mnogo energije, a zatim je trošiti u odgovarajućim sintetskim procesima. U tom pogledu, najznačajnije molekule su adenozin trifosfata (ATP). To je nukleotidni derivat adenina, koji ima tri fosfatne skupine. Otpuštanjem jedne od njih, nastaje adenozin-difosfat (ADP), uz oslobađanje značajne količine energije. Adenozin-monofosfat (AMP) ima malo energije, a nastaje od ADP (gubitkom jedne fosfatne skupine). Međutim, on i ADP imaju veoma jak afinitet prema fosfatnoj kiselini pa je povratna reakcija brza i djelotvorna u smjeru: A M P {\displaystyle AMP} + P {\displaystyle P} (+ energija) → A D P {\displaystyle ADP} + P {\displaystyle P} (+ energija) → A T P {\displaystyle ATP} . Utrošena energija na oba koraka iznosi 29,3 kJ/mol. Prema tomne, u vezamna fosfatne grupe i adenina deponira se odgovarajuća količina energije, koja se obrnutim slijedom reakcija veoma lahko oslobađa i iskorištava u ćelijskom metabolizmu. Pored toga, na intenzitet ćelijskog metabolizma posebno utiče prostorni raspored enzima koji pokreću i usaglašavaju sve stupnjeve reakcije u ćeliji, te funkcionalnost pojedinih ćelijskih organela i struktura. Proces fotosinteze je jedan od najilustrativnijih primjera anaboličkih procesa u živom svijetu.