Aineenvaihduntaprosessi

Aineenvaihduntaprosessi kattaa kaikki elävän aineen kemialliset reaktiot, joilla ravintoaineet pilkotaan ja rakennetaan uudestaan, energiaa vapautuu ja rakennusaineita syntetisoidaan. Se ylläpitää solujen toimintaa, mahdollistaa kasvun ja kudosten korjaamisen sekä jätteen poistamisen. Aineenvaihduntaa jakaa kahteen päähaaraan: katabolisiin (hajottaviin) ja anabolisisiin (rakentaviin) reitteihin, joiden yhteispeli ylläpitää solujen energiatasapainoa.

Kataboliset reaktiot purkavat suurempia molekyylejä pienemmiksi ja vapauttavat energiaa. Keskeisiä esimerkkejä ovat glykolyysi, sitruunahappokierron (Krebsin kierto) sekä oksidatiivinen fosforylaatio. Rasvojen ja proteiinien palaminen sekä muita hajoamisreaktioita käytetään energian tuottamiseen. Näissä reaktioissa syntyy ATP:tä, ja elektroninsiirtoketjussa siirtyneet elektronit muodostavat NADH- ja FADH2-molekyylejä, joita käytetään energiantuotantoon.

Anaboliset reaktiot rakentavat monimutkaisempia molekyylejä pienemmistä osista ja vaativat energiaa. Esimerkkejä ovat proteiinien, nukleotidien, rasvojen ja polysakkaridien synteesi. Anabolia käyttää usein ATP:tä sekä NADPH:ta energiaa rakentamiseen sekä redox-kantaa varten.

Säätely ja solujen organisointi: Aineenvaihduntaa ohjaavat entsyymit, hormonit ja solun energiantarve. Allosteerinen säätely, fosforylaatio ja geenitasoinen kontrolli vaikuttavat kunkin reitin kulkuun. Mitokondriot ovat keskeisiä energiantuotannossa, ja soluyhteys säätelee reittien toteutumista. Perusaineenvaihdunnan nopeuteen vaikuttavat ikä, sukupuoli, lihasmassa sekä kilpirauhashormonien taso.

Eri eliöt sekä ympäristöt tuottavat erilaisia aineenvaihduntaprosesseja. Kasveilla fotosynteesi muuntaa valon kemialliseksi energiaksi ja rakennusaineiksi; eläinten ja mikrobien aineenvaihdunta sovitetaan hapen saatavuuteen sekä ympäristön oloihin. Hapetonta tai alhaisen hapen tilanteessa metabolia voi siirtyä anaerobisiin reaktioihin. Aineenvaihdunta ylläpitää homeostaasia ja sopeutumista elinympäristöön.