代謝
これらのモデルは、経路や代謝産物データなどの古典的な手法によるデータと、プロテオミクスやDNAマイクロアレイ研究による遺伝子発現データを組み合わせた場合に、特に有効である。これらの技術により、ヒトの代謝モデルが作成され、今後の創薬や生化学研究の指針になると期待される。さらに、これらのモデルは、ヒトの病気を共通のタンパク質や代謝産物を持つグループに分類するためのネットワーク解析に利用されている。
細菌の代謝ネットワークは、蝶ネクタイ型の組織構造(英語版)の顕著な例を示し、幅広い種類の栄養素を取り込み、少数の中間的な共通通貨分子を用いて、多様な生成物や複雑な高分子を作り出すことができる構造となっている。
代謝ネットワークに関する知識は、代謝工学(英語版)の分野にも応用されている。この分野では、酵母、植物、細菌などの生物を、遺伝子工学的に改変して、バイオテクノロジーにおける有用性を高め、抗生物質などの医薬品や1,3-プロパンジオール、シキミ酸などの工業化学物質の生産を支援する。これらの遺伝子組み換えは、通常、生産エネルギー消費の削減、製品収率の向上、廃棄物の発生を押さえることを目的として行われる。
ヌクレオチドは、アミノ酸、二酸化炭素、そしてギ酸から合成されるが、その合成経路は大量の代謝エネルギーを必要とする。そのため、ほとんどの生物は、合成前のヌクレオチドを回収する効率的なシステムを備えている。プリン塩基は、リボースに塩基が結合したヌクレオシドとして合成される。アデニンとグアニンはともに、アミノ酸のグリシン、グルタミン、アスパラギン酸の原子と、補酵素のテトラヒドロ葉酸から転移したギ酸を用いて合成される前駆体ヌクレオシドのイノシン一リン酸から作られる。一方、ピリミジン塩基は、グルタミンとアスパラギン酸から作られるオロト酸から合成される。
代謝(たいしゃ、英: metabolism)とは、生物の生存と機能に不可欠な一連の化学反応である。代謝の主な機能は大きく3つあり、食物を細胞プロセスを実行するためのエネルギーに変換すること、食物をタンパク質、脂質、核酸および一部の炭水化物の合成に必要な構成成分に変換すること、そして代謝廃棄物(英語版)を排出することである。酵素が触媒するこれらの反応によって生物は成長し、繁殖し、構造を維持し、環境に対応することができる。また、代謝という言葉は、消化、細胞内外・細胞間の物質輸送など、生体内で起こるすべての化学反応の全体を指すこともある。この文脈において、上記のような細胞内で起こる一連の反応を中間代謝(英: intermediary metabolism)と呼ぶ。
代謝反応は、化合物の分解を伴う異化作用(例:細胞呼吸によるグルコースからピルビン酸への変換)と、化合物(タンパク質、糖質、脂質、核酸など)の合成を伴う同化作用(生合成ともいう)に大別される。一般に、異化作用はエネルギーを放出し、同化作用はエネルギーを消費する。
代謝経路は、ある化学物質が別の化学物質に変換される一連の化学反応で、それぞれの段階は特定の酵素によって促進される。酵素は、エネルギーを必要とし、自然には起こらない望ましい反応を、エネルギーを放出する自発的な反応(英語版)と結びつける(英語版)ことで、生物が推進することを可能にするため、極めて重要な役割を担っている。
呼吸測定(英語版) - 生物の代謝率を推定するための熱産生の間接的な測定手法(熱量測定法)
河川代謝(英語版) - 水生生態系内でエネルギーがどのように作成され、使用されるかを定量化する概念
硫黄代謝(英語版) - 生物による硫黄の還元、酸化の経路
食事誘発性熱産生(英語版) - 食品を使用および保管するための処理コストによる基礎代謝率を超えるエネルギー消費
都市代謝(英語版) - 都市内の物質とエネルギーの流れの記述と分析のためのモデル
水代謝(英語版) - 浸透圧調節と行動によって生体内の水分量を制御する必要がある生体の恒常性の側面
オーバーフロー代謝(英語版) - 細胞が呼吸経路を使わずにグルコースなど成長基質を不完全に酸化すること
腫瘍代謝(英語版) -発癌および腫瘍状態への進行を伴う細胞で発生する代謝変化に着目した研究分野
Reactome(英語版) - 生物学的経路の無料のオンラインデータベース
KEGG - ゲノム、生物経路、疾患、薬剤、化学物質などを扱うデータベースの集合体