Se llama metabolismo al conjunto de procesos bioquímicos que ocurren en un ser vivo. Se trata de miles de reacciones bioquímicas cada una de ellas catalizada por un enzima específico cuya misión es la adquisición de energía, la síntesis de las biomoléculas necesarias para el funcionamiento de la célula, el crecimiento y la eliminación de productos de desecho.
Aunque muy numerosas, las reacciones químicas que ocurren en las células poseen los mismos mecanismos que las reacciones estudiadas en química orgánica, además se pueden clasificar en unos pocos tipos de reacciones: sustitución nucleófila, eliminación, adición, isomerización y oxidación-reducción.

Reacciones de sustitución nucleófila
Son reacciones orgánicas en las que se reemplaza un átomo o grupo de átomos por otro. En esta reacción participa un sustrato, que posee un grupo saliente sobre un carbono con fuerte polaridad positiva. Dicho carbono será atacado por el nucleófilo, especie con pares libres y muy habitualmente con carga negativa. Como resultado se produce la sustitución del grupo saliente por el nucleófilo.

sustitucion nucleofila

Un ejemplo de este tipo de reacción es la formación de la glucosa-6-fosfato por ataque nucleófilo del -OH de la posición 6 de la glucosa sobre el fósforo del ATP, siendo el adenosín difosfato el grupo saliente.

glucosa atp

[1] Glucosa

[2] Adenosín trifosfato (ATP)

[3] Adenosín difosfato (ADP)

[4] Glucosa-6-fosfato

Otro ejemplo de reacción de sustitución es la hidrólisis del ATP, en la que se libera una importante cantidad de energía y sirve para impulsar una enorme diversidad de reacciones que requieren de aporte energético.

hidrolisis atp

[2] ATP

[3] ADP

[4] Fosfato inorgánico

Reacciones de eliminación
Son reacciones en las que se eliminan átomos de una molécula y se forma un doble enlace. Es muy frecuente la eliminación de grupos hidroxilo en forma de moléculas de agua, aunque también se pueden eliminar moléculas de amoniaco, aminas o alcoholes.

reacciones eliminacion

En el metabolismos de los hidratos de carbono nos encontramos con la eliminación de agua (deshidratación) del 2-fosfoglicerato [6] que lo transforma en el fosfoenolpiruvato [7].

fosfoglicerato fosfoenolpiruvato

Reacciones de adición
En las reacciones de adición dos moléculas se combinan para generar un nuevo producto. Una de las reacciones más frecuentes a nivel bioquímico es la adición de agua o hidratación de un alqueno para formar una alcohol. En el siguiente ejemplo se hidrata el fumarato a malato.

hidratacion fumarato malato

[8] Fumarato

[9] Malato

Reacciones de isomerización
Son reacciones en las que se producen reorganizaciones dentro de una molécula, pero sin ganancia ni pérdida de átomos. Un ejemplo es la isomerización entre aldosas y cetosas.

isomerizacion aldosa cetosa

[10] Aldosa

[11] Cetosa

Reacciones de oxidación-reducción
Son reacciones en las que dos sustancias intercambian electrones. La sustancia que cede los electrones se oxida, por tanto actúa como agente reductor. La sustancia que los acepta se reduce, por tanto actúa como agente oxidante.
Una forma sencilla de determinar si una molécula se oxida consiste en ver si gana oxígenos o pierde hidrógenos. Si pierde oxígens o gana hidrógenos la molécula se está reduciendo.

En la siguiente reacción el etanol se oxida a ácido acético.  En el proceso de oxidación se pierden hidrógenos y se ganan oxígenos.

oxidacion etanol acetico

[12] Etanol

[13] Ácido acético