אם משקלכם לא השתנה בחודש האחרון, נדמה שבגופכם כמעט לא קרה דבר. אלא שבכל אחד מימי החודש הזה פורקו בגופכם כ־300 גרם חלבון ונבנו כ־300 גרם חלבון חדש. היציבות שאתם רואים במאזניים אינה שקט כימי, אלא תוצאה של שני זרמים מנוגדים שעוצמתם כמעט שווה.

כלל התגובות הכימיות המתרחשות בתא נקרא חִלּוּף חֳמָרִים (metabolism). התגובות האלה כמעט אינן מתרחשות בבידוד, אלא משורשרות למַסְלוּלִים מֶטָבּוֹלִיִּים (metabolic pathways): התוצר של תגובה אחת הוא המגיב של התגובה הבאה, וכל שלב בשרשרת מזורז על ידי אנזים ייעודי משלו. אם אנזים אחד במסלול חסר או פגום, המסלול נעצר בנקודה שלו, החומר שלפניו מצטבר, והתוצר הסופי אינו נוצר.

בתַּהֲלִיכֵי פֵּרוּק (catabolism) מולקולות גדולות מפורקות למולקולות קטנות יותר. פירוק של פולימר מתבצע בהִידְרוֹלִיזָה (hydrolysis): מולקולת מים מתפרקת, ורכיביה נקשרים לשני צדי הקשר שנשבר, כך שלכל קשר שמתפרק נצרכת מולקולת מים אחת. עמילן ← מולטוז ← גלוקוז הוא רצף כזה. תהליכי פירוק משחררים אנרגיה, מפני שהתוצרים דלים באנרגיה כימית מן המגיבים: חמצון מלא של מול אחד גלוקוז, 180 גרם, לפחמן דו־חמצני ולמים משחרר כ־2,870 קילו־ג'אול.

בתַּהֲלִיכֵי בְּנִיָּה (anabolism) הכיוון הפוך. מונומרים מחוברים לפולימרים בתגובת קוֹנְדֶּנְסַצְיָה (condensation), ולכל קשר שנוצר משתחררת מולקולת מים אחת. תהליכים אלה צורכים אנרגיה, כי התוצר עשיר באנרגיה כימית מן המגיבים. לצד שני אלה קיימים תהליכי שינוי, שבהם גודל המולקולה כמעט אינו משתנה אבל זהותה כן: המרת חומצת אמינו אחת לאחרת, או המרת האמוניה הרעילה שנוצרת בפירוק חלבונים לאוריאה בתאי הכבד.

שני הכיוונים אינם מנותקים זה מזה. האנרגיה המשתחררת בפירוק אינה עוברת ישירות לתהליכי הבנייה, אלא נאגרת בתרכובת מתווכת, אָדֵנוֹזִין תְּלַת־זַרְחָתִי (ATP), ומשוחררת ממנה במקום ובזמן שבהם היא נדרשת: תהליכי פירוק ← ATP ← תהליכי בנייה. פירוק מול אחד של ATP משחרר בתנאי תקן כ־30.5 קילו־ג'אול. חלק מן האנרגיה שהשתחררה בפירוק אינו נאגר כלל אלא מתפזר כחום, וזהו מקורו של חום הגוף. מכאן שגם גוף שאינו גדל ואינו נע חייב לפרק חומרים ברציפות רק כדי לתחזק את עצמו.

מה תפקיד המיטוכונדריון בתא?