化学反応は、反応に入る1つまたは複数の物質から始まります。私たちの細胞や体組織に含まれる反応に入る物質は、基質と呼ばれます。化学反応によって生成される1つまたは複数の物質は生成物と呼ばれます。

化学反応は、左側に基質を配置し、右側に生成物を配置することにより、化学反応式で表されます。基質と生成物は、反応の方向とタイプを示す矢印（\（\ rightarrow \））で区切られています。たとえば、牛乳に含まれる糖である乳糖は、消化器系によって2つの小さな糖、ブドウ糖とガラクトースに分解されます。この反応では、ラクトースが基質であり、グルコースとガラクトースが生成物です。この反応の化学反応式は次のとおりです。

乳糖\（\ rightarrow \）ブドウ糖+ガラクトース

代謝とは、生体内で発生するすべての化学反応の合計を指します。人間の生理学で重要な化学反応には、合成（アナボリック）、分解（カタボリック）、交換の3つの主要なタイプがあります。

1. 合成反応（syn- =一緒; -thesis = “put 、place、set」）、2つ以上の基質分子が共有結合して、より大きな生成物分子を形成します。
   合成反応は、結合を形成するためにエネルギーを必要とします。合成反応は、多くの場合、A + B \として表されます。 （\ rightarrow \）AB、ここでAとBは基質、ABは生成物です。合成反応は、細胞内の同化作用または建設作用とも呼ばれます。
2. 分解反応（脱落） 、away = -composition = “まとめる、
   配置”）、大きな基質分子の成分間の共有結合が分解されて、小さな生成物分子が形成されます。分解反応は、基質の共有結合が破壊されるときにエネルギーを放出します。分解反応はしばしばAB \（\ rightarrow \）A + B;として表されます。ここで、ABは基質であり、AとBは生成物です。さまざまなタイプの分解反応は、消化、加水分解、分解、および分解反応と呼ばれることもあります。分解反応は、細胞内のすべての異化作用または分解活性の基礎です。
3. 交換反応では、共有結合が分解され、基質の成分が再配列されて生成されるように再形成されます。さまざまな製品。交換反応は、多くの場合、AB + CD \（\ rightarrow \）AC + BDとして表されます。この交換反応では、AとBの間、およびCとDの間の共有結合が切断されました。そして、AとC、およびBとDの間に新しい共有結合が形成されました。

一部の代謝反応は不可逆反応と呼ばれます。これは、
生成物を変更したり、基質に「反転」させたりすることができないことを意味します。これらの反応は、
A + B \（\ rightarrow \）Cのように単一の矢印で表されます。

例：

ブドウ糖+酸素\（\ rightarrow \）二酸化炭素+水

注：これは異化反応の一種です（より大きなブドウ糖分子が分解されます）人間などの動物細胞では、これは不可逆的な反応です。

他の代謝反応は可逆反応と呼ばれます。これは、反応が基質から進行できることを意味します。製品へ、または製品から基板へ。製品は、基板に戻すか、基板に「反転」させることができます。これらは、A + B \（\ leftrightarrow \）C + Dのように二重矢印で表されます。

例：

グリコーゲン+水\（\ leftrightarrow \）グルコース

注：細胞がエネルギーを必要とする場合、グリコーゲン（エネルギーとして使用されるより大きな分子）一部の細胞に貯蔵）は、より小さなグルコース分子に異化することができ、その後、さらに異化して細胞機能にエネルギーを提供することができます。細胞がそれほど多くのエネルギーを必要としないとき、またはブドウ糖レベルが非常に高いとき、グリコーゲンはより小さなブドウ糖分子から合成されます。たとえば、筋肉細胞は休息時にグリコーゲンを合成し、収縮時にグリコーゲンを異化させます。この可逆反応がどのように進行するかは、体のニーズによって異なります。

体内では、合成反応（小さな分子から大きな分子へ、エネルギーを必要とする）と分解反応（大きな分子から小さな分子へ、エネルギーを放出する）がしばしば関連していますそれぞれ水分子の形成と分解。脱水合成反応は、水を副産物とする合成反応の一種です。加水分解反応は、水を使用する分解反応の一種です。

図\（\ PageIndex {2}に示す脱水合成（de- = “off、remove”; hydrate = “water”）では\）、2つのモノマーは、一方がヒドロキシルイオン（-OH-）を、もう一方が水素イオン（-H +）を放出する反応で共有結合します。左側がモノマー1とモノマー2、右側が「共有結合で結合したモノマー」です。ここに示す製品はダイマーとも呼ばれます（di- = 2、mer = part）。OH -とH +が結合して水の分子を形成し、副産物として放出されます。これは、脱水合成中に水が生成されるため、混乱を招く可能性があります。大きい方の生成物は脱水されています（水を失いました）。

図\（\ PageIndex {2} \）脱水合成の例：2つのグルコース分子（基質矢印の左側）は共有結合を形成してマルトース分子（矢印の右側の生成物）を形成します。赤で示されているOH-とH +は互いに結合してH2Oを形成します（赤でも示されています）

図\（\ PageIndex {3} \）に示す加水分解反応では、（hydro- = “water”; -lysis = “breakdown、looseing、solution”）2つのモノマー間の共有結合が分割されます水素イオン（H +）の添加による一方に、ヒドロキシルイオン（OH-）をもう一方に。これらの2つのイオンは、水分子H2OをH +とOH-に分解することで発生します。二量体（左側の共有結合によって結合された単量体）が基質であり、右側の単量体1と単量体2が生成物です。

数百または数千の原子で構成される大きな分子は、高分子と呼ばれます。多くの高分子は、多くの真珠で構成されている真珠のネックレスと同様に、同じビルディングブロックの繰り返し単位で構成されています。ポリマー（poly- = “many”; meros = “part”）は、モノマーと呼ばれる多くの共有結合した小さな分子から組み立てられた長鎖の大きな有機分子（高分子）です。ポリマーは、長鎖の多くの繰り返しモノマーユニットで構成され、鎖間で分岐または架橋することもあります。

以前に特定された有機分子の4つのクラスのうち、炭水化物、脂質、タンパク質、および核酸の3つ多くの場合、より小さなモノマーサブユニットで作られたポリマーです（脂質はそうではありません）。たとえば、タンパク質は、アミノ酸と呼ばれる、共有結合した多くの小さな分子、モノマーでできたポリマーです。これらの各クラスについて、以下で詳しく説明します。

図\（\ PageIndex {3} \）2次元タンパク質インスリンのビュー。インスリンは、アミノ酸と呼ばれる共有結合したモノマーでできたポリマーです（緑色のボールとして表示されます）。