Las reacciones químicas que le permiten a un organismo realizar sus actividades, crecer, moverse, mantenerse y repararse a sí mismo; reproducirse; y responder a estímulos, constituyen su metabolismo.
El metabolismo es la suma de todas las actividades químicas que ocurren en un organismo. El metabolismo de un organismo consiste en muchas series de reacciones químicas, o rutas metabólicas que se cruzan. El anabolismo y el catabolismo son las dos principales rutas del metabolismo. El anabolismo incluye las diversas rutas en las que se sintetizan moléculas complejas a partir de sustancias más simples, como la unión de aminoácidos para formar proteínas. El catabolismo incluye las rutas en las que grandes moléculas se dividen en moléculas más pequeñas, como en la degradación de almidón para formar monosacáridos.
Esos cambios no sólo implican alteraciones en la organización atómica sino que también en varias transformaciones energéticas. El catabolismo y el anabolismo son procesos complementarios; las rutas catabólicas implican una total liberación de energía, algunas de las cuales alimentan rutas anabólicas, que tienen un requerimiento energético total. En las siguientes secciones, se analiza cómo predecir si una reacción química particular necesita energía o la libera.
En el curso de cualquier reacción química, incluyendo las reacciones metabólicas de una célula, los enlaces químicos se rompen y entonces se pueden formar nuevos y diferentes enlaces. Cada tipo específico de enlace químico tiene una cierta cantidad de energía de enlace, definida como la energía requerida para romper dicho enlace. La energía de enlace total, equivale en esencia a la energía potencial total del sistema, cantidad conocida como entalpía.
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