Metabolismus bezeichnet die Gesamtheit aller biochemischen Reaktionen in lebenden Organismen, die dem Auf- und Abbau von Stoffen sowie der Bereitstellung und Nutzung von Energie dienen. Er lässt sich in zwei Hauptkategorien gliedern: Anabolismus (aufbauende, energieverbrauchende Prozesse) und Katabolismus (abbauende, energieliefernde Prozesse).

Auf molekularer Ebene umfasst der Metabolismus Netzwerke enzymkatalysierter Reaktionen, die über hochregulierte Stoffwechselwege organisiert sind. Zentral sind hierbei der Kohlenhydrat-, Lipid- und Aminosäurestoffwechsel sowie der Nukleotidmetabolismus. Die Kopplung kataboler Reaktionen an die Synthese von ATP und Reduktionsäquivalenten (z. B. NADH, NADPH) bildet die energetische Grundlage zellulärer Prozesse.

Spezifische Ausprägungen, wie der Kupferstoffwechsel, illustrieren die Einbettung von Spurenelementen in den Gesamtmetabolismus. Kupfer ist essenzieller Kofaktor zahlreicher Oxidoreduktasen und beeinflusst u. a. Atmungskette, antioxidative Abwehr und Bindegewebsbildung. Störungen im Kupfermetabolismus führen zu charakteristischen Pathologien (z. B. Morbus Wilson, Menkes-Syndrom).

Der Bakterienstoffwechsel zeigt die enorme Diversität metabolischer Strategien. Bakterien nutzen aerobe und anaerobe Atmung, Fermentation, Phototrophie oder Chemolithotrophie und können ein breites Spektrum an Elektronendonoren und -akzeptoren verwerten. Diese metabolische Plastizität ist grundlegend für Biogeochemie, Symbiosen und biotechnologische Anwendungen.

Metabolomik, Systembiologie und computergestützte Flussbilanzanalyse ermöglichen heute eine quantitative Beschreibung komplexer Stoffwechselnetzwerke. Dies ist zentral für das Verständnis von Krankheit, Adaptation und Evolution sowie für das rationale Design metabolischer Pfade in der Biotechnologie.