Asam amino adalah blok penyusun protein dan biosintesisnya melibatkan berbagai reaksi kimia organik dalam sel. Biosintesis asam amino dimulai dari prekursor seperti asam alfa-keto dan asam piruvat melalui reaksi transaminasi, di mana kelompok amino dipindahkan dari satu molekul ke molekul lainnya. Contohnya, asam glutamat dihasilkan dari asam alfa-ketoglutarat melalui reaksi dengan amonia. Proses ini melibatkan enzim transaminase. Selanjutnya, beberapa asam amino mengalami modifikasi lebih lanjut, seperti reaksi dekarboksilasi atau metilasi, untuk membentuk senyawa aktif secara biologis yang berperan dalam berbagai fungsi tubuh, seperti neurotransmiter dan hormon.
Siklus asam sitrat, juga dikenal sebagai siklus Krebs, adalah jalur metabolisme penting dalam produksi energi seluler. Dalam siklus ini, asam sitrat yang terbentuk dari asam oksaloasetat dan asetil-CoA mengalami serangkaian reaksi kimia untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP, serta menghasilkan senyawa antara seperti NADH dan FADH₂. Enzim-enzim kunci seperti sitratosintase, aktonitrat, dan suksinat dehidrogenase mengkatalisis langkah-langkah dalam siklus ini. Proses ini tidak hanya menyediakan energi tetapi juga menghasilkan prekursor untuk biosintesis asam amino dan senyawa penting lainnya.
Steroid adalah hormon penting yang disintesis dari kolesterol melalui jalur biosintesis kompleks. Biosintesis steroid dimulai dengan kolesterol, yang melalui berbagai tahap reaksi enzimatik, diubah menjadi hormon steroid seperti testosteron, estrogen, dan kortisol. Enzim-enzim kunci dalam jalur ini termasuk kolesterol desmolase, yang memulai proses dengan memecah kolesterol menjadi pregnenolon, dan berbagai enzim lain seperti 17α-hidroksilase dan aromatase yang melakukan modifikasi struktural penting. Proses biosintesis ini krusial dalam regulasi fisiologis dan kesehatan, mempengaruhi berbagai fungsi tubuh dari perkembangan seksual hingga metabolisme stres.
Biosintesis asam nukleat, yaitu DNA dan RNA, melibatkan rangkaian reaksi kimia organik yang sangat terkoordinasi. Dalam sintesis DNA, deoksiribonukleotida dibentuk melalui reaksi nukleosida trifosfat yang dikatalisis oleh enzim DNA polimerase. Proses ini melibatkan penambahan nukleotida ke rantai polinukleotida yang sedang berkembang dan pembentukan ikatan fosfodiester antara nukleotida. Untuk RNA, sintesis dilakukan oleh RNA polimerase, yang menyalin informasi genetik dari DNA menjadi RNA. Biosintesis ini adalah dasar dari ekspresi gen, mempengaruhi segala aspek dari fungsi seluler hingga pewarisan genetik.