Metabolismus beschreibt den Aufbau (Anabolismus) und den Abbau (Katabolismus) chemischer Substanzen in lebenden Organismen. Genauer gesagt, Katabolismus beschreibt den Abbau größerer chemischer Moleküle zur Produktion von Energie und zur Verfügungstellung chemischer Bausteine zum Aufbau zellulärer Strukturen. Anabolismus hingegen beschreibt den Aufbau chemischer Bausteine, häufig aus chemischen Grundsubstanzen (de-novo Synthese), was häufig unter Verwendung von Energie geschieht.

Die Grundlage dieser chemischen Bausteine ist Kohlenstoff, der die Basis der Synthese verschiedenster Substanzen bildet, wie beispielsweise Proteine (Nukleinsäuren), DNA (Aminosäuren), Fetten, Kohlehydrate (wie zum Beispiel Zucker) und weitere. Die meisten chemischen Prozesse des Metabolismus werden von Enzymen katalysiert. Diese Prozesse werden indirekt von Proteinen ermöglicht, die für den Transport von Molekülen wie Zucker, Fettsäuren und Energieträgern (beispielsweise ATP) bewerkstelligen.

Komplexe Mechanismen zur Signalübertragung haben sich entwickelt, die per Signalmoleküle, wie zum Beispiel cAMP funktionieren und mit Proteinnetzwerken zusammen arbeiten. Diese haben sich entwickelt um die Gewinnung, den Transfer und die Speicherung von Energie und chemischen Bausteinen koordinieren, die für den Erhalt des Lebens und die Fortpflanzung benötigt werden. Diese biochemischen Prozesse werden kollektiv metabolische Signalwege genannt. Manche metabolischen Signalwege sind hoch-konserviert, das heißt, sie existieren in Bakterien genauso wie in Säugetieren und deuten an, das sie sehr früh in der Evolution des Lebens entwickelt wurden.