Reaksi kimia di dalam tubuh terjadi dalam medium air; ada yang berlangsung dalam cairan intraseluler dan ada yang berlangsung dalam cairan ekstraschiler. Reaksi dikatalisis oleh enzim-enzim yang sesuai dan beberapa di antaranya dikontrol oleh hormon. Banyak di antara reaksi-reaksi kimia di dalam tubuh tidak berjalan spontan, tetapi bertahap dan menghasilkan beberapa hasil antara.

Reaksi organik terjadi karena serangan suatu pereaksi atau reagen terhadap suatu senyawa atau reaktan yang mengandung atom karbon yang disebut substrat. Ikatan-ikatan karbon dalam molekul substrat dirusak atau dipecah untuk menghasilkan bagian-bagian sangat reaktif yang merupakan hasil-hasil sementara (transitory intermediate). Bagian-bagian yang sangat reaktif ini dapat bereaksi dengan bagian-bagian yang sejenis atau bereaksi dengan molekul-molekul tertentu yang berada di sekitarnya untuk membentuk ikatan-ikatan baru sehingga menghasilkan reaksi atau produk.

Dari uraian tersebut, jelaslah bahwa reaksi organik dapat terjadi sebagai akibat pemutusan atau pembelahan ikatan kovalen. Pembelahan atau pemutusan ikatan kovalen dapat terjadi secara homolitik atau heterolitik. Pada pembelahan homolitik, masing-masing atom yang berikatan menarik sebuah elektron dad pasangan elektron kovalen yang ada. Pada pembelahan heterolitik, salah satu atom atau gugus yang berikatan itu menarik kedua elektron kovalen sehingga bermuatan negatif, sedangkan atom atau gugus lain tidak mengikat satu pun elektron dari pasangan atom semula sehingga bermuatan positif.

Pembelahan homolitik A:B – A+B

Pembelahan heterolitik A:B – A+B-

Ada empat jenis reaksi kimia yang penting pada biomolekul organik, yaitu reaksi penyusunan, reaksi peruraian, reaksi substitusi, dan reaksi penataan ulang

Reaksi penyusunan
Reaksi penyusunan atau reaksi biosintesis terjadi apabila dua buah molekul atau lebih bergabung membentuk sebuah molekul yang lebih besar. Biosintesis protein dari asam-asam amino, glikogen dari glukosa, lemak dari gliserol dan asam-asam lemak merupakan contoh reaksi jenis ini. Selain itu, reaksi penyusunan mencakup reaksi adisi (misalnya, reaksi hidrogenasi (reduksi), halogenasi, dan hidrasi), yaitu reaksi pengikatan atom atau gugus pada ikatan rangkap tanpa melepas atom-atom lain. Pada reaksi penyusunan, pembentukan Ikatan yang menyatukan molekul-molekul yang bereaksi, untuk membentuk molekul yang lebih besar, memerlukan energi yang diambil dari luar. Reaksi yang memerlukan energi ini disebut reaksi endergonik, yang pada umumnya digambarkan sebagai berikut.

A + B + energi – AB

Reaksi peruraian
Reaksi peruraian atau reaksi biodegradasi terjadi apabila sebuah molekul pecah menjadi dua molekul atau lebih. Biodegradasi merupakan kebalikan dari biosintesis. Proses glikolisis, proses glikogenolisis, perubahan protein menjadi asam-asam amino, dan perubahan asam nukleat menjadi nukleotida-nukleotida adalah contoh reaksi peruraian. Selain itu, reaksi peruraian mencakup reaksi eliminasi, deaminasi, dehidrasi, dan dekarboksilasi. Pada penguraian biomolekul, setidak-tidaknya sebuah ikatan terurai dan energi ikatan itu pun terlepas. Reaksi yang melepaskan atau mengeluarkan energi ini disebut reaksi eksergonik, yang biasanya digambarkan sebagai berikut.

AB -  A + 8 + energi

Reaksi substitusi
Reaksi substitusi adalah reaksi penggantian atau penukaran atom atau gugus dari suatu molekul dengan atom atau gugus lain dari molekul yang berbeda. Dalam reaksi ini, suatu atom atau gugus yang terdapat dalam rantai utama akan meninggalkan rantai utama tersebut dan tempatnya yang kosong akan diganti oleh atom atau gugus lain.

AB + CD -  AD +  BC

Reaksi penataan ulang
Reaksi penataan ulang, reaksi penyusunan ulang, atau reaksi penyusunan kembali, adalah reaksi penataan kembali suatu struktur molekul untuk membentuk struktur molekul baru yang berbeda dengan struktur molekul semula tanpa mengurangi jumlah atom-atomnya. Reaksi ini, kadang-kadang ada yang menyebutnya sebagai reaksi isomerisasi, merupakan reaksi yang mengubah suatu senyawa menjadi isomernya.

Bahan-bahan kimia yang terlibat di dalam reaksi-reaksi kimia di dalam tubuh sangat dipengaruhi oleh tingkat keasaman tempat reaksi-reaksi tersebut terjadi. Tingkat keasaman yang tidak cocok, yaitu terlalu tinggi atau terlalu rendah dari yang seharusnya, akan memberi akibat yang tidak diinginkan.

Cairan intrasel dan cairan ekstrasel yang menjadi medium tempat berlangsungnya reaksi-reaksi kimia mempunyai tingkat keasaman atau tingkat konsentrasi ion hidrogen tertentu. Sebagaimana kita ketahui, tingkat keasaman dinyatakan dengan pH. Besar pH adalah -log [H+]. Oleh karena itu, bila tingkat keasaman tinggi, harga pH rendah dan, sebaliknya, bila tingkat keasaman rendah, harga pH tinggi.