Funkcije anabolizma, anabolički procesi, razlike s katabolizmom



Anabolizam to je podjela metabolizma koja uključuje reakcije stvaranja velikih molekula iz manjih. Da bi se ovaj niz reakcija pojavio, potreban je izvor energije i, općenito, to je ATP (adenozin trifosfat).

Anabolizam i njegov metabolički inverzni katabolizam grupirani su u niz reakcija koje se nazivaju metabolički putevi ili putevi koji su uglavnom regulirani i regulirani hormonima. Svaki mali korak kontrolira se tako da dolazi do postupnog prijenosa energije.

Anabolički procesi mogu uzeti osnovne jedinice koje sačinjavaju biomolekule - aminokiseline, masne kiseline, nukleotide i monomere šećera - i stvaraju složenije spojeve, kao što su proteini, lipidi, nukleinske kiseline i ugljikohidrati kao konačni proizvođač energije.

indeks

  • 1 Funkcije
  • 2 Anabolički procesi
    • 2.1 Sinteza masnih kiselina
    • 2.2 Sinteza kolesterola
    • 2.3 Sinteza nukleotida
    • 2.4 Sinteza nukleinske kiseline
    • 2.5 Sinteza proteina
    • 2.6. Sinteza glikogena
    • 2.7 Sinteza aminokiselina
  • 3 Regulacija anabolizma
  • 4 Razlike s katabolizmom
    • 4.1 Sinteza u odnosu na degradaciju
    • 4.2 Potrošnja energije
    • 4.3 Ravnoteža između anabolizma i katabolizma
  • 5 Reference

funkcije

Metabolizam je pojam koji obuhvaća sve kemijske reakcije koje se događaju unutar tijela. Stanica nalikuje mikroskopskoj tvornici u kojoj se trajno odvijaju reakcije sinteze i degradacije.

Dva cilja metabolizma su: prvo, koristiti kemijsku energiju pohranjenu u hrani, i drugo, zamijeniti strukture ili tvari koje više ne djeluju u tijelu. Ti se događaji odvijaju prema specifičnim potrebama svakog organizma i usmjereni su od kemijskih glasnika koji se nazivaju hormoni.

Energija dolazi uglavnom od masti i ugljikohidrata koje konzumiramo u hrani. U slučaju da postoji nedostatak, tijelo može koristiti proteine ​​kako bi nadoknadilo nedostatak.

Isto tako, procesi regeneracije su usko povezani s anabolizmom. Regeneracija tkiva je stanje sine qua non održavati zdrav organizam i raditi ispravno. Anabolizam je odgovoran za proizvodnju svih staničnih spojeva koji ih održavaju u radu.

U stanici postoji osjetljiva ravnoteža između metaboličkih procesa. Velike molekule mogu se razgraditi na njihove manje komponente kataboličkim reakcijama, a suprotni proces - od malih do velikih - može se pojaviti anabolizmom.

Anabolički procesi

Anabolizam obuhvaća, općenito, sve reakcije koje kataliziraju enzimi (male molekule proteinske prirode koje ubrzavaju brzinu kemijskih reakcija za nekoliko redova veličine) odgovorne za "konstrukciju" ili sintezu staničnih komponenti..

Opća vizija anaboličkih putova uključuje sljedeće korake: jednostavne molekule koje sudjeluju kao posrednici u Krebsovom ciklusu su aminokiseline ili se kemijski pretvaraju u aminokiseline. Kasnije se one sastavljaju u složenije molekule.

Ti procesi zahtijevaju kemijsku energiju koja dolazi iz katabolizma. Među najvažnijim anaboličkim procesima su: sinteza masnih kiselina, sinteza kolesterola, sinteza nukleinskih kiselina (DNA i RNA), sinteza proteina, sinteza glikogena i sinteza aminokiselina.

Uloga ovih molekula u organizmu i njegove sinteze bit će ukratko opisana u nastavku:

Sinteza masnih kiselina

Lipidi su vrlo heterogene biomolekule sposobne generirati veliku količinu energije kada se oksidiraju, osobito molekule triacilglicerola..

Masne kiseline su arhetipski lipidi. Sastoje se od glave i repa od ugljikovodika. One mogu biti nezasićene ili zasićene, ovisno o tome imaju li dvostruke veze u repu ili ne.

Lipidi su bitne komponente svih bioloških membrana, osim što sudjeluju kao rezervna tvar.

Masne kiseline sintetiziraju se u citoplazmi stanice iz prekursorske molekule nazvane malonil-CoA, iz acetil-CoA i bikarbonata. Ova molekula daje tri atoma ugljika za početak rasta masne kiseline.

Nakon stvaranja malonila, reakcija sinteze se nastavlja u četiri bitna koraka:

-Kondenzacija acetil-ACP s malonil-ACP, reakcija koja proizvodi acetoacetil-ACP i oslobađa ugljični dioksid kao otpadnu tvar.

-Drugi korak je redukcija acetoacetil-ACP, pomoću NADPH na D-3-hidroksibutiril-ACP.

-Nakon toga dolazi do reakcije dehidracije koja pretvara prethodni proizvod (D-3-hidroksibutiril-ACP) u krotonil-ACP.

-Konačno, krotonil-ACP je reduciran i konačni produkt je butiril-ACP.

Sinteza kolesterola

Kolesterol je sterol s tipičnom jezgrom od 17 ugljikovih atoma. Ima različite uloge u fiziologiji, jer djeluje kao prekursor raznih molekula kao što su žučne kiseline, različiti hormoni (uključujući spol) i bitan je za sintezu vitamina D.

Sinteza se odvija u citoplazmi stanice, uglavnom u stanicama jetre. Ova anabolička ruta ima tri faze: prvo se formira izoprenska jedinica, zatim progresivna asimilacija jedinica za nastanak skvalena, to se događa s lanosterolom i konačno se dobiva kolesterol..

Aktivnost enzima na tom putu regulirana je uglavnom relativnim udjelom hormona inzulina: glukagona. Kako se taj udio povećava, proporcionalno povećava aktivnost ceste.

Sinteza nukleotida

Nukleinske kiseline su DNA i RNA, prva sadrži sve informacije potrebne za razvoj i održavanje živih organizama, dok druga nadopunjuje funkcije DNA.

I DNA i RNA se sastoje od dugih lanaca polimera čija su temeljna jedinica nukleotidi. Nukleotidi su, sa svoje strane, sastavljeni od šećera, fosfatne skupine i dušične baze. Prekursor purina i pirimidina je ribose-5-fosfat.

Purini i pirimidini nastaju u jetri iz prekursora kao što su ugljični dioksid, glicin, amonijak,.

Sinteza nukleinske kiseline

Nukleotidi moraju biti spojeni u duge niti DNA ili RNA kako bi ispunili svoju biološku funkciju. Proces uključuje niz enzima koji kataliziraju reakcije.

Enzim odgovoran za kopiranje DNA kako bi se generiralo više DNA molekula s identičnim sekvencama je DNA polimeraza. Ovaj enzim ne može započeti sintezu de novo, stoga mora sudjelovati mali fragment DNA ili RNA nazvan početnik koji omogućuje formiranje lanca.

Ovaj događaj zahtijeva sudjelovanje dodatnih enzima. Helicaza, na primjer, pomaže u otvaranju dvostruke spirale DNA tako da polimeraza može djelovati, a topoizomeraza može modificirati topologiju DNA, bilo da je upletena ili raspleta..

Slično tome, RNA polimeraza sudjeluje u sintezi RNA iz molekule DNA. Za razliku od prethodnog procesa, sinteza RNA ne zahtijeva prethodno spomenuti prajmer.

Sinteza proteina

Sinteza proteina je ključni događaj su svi živi organizmi. Proteini izvode širok raspon funkcija, kao što su transportiranje tvari ili uloga strukturnih proteina.

Prema središnjoj "dogmi" biologije, nakon što je DNA kopirana u RNA za poruke (kao što je opisano u prethodnom odjeljku), to je pak ribosome prevedeno u polimer amino kiselina. U RNA se svaki triplet (tri nukleotida) tumači kao jedan od dvadeset aminokiselina.

Sinteza se odvija u citoplazmi stanice, gdje se nalaze ribosomi. Postupak se odvija u četiri faze: aktiviranje, pokretanje, produljenje i završetak.

Aktivacija se sastoji od vezanja određene amino kiseline na prijenosnu RNA koja mu odgovara. Inicijacija uključuje vezanje ribosoma na 3 'terminalni dio glasničke RNA, uz pomoć "inicijacijskih faktora".

Produženje uključuje dodavanje aminokiselina u skladu s RNA porukom. Konačno, proces se zaustavlja sa specifičnim redoslijedom u RNA glasnici, nazvanim kondomima za prekid: UAA, UAG ili UGA.

Sinteza glikogena

Glikogen je molekula sastavljena od ponovljenih jedinica glukoze. Djeluje kao supstanca za energiju i u velikoj mjeri obiluje jetrom i mišićima.

Put sinteze naziva se glikogengeneza i zahtijeva sudjelovanje enzima glikogen sintaze, ATP i UTP. Put započinje fosforilacijom glukoze u glukozu-6-fosfat i zatim prelazi u glukozu-1-fosfat. Sljedeći korak uključuje dodavanje UDP-a za dobivanje UDP-glukoze i anorganskog fosfata.

Molekula UDP-glukoze se dodaje lancu glukoze pomoću alfa 1-4 veze, oslobađajući UDP nukleotid. U slučaju pojave posljedica, formiraju se alfa linkovi 1-6.

Sinteza aminokiselina

Aminokiseline su jedinice koje sačinjavaju proteine. U prirodi postoji 20 vrsta, od kojih svaka ima jedinstvena fizikalna i kemijska svojstva koja određuju konačna svojstva proteina.

Nisu svi organizmi sintetizirali 20 vrsta. Na primjer, ljudsko biće može samo sintetizirati 11, preostalih 9 mora biti uključeno u prehranu.

Svaka aminokiselina ima svoj određeni put. Međutim, oni dolaze iz prekursorskih molekula kao što su alfa-ketoglutarat, oksaloacetat, 3-fosfoglicerat, piruvat, između ostalih..

Regulacija anabolizma

Kao što je ranije spomenuto, metabolizam je reguliran tvarima koje se nazivaju hormoni, a koje izlučuju specijalizirana tkiva, bilo žljezdana ili epitelna. Ovo djeluje kao glasnici i njihova je kemijska priroda prilično heterogena.

Na primjer, inzulin je hormon koji luče gušterača i ima važan učinak na metabolizam. Nakon obroka s visokim postotkom ugljikohidrata, inzulin djeluje kao stimulans anaboličkih putova.

Stoga je hormon odgovoran za aktiviranje procesa koji omogućuju sintezu tvari za pohranjivanje kao što su masti ili glikogen.

Postoje razdoblja u kojima prevladavaju anabolički procesi, kao što su djetinjstvo, adolescencija, tijekom trudnoće ili tijekom treninga usmjerenih na rast mišića.

Razlike s katabolizmom

Svi procesi i kemijske reakcije koje se odvijaju unutar našeg tijela - posebno unutar naših stanica - globalno su poznate kao metabolizam. Možemo rasti, razvijati se, reproducirati i održavati tjelesnu toplinu zahvaljujući ovom nizu kontroliranih događaja.

Sinteza u odnosu na degradaciju

Metabolizam uključuje korištenje biomolekula (proteina, ugljikohidrata, lipida ili masti i nukleinskih kiselina) za održavanje svih bitnih reakcija živog sustava.

Dobivanje tih molekula dolazi iz hrane koju svakodnevno konzumiramo, a naša tijela ih mogu "razgraditi" u manje jedinice tijekom procesa probave..

Na primjer, proteini (koji mogu doći iz mesa ili jaja, na primjer) su fragmentirani na njihove glavne komponente: aminokiseline. Na isti način možemo obraditi ugljikohidrate u manjim jedinicama šećera, obično u glukozi, jednom od najčešće korištenih ugljikohidrata u našem tijelu..

Naše tijelo je u mogućnosti koristiti te male jedinice - aminokiseline, šećere, masne kiseline, između ostalog - za izgradnju novih većih molekula u konfiguraciji kojoj je naše tijelo potrebno..

Proces dezintegracije i dobivanja energije naziva se katabolizam, dok je stvaranje novih složenijih molekula anabolizam. Dakle, procesi sinteze povezani su s anabolizmom i procesima razgradnje s katabolizmom.

Kao mnemoničko pravilo možemo koristiti "c" riječi katabolizam i povezati ga s riječju "cut".

Korištenje energije

Anabolički procesi zahtijevaju energiju, dok degradacijski procesi proizvode tu energiju, uglavnom u obliku ATP - poznate kao energetska valuta ćelije..

Ta energija dolazi iz kataboličkih procesa. Zamislite da imamo špil karata, ako sve kartice budu uredno složene i bacamo ih na tlo, to rade spontano (analogno katabolizmu).

Međutim, u slučaju da ih želimo ponovno naručiti, moramo primijeniti energiju na sustav i prikupiti ih iz tla (analogno anabolizmu).

U nekim slučajevima katabolički putovi zahtijevaju "injekciju energije" u prvim koracima kako bi se postigao početak procesa. Na primjer, glikoliza ili glikoliza je razgradnja glukoze. Ovaj put zahtijeva korištenje dvije molekule ATP-a za početak.

Ravnoteža između anabolizma i katabolizma

Da bi se održao zdrav i adekvatan metabolizam, potrebno je uspostaviti ravnotežu između procesa anabolizma i katabolizma. U slučaju da procesi anabolizma nadmašuju procese katabolizma, događaji sinteze su oni koji prevladavaju. Nasuprot tome, kada tijelo prima više energije nego što je potrebno, prevladavaju katabolički putovi.

Kada tijelo doživljava situacije nedaća, naziva ih bolestima ili produženim razdobljima gladovanja, metabolizam se fokusira na putove degradacije i ulazi u kataboličko stanje.

reference

  1. Chan, Y.K., Ng, K.P., & Sim, D.S.M. (Eds.). (2015). Farmakološka osnova za akutnu njegu. Springer International Publishing.
  2. Curtis, H., i Barnes, N.S. (1994). Poziv na biologiju. Macmillan.
  3. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... i Matsudaira, P. (2008). Biologija molekularnih stanica. Macmillan.
  4. Ronzio, R. A. (2003). Enciklopedija prehrane i dobrog zdravlja. Infobase Publishing.
  5. Voet, D., Voet, J., i Pratt, C.W. (2007). Osnove biokemije: Život na molekularnoj razini. Ed Panamericana Medical.