Anabolisma funkcijas, anaboliskie procesi, atšķirības ar katabolismu

The anabolisms tas ir vielmaiņas sadalījums, kas ietver reakcijas no lielo molekulu veidošanās no mazākām molekulām. Lai notiktu šī reakciju sērija, ir nepieciešams enerģijas avots, un parasti tas ir ATP (adenozīna trifosfāts)..

Anabolisms un tā vielmaiņas inversija, katabolisms, ir sagrupēti virknē reakciju, ko sauc par vielmaiņas ceļiem vai maršrutiem, kurus galvenokārt organizē un regulē hormoni. Katru mazo soli kontrolē tā, lai notiek pakāpeniska enerģijas pārnešana.

Anaboliskie procesi var būt galvenās vienības, kas veido biomolekulas - aminoskābes, taukskābes, nukleotīdi un cukura monomēri - un rada sarežģītākus savienojumus, piemēram, proteīnus, lipīdus, nukleīnskābes un ogļhidrātus kā galīgo enerģijas ražotāju..

Indekss

• 1 Funkcijas
• 2 Anaboliskie procesi
  • 2.1. Taukskābju sintēze
  • 2.2 Holesterīna sintēze
  • 2.3. Nukleotīdu sintēze
  • 2.4. Nukleīnskābes sintēze
  • 2.5. Proteīnu sintēze
  • 2.6. Glikogēna sintēze
  • 2.7 Aminoskābju sintēze
• 3 Anabolisma regulēšana
• 4 Atšķirības ar katabolismu
  • 4.1 Sintēze pret degradāciju
  • 4.2 Enerģijas izmantošana
  • 4.3. Balanss starp anabolismu un katabolismu
• 5 Atsauces

Funkcijas

Metabolisms ir termins, kas ietver visas ķīmiskās reakcijas, kas notiek organismā. Šūna atgādina mikroskopisku rūpnīcu, kurā pastāvīgi notiek sintēzes un noārdīšanās reakcijas.

Abi vielmaiņas mērķi ir: pirmkārt, izmantot pārtikas produktos uzglabāto ķīmisko enerģiju un, otrkārt, aizstāt struktūras vai vielas, kas vairs nedarbojas organismā. Šie notikumi notiek saskaņā ar katra organisma īpašajām vajadzībām, un tos vada ķīmiskie kurjeri, ko sauc par hormoniem.

Enerģija nāk galvenokārt no taukiem un ogļhidrātiem, ko mēs patērējam pārtikā. Ja ir trūkums, organisms var izmantot proteīnus, lai kompensētu trūkumu.

Tāpat reģenerācijas procesi ir cieši saistīti ar anabolismu. Audu reģenerācija ir nosacījums sine qua non uzturēt veselīgu organismu un darboties pareizi. Anabolisms ir atbildīgs par visu šūnu savienojumu ražošanu, kas tos uztur.

Šūnā ir maigs līdzsvars starp vielmaiņas procesiem. Lielas molekulas var sadalīt līdz mazākām sastāvdaļām ar kataboliskām reakcijām, un pretējs process - no maziem līdz lieliem - var notikt anabolisma rezultātā..

Anaboliskie procesi

Anabolisms kopumā ietver visas reakcijas, ko katalizē fermenti (nelielas olbaltumvielu molekulas, kas paātrina ķīmisko reakciju ātrumu vairākos lielumos), kas atbild par šūnu komponentu "būvniecību" vai sintēzi..

Anabolisko maršrutu vispārējais redzējums ietver šādus soļus: vienkāršās molekulas, kas piedalās kā starpnieki Krebsa ciklā, ir aminoskābes vai ķīmiski pārveidotas aminoskābēs. Vēlāk tās tiek montētas sarežģītākās molekulās.

Šie procesi prasa ķīmisko enerģiju, kas nāk no katabolisma. Svarīgākie anaboliskie procesi ir: taukskābju sintēze, holesterīna sintēze, nukleīnskābes sintēze (DNS un RNS), proteīnu sintēze, glikogēna sintēze un aminoskābju sintēze..

Šo molekulu loma organismā un tā sintēzes ceļos tiks īsumā aprakstīta:

Taukskābju sintēze

Lipīdi ir ļoti neviendabīgas biomolekulas, kas spēj radīt lielu enerģijas daudzumu, jo tās oksidējas, īpaši triacilglicerīna molekulas..

Taukskābes ir arhetipiskie lipīdi. Tie sastāv no galvas un astes, kas veidojas no ogļūdeņražiem. Tie var būt nepiesātināti vai piesātināti, atkarībā no tā, vai viņiem ir dubultās saites astē.

Lipīdi ir visu bioloģisko membrānu būtiskās sastāvdaļas, kā arī piedalās kā rezerves viela.

Taukskābes sintezē šūnas citoplazmā no prekursora molekulas, ko sauc par malonil-CoA, no acetil-CoA un bikarbonāta. Šī molekula ziedo trīs oglekļa atomus, lai sāktu taukskābju augšanu.

Pēc malonila veidošanās sintēzes reakcija turpinās četros būtiskos posmos:

-Acetil-ACP kondensācija ar malonil-ACP, reakcija, kas rada acetoacetil-ACP un atbrīvo oglekļa dioksīdu kā atkritumu vielu.

-Otrais solis ir acetoacetil-ACP reducēšana ar NADPH uz D-3-hidroksibutiril-ACP.

-Pēc tam notiek dehidratācijas reakcija, kas pārvērš iepriekšējo produktu (D-3-hidroksibutiril-ACP) uz crotonil-ACP.

-Visbeidzot, samazinās crotonil-ACP un gala produkts ir butiril-ACP.

Holesterīna sintēze

Holesterīns ir sterīns ar tipisku 17 oglekļa oglekļa kodolu. Tam ir dažādas fizioloģijas lomas, jo tas darbojas kā dažādu molekulu, piemēram, žultsskābes, dažādu hormonu (ieskaitot dzimumu) priekštecis un ir būtisks D vitamīna sintēzes procesā..

Sintēze notiek šūnas citoplazmā, galvenokārt aknu šūnās. Šim anaboliskajam ceļam ir trīs fāzes: vispirms veidojas izoprēna vienība, tad pakāpeniska vienību izdalīšana skvalēna iegūšanai notiek ar lanosterolu un beidzot tiek iegūts holesterīns..

Enzīmu aktivitāti šajā ceļā regulē galvenokārt hormonu insulīna: glikagona relatīvā proporcija. Tā kā šī proporcija palielinās, proporcionāli palielinās ceļa aktivitāte.

Nukleotīdu sintēze

Nukleīnskābes ir DNS un RNS, pirmā satur visu informāciju, kas nepieciešama dzīvo organismu attīstībai un uzturēšanai, bet otrajā papildina DNS funkcijas..

Gan DNS, gan RNS sastāv no garām polimēru ķēdēm, kuru pamatvienība ir nukleotīdi. Nukleotīdi savukārt sastāv no cukura, fosfātu grupas un slāpekļa bāzes. Purīnu un pirimidīnu prekursors ir ribozes-5-fosfāts.

Purīni un pirimidīni tiek ražoti aknās, piemēram, no oglekļa dioksīda, glicīna, amonjaka, cita starpā.

Nukleīnskābes sintēze

Nukleotīdi jāapvieno garās DNS vai RNS daļās, lai izpildītu savu bioloģisko funkciju. Process ietver virkni fermentu, kas katalizē reakcijas.

Enzīms, kas atbild par DNS kopēšanu, lai radītu vairāk DNS molekulu ar identiskām sekvencēm, ir DNS polimerāze. Šis enzīms nevar sākt sintēzi de novo, tāpēc ir jāiesaista neliels DNS vai RNS fragments, ko sauc par gruntējumu, kas ļauj izveidot ķēdi.

Šim pasākumam ir nepieciešama papildu fermentu piedalīšanās. Piemēram, helikāze palīdz atvērt DNS dubultā spirāle tā, lai polimerāze varētu darboties un topoizomerāze spēj modificēt DNS topoloģiju, vai nu to sasaistot vai atdalot..

Līdzīgi RNS polimerāze piedalās DNS molekulas RNS sintēzes procesā. Atšķirībā no iepriekšējā procesa RNS sintēze nav nepieciešama iepriekšminētais grunts.

Olbaltumvielu sintēze

Olbaltumvielu sintēze ir būtisks notikums - visi dzīvie organismi. Olbaltumvielas veic dažādas funkcijas, piemēram, vielu transportēšanu vai strukturālo proteīnu lomu.

Saskaņā ar bioloģijas centrālo "dogmu" pēc tam, kad DNS tiek kopēta uz ziņotāja RNS (kā aprakstīts iepriekšējā sadaļā), ribosomas to pārvērš par aminoskābju polimēru. RNS gadījumā katrs triplets (trīs nukleotīdi) tiek interpretēts kā viens no divdesmit aminoskābēm.

Sintēze notiek šūnas citoplazmā, kur atrodamas ribosomas. Process notiek četrās fāzēs: aktivizēšana, uzsākšana, pagarināšana un izbeigšana.

Aktivizācija sastāv no konkrētas aminoskābes saistīšanās ar tai atbilstošo pārneses RNS. Iniciatīvā ietilpst ribosomas saistīšanās ar ziņotāja RNS 3'-gala daļu, kam palīdz "ierosināšanas faktori"..

Piestiprināšana ietver aminoskābju pievienošanu saskaņā ar RNS ziņojumu. Visbeidzot, process apstājas ar specifisku secību kurjera RNS, ko sauc par beigu prezervatīviem: UAA, UAG vai UGA.

Glikogēna sintēze

Glikogēns ir molekula, kas sastāv no atkārtotām glikozes vienībām. Tas darbojas kā enerģijas rezerves viela un lielā mērā ir aknās un muskuļos.

Sintēzes ceļu sauc par glikogēnģenēzi, un tam ir nepieciešama enzīma glikogēna sintāzes, ATP un UTP līdzdalība. Ceļš sākas ar glikozes fosforilēšanu līdz glikozes-6-fosfātam un pēc tam nonāk glikozes-1-fosfātā. Nākamais solis ietver UDP pievienošanu, lai iegūtu UDP-glikozi un neorganisko fosfātu.

UDP-glikozes molekula tiek pievienota glikozes ķēdei, izmantojot alfa 1-4 saiti, atbrīvojot UDP nukleotīdu. Gadījumā, ja rodas sekas, tās veidojas ar alfa saites 1-6.

Aminoskābju sintēze

Aminoskābes ir vienības, kas veido olbaltumvielas. Dabā ir 20 veidi, katrs ar unikālām fizikālām un ķīmiskām īpašībām, kas nosaka proteīna galīgās īpašības.

Ne visi organismi var sintezēt 20 veidus. Piemēram, cilvēks var tikai sintezēt 11, atlikušie 9 jāiekļauj diētā.

Katrai aminoskābei ir savs maršruts. Tomēr tie nāk no prekursoru molekulām, tādām kā alfa-ketoglutarāts, oksaloacetāts, 3-fosfoglicerāts, piruvāts..

Anabolisma regulēšana

Kā minēts iepriekš, vielmaiņu regulē vielas, ko sauc par hormoniem, ko izdalās specializēti audi, neatkarīgi no tā, vai tie ir dziedzeri vai epitēliāli. Šie darbi kā kurjeri un to ķīmiskā būtība ir diezgan neviendabīgi.

Piemēram, insulīns ir aizkuņģa dziedzera izdalītais hormons, un tam ir būtiska ietekme uz vielmaiņu. Pēc lielas ogļhidrātu maltītes insulīns darbojas kā anabolisko ceļu stimulators.

Tādējādi hormons ir atbildīgs par procesu aktivizēšanu, kas ļauj sintēzi uzglabāšanas vielas, piemēram, taukus vai glikogēnu..

Pastāv dzīves posmi, kuros dominē anaboliskie procesi, piemēram, bērnība, pusaudža vecums, grūtniecības laikā vai apmācības laikā, kas vērsta uz muskuļu augšanu..

Atšķirības ar katabolismu

Visi procesi un ķīmiskās reakcijas, kas notiek mūsu ķermenī - īpaši mūsu šūnu iekšienē - ir pazīstamas kā vielmaiņa. Mēs varam augt, attīstīt, reproducēt un uzturēt ķermeņa siltumu, pateicoties šai ļoti kontrolēto notikumu sērijai.

Sintēze pret degradāciju

Metabolisms ietver biomolekulu (olbaltumvielu, ogļhidrātu, lipīdu vai tauku un nukleīnskābju) izmantošanu, lai saglabātu visas dzīvās sistēmas būtiskās reakcijas..

Šo molekulu iegūšana nāk no ēdieniem, ko mēs patērējam katru dienu, un mūsu ķermeņi ir spējīgi tos sadalīt mazākās vienībās gremošanas procesa laikā..

Piemēram, olbaltumvielas (kas var būt, piemēram, no gaļas vai olām) ir sadalītas to galvenajās sastāvdaļās: aminoskābēs. Tāpat mēs varam apstrādāt ogļhidrātus mazākās cukura vienībās, parasti glikozē, kas ir viens no visbiežāk izmantotajiem ogļhidrātiem mūsu organismā..

Mūsu ķermenis, cita starpā, spēj izmantot šīs mazās vienības - aminoskābes, cukurus, taukskābes -, lai veidotu jaunas lielākas molekulas, kas nepieciešamas mūsu ķermeņa vajadzībām..

Sabrukšanas un enerģijas iegūšanas procesu sauc par katabolismu, bet jaunu sarežģītāku molekulu veidošanās ir anabolisms. Tādējādi sintēzes procesi ir saistīti ar anabolismu un noārdīšanās procesiem ar katabolismu.

Kā mnemonisks noteikums mēs varam izmantot vārda katabolisma "c" un saistīt to ar vārdu "cut".

Enerģijas izmantošana

Anaboliskie procesi prasa enerģiju, bet degradācijas procesi rada šo enerģiju, galvenokārt ATP formā, kas pazīstami kā šūnas enerģijas valūta..

Šī enerģija nāk no kataboliskiem procesiem. Iedomājieties, ka mums ir kāršu kārts, ja mums visas kārtis ir kārtīgi sakrautas un mēs tās izmetam zemē, ko viņi spontāni dara (analogi katabolismam).

Tomēr, ja mēs vēlamies tos vēlreiz pasūtīt, sistēmai ir jāpielieto enerģija un jāsavāc tās no zemes (līdzīgi anabolismam)..

Dažos gadījumos kataboliskajiem ceļiem ir nepieciešams "enerģijas iesmidzināšana" pirmajos soļos, lai panāktu procesa uzsākšanu. Piemēram, glikolīze vai glikolīze ir glikozes noārdīšanās. Šim maršrutam ir jāizmanto divas ATP molekulas.

Līdzsvars starp anabolismu un katabolismu

Lai saglabātu veselīgu un atbilstošu vielmaiņu, ir nepieciešams līdzsvars starp anabolisma un katabolisma procesiem. Ja anabolisma procesi pārsniedz katabolisma procesus, sintēzes notikumi ir tie, kas dominē. Turpretī, kad organisms saņem vairāk enerģijas nekā nepieciešams, dominē kataboliskie ceļi.

Kad ķermenis piedzīvo nelabvēlīgas situācijas, to sauc par slimībām vai ilgstošu badošanās periodu, vielmaiņa koncentrējas uz degradācijas ceļiem un iekļūst kataboliskajā stāvoklī.

Atsauces

1. Chan, Y. K., Ng, K. P., un Sim, D. S. M. (Eds.). (2015). Akūtās aprūpes farmakoloģiskā bāze. Springer International Publishing.
2. Curtis, H., un Barnes, N. S. (1994). Ielūgums uz bioloģiju. Macmillan.
3. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekulārā šūnu bioloģija. Macmillan.
4. Ronzio, R. A. (2003). Uztura un labas veselības enciklopēdija. Infobase Publishing.
5. Voet, D., Voet, J. un Pratt, C. W. (2007). Bioķīmijas pamati: dzīve molekulārā līmenī. Ed. Panamericana Medical.