Анаболические функции, анаболические процессы, различия с катаболизмом



анаболизм это разделение обмена веществ, которое включает реакции образования крупных молекул из более мелких. Для этой серии реакций необходим источник энергии, и, как правило, это АТФ (аденозинтрифосфат)..

Анаболизм и его метаболический обратный катаболизм группируются в серию реакций, называемых метаболическими путями или путями, которые в основном регулируются и регулируются гормонами. Каждый маленький шаг контролируется так, чтобы происходил постепенный перенос энергии.

Анаболические процессы могут принимать основные звенья, из которых состоят биомолекулы - аминокислоты, жирные кислоты, нуклеотиды и сахарные мономеры, - и генерировать более сложные соединения, такие как белки, липиды, нуклеиновые кислоты и углеводы, в качестве конечного источника энергии..

индекс

  • 1 Функции
  • 2 Анаболические процессы
    • 2.1 Синтез жирных кислот
    • 2.2 Синтез холестерина
    • 2.3 Синтез нуклеотидов
    • 2.4 Синтез нуклеиновых кислот
    • 2.5 Синтез белка
    • 2.6 Синтез гликогена
    • 2.7 Синтез аминокислот
  • 3 Регуляция анаболизма
  • 4 Различия с катаболизмом
    • 4.1 Синтез против деградации
    • 4.2 Использование энергии
    • 4.3 Баланс между анаболизмом и катаболизмом
  • 5 ссылок

функции

Метаболизм это термин, который охватывает все химические реакции, которые происходят в организме. Ячейка напоминает микроскопическую фабрику, где постоянно происходят реакции синтеза и деградации..

Двумя целями метаболизма являются: во-первых, использование химической энергии, хранящейся в пище, и, во-вторых, замена структур или веществ, которые больше не действуют в организме. Эти события происходят в соответствии с конкретными потребностями каждого организма и направляются химическими посланниками, называемыми гормонами.

Энергия поступает в основном из жиров и углеводов, которые мы потребляем в пищу. В случае дефицита, организм может использовать белки для компенсации недостатка.

Аналогичным образом процессы регенерации тесно связаны с анаболизмом. Регенерация тканей является условием непременное условие сохранить здоровый организм и правильно работать. Анаболизм отвечает за выработку всех клеточных соединений, которые поддерживают их работу.

В клетке существует тонкий баланс между метаболическими процессами. Большие молекулы могут быть разложены на более мелкие компоненты в результате катаболических реакций, а анаболизм может вызвать противоположный процесс - от малого до большого..

Анаболические процессы

Анаболизм включает, в общих чертах, все реакции, катализируемые ферментами (небольшими молекулами белковой природы, которые на несколько порядков ускоряют скорость химических реакций), ответственными за «конструирование» или синтез клеточных компонентов..

Общее видение анаболических путей включает следующие этапы: простые молекулы, которые участвуют в качестве посредников в цикле Кребса, представляют собой аминокислоты или химически превращаются в аминокислоты. Позже они собраны в более сложные молекулы.

Эти процессы требуют химической энергии, идущей от катаболизма. Среди наиболее важных анаболических процессов: синтез жирных кислот, синтез холестерина, синтез нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), синтез белков, синтез гликогена и синтез аминокислот.

Роль этих молекул в организме и пути его синтеза будут кратко описаны ниже:

Синтез жирных кислот

Липиды представляют собой очень гетерогенные биомолекулы, способные генерировать большое количество энергии при окислении, особенно молекулы триацилглицерина..

Жирные кислоты являются архетипическими липидами. Они состоят из головы и хвоста, образованного углеводородами. Они могут быть ненасыщенными или насыщенными, в зависимости от того, имеют ли они двойные связи в хвосте.

Липиды являются важнейшими компонентами всех биологических мембран, помимо участия в качестве резервного вещества..

Жирные кислоты синтезируются в цитоплазме клетки из молекулы-предшественника, называемой малонил-КоА, из ацетил-КоА и бикарбоната. Эта молекула жертвует три атома углерода, чтобы начать рост жирной кислоты.

После образования малонила реакция синтеза продолжается в четыре основных этапа:

-Конденсация ацетил-ACP с малонил-ACP, реакция, которая производит ацетоацетил-ACP и выделяет углекислый газ в качестве отходов..

-Вторым этапом является восстановление ацетоацетил-ACP с помощью NADPH до D-3-гидроксибутирил-ACP.

-Затем происходит реакция дегидратации, которая превращает предыдущий продукт (D-3-гидроксибутирил-АСР) в кротонил-АСР..

-Наконец, кротонил-ACP снижается, и конечный продукт представляет собой бутирил-ACP..

Синтез холестерина

Холестерин - это стерол с типичным ядром из 17 атомов углерода. Он играет разные роли в физиологии, так как он действует как предшественник различных молекул, таких как желчные кислоты, различные гормоны (включая пол), и необходим для синтеза витамина D..

Синтез происходит в цитоплазме клетки, в основном в клетках печени. Этот анаболический путь состоит из трех фаз: сначала образуется изопреновая единица, затем происходит постепенное усвоение единиц для образования сквалена, это происходит с ланостерином, и, наконец, получается холестерин..

Активность ферментов в этом пути регулируется главным образом относительной пропорцией гормонов инсулин: глюкагон. По мере того как эта пропорция увеличивается, пропорционально увеличивается активность дороги.

Синтез нуклеотидов

Нуклеиновые кислоты - это ДНК и РНК, первая содержит всю информацию, необходимую для развития и поддержания живых организмов, а вторая дополняет функции ДНК..

Как ДНК, так и РНК состоят из длинных цепей полимеров, фундаментальной единицей которых являются нуклеотиды. Нуклеотиды, в свою очередь, состоят из сахара, фосфатной группы и азотистого основания. Предшественником пуринов и пиримидинов является рибозо-5-фосфат.

Пурины и пиримидины вырабатываются в печени из таких прекурсоров, как диоксид углерода, глицин, аммиак и другие..

Синтез нуклеиновых кислот

Нуклеотиды должны быть соединены в длинные цепи ДНК или РНК, чтобы выполнять свою биологическую функцию. Процесс включает в себя ряд ферментов, которые катализируют реакции.

Фермент, ответственный за копирование ДНК для генерации большего количества молекул ДНК с идентичными последовательностями, является ДНК-полимеразой. Этот фермент не может начать синтез de novo, поэтому небольшой фрагмент ДНК или РНК, называемый праймером, который позволяет формирование цепи, должен участвовать.

Это событие требует участия дополнительных ферментов. Геликаза, например, помогает открыть двойную спираль ДНК, так что полимераза может действовать, а топоизомераза способна модифицировать топологию ДНК, запутывая или распутывая ее..

Аналогично, РНК-полимераза участвует в синтезе РНК из молекулы ДНК. В отличие от предыдущего процесса, синтез РНК не требует вышеупомянутого праймера.

Синтез белка

Синтез белка является важнейшим событием всех живых организмов. Белки выполняют широкий спектр функций, таких как транспортировка веществ или создание роли структурных белков..

Согласно центральной «догме» биологии, после того, как ДНК скопирована в РНК-мессенджер (как описано в предыдущем разделе), это в свою очередь транслируется рибосомами в полимер аминокислот. В РНК каждый триплет (три нуклеотида) интерпретируется как одна из двадцати аминокислот.

Синтез происходит в цитоплазме клетки, где обнаружены рибосомы. Процесс происходит в четыре этапа: активация, инициация, удлинение и прекращение.

Активация состоит в связывании конкретной аминокислоты с соответствующей ей РНК-переносчиком. Инициирование включает в себя связывание рибосомы с 3 'концевой частью РНК-мессенджера, чему способствуют "факторы инициации".

Удлинение включает добавление аминокислот в соответствии с сообщением РНК. Наконец, процесс останавливается с определенной последовательностью в РНК-мессенджере, называемой терминацией презервативов: UAA, UAG или UGA.

Синтез гликогена

Гликоген - это молекула, состоящая из повторяющихся единиц глюкозы. Он действует как вещество, запасающее энергию, и в значительной степени содержится в печени и мышцах..

Путь синтеза называется гликогенезом и требует участия фермента гликогенсинтазы, АТФ и UTP. Путь начинается с фосфорилирования глюкозы в глюкозо-6-фосфат и затем переходит в глюкозо-1-фосфат. Следующий шаг включает добавление UDP для получения UDP-глюкозы и неорганического фосфата..

Молекула UDP-глюкозы добавляется к цепи глюкозы посредством альфа-1-4-связи, высвобождая нуклеотид UDP. В случае возникновения разветвлений они образуются альфа-ссылками 1-6..

Синтез аминокислот

Аминокислоты являются единицами, которые составляют белки. В природе существует 20 видов, каждый с уникальными физическими и химическими свойствами, которые определяют конечные характеристики белка.

Не все организмы могут синтезировать 20 типов. Например, человек может синтезировать только 11, остальные 9 должны быть включены в рацион.

У каждой аминокислоты свой путь. Однако они происходят из молекул-предшественников, таких как альфа-кетоглутарат, оксалоацетат, 3-фосфоглицерат, пируват и другие..

Регуляция анаболизма

Как упоминалось ранее, метаболизм регулируется веществами, называемыми гормонами, секретируемыми специализированными тканями, железистыми или эпителиальными. Они работают как посланники, и их химическая природа весьма неоднородна.

Например, инсулин является гормоном, секретируемым поджелудочной железой, и оказывает важное влияние на обмен веществ. После еды с высоким содержанием углеводов инсулин действует как стимулятор анаболических путей.

Таким образом, гормон отвечает за активацию процессов, которые позволяют синтезировать запасные вещества, такие как жиры или гликоген..

Существуют периоды жизни, когда преобладают анаболические процессы, такие как детство, юность, во время беременности или во время тренировок, ориентированных на рост мышц.

Различия с катаболизмом

Все процессы и химические реакции, которые происходят в нашем организме, особенно в наших клетках, известны во всем мире как метаболизм. Благодаря этой серии строго контролируемых событий мы можем расти, развиваться, воспроизводить и поддерживать тепло тела.

Синтез против деградации

Метаболизм включает в себя использование биомолекул (белков, углеводов, липидов или жиров и нуклеиновых кислот) для поддержания всех основных реакций живой системы.

Получение этих молекул происходит из пищи, которую мы потребляем ежедневно, и наши тела способны «распадаться» на более мелкие единицы в процессе пищеварения..

Например, белки (например, из мяса или яиц) фрагментированы на основные компоненты: аминокислоты. Таким же образом мы можем перерабатывать углеводы в меньших единицах сахара, обычно в глюкозе, которая является одним из наиболее используемых углеводов нашим организмом..

Наше тело может использовать эти небольшие единицы - аминокислоты, сахара, жирные кислоты и другие - для создания новых больших молекул в конфигурации, в которой нуждается наш организм..

Процесс распада и получения энергии называется катаболизмом, а образование новых более сложных молекул - анаболизмом. Таким образом, процессы синтеза связаны с анаболизмом, а процессы деградации - с катаболизмом..

В качестве мнемонического правила мы можем использовать «с» слова «катаболизм» и связать его со словом «вырезать».

Использование энергии

Анаболические процессы требуют энергии, в то время как процессы деградации производят эту энергию, главным образом в форме АТФ - известной как энергетическая валюта клетки.

Эта энергия исходит от катаболических процессов. Представьте, что у нас есть колода карт, если у нас все карты аккуратно сложены, и мы бросаем их на землю, они делают это спонтанно (аналогично катаболизму).

Однако, если мы хотим заказать их снова, мы должны приложить энергию к системе и собрать их с земли (аналог анаболизма).

В некоторых случаях катаболические маршруты требуют «впрыска энергии» на первых этапах, чтобы добиться начала процесса. Например, гликолиз или гликолиз - это разложение глюкозы. Этот маршрут требует использования двух молекул АТФ для запуска.

Баланс между анаболизмом и катаболизмом

Чтобы поддерживать здоровый и адекватный обмен веществ, необходимо иметь баланс между процессами анаболизма и катаболизма. В случае, если процессы анаболизма превосходят процессы катаболизма, преобладают события синтеза. Напротив, когда организм получает больше энергии, чем необходимо, катаболические пути преобладают.

Когда организм испытывает трудности, называет это болезнями или длительными периодами голодания, метаболизм фокусируется на путях деградации и входит в катаболическое состояние..

ссылки

  1. Chan, Y.K., Ng, K.P. & Sim, D.S.M. (Eds.). (2015). Фармакологические основы неотложной помощи. Springer International Publishing.
  2. Curtis, H. & Barnes, N.S. (1994). Приглашение к биологии. Macmillan.
  3. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Молекулярно-клеточная биология. Macmillan.
  4. Ронцио, Р. А. (2003). Энциклопедия питания и здоровья. Infobase Publishing.
  5. Voet, D., Voet, J. & Pratt, C. W. (2007). Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне. Ed. Panamericana Medical.