ANABOLISMI: TOIMINNOT, PROSESSIT, EROT KATABOLISMISSA - BIOLOGIA - 2026

Anaboliaa on jako aineenvaihdunnan, mukaan lukien muodostuminen reaktiot suurten molekyylien pienempiä. Tämän reaktiosarjan esiintymiseksi tarvitaan energialähde ja yleensä se on ATP (adenosiinitrifosfaatti).

Anabolismi ja sen metabolinen käänteinen katabolismi ryhmitellään reaktioihin, joita kutsutaan aineenvaihduntareiteiksi tai polkuiksi, joita organisoidaan ja säädellään pääasiassa hormonien avulla. Jokainen pieni askel ohjataan siten, että energiansiirto tapahtuu asteittain.

Lähde: www.publicdomainpictures.net

Anaboliset prosessit voivat viedä perusyksiköt, jotka muodostavat biomolekyylit - aminohapot, rasvahapot, nukleotidit ja sokerimonomeerit - ja tuottaa monimutkaisempia yhdisteitä, kuten proteiineja, lipidejä, nukleiinihappoja ja hiilihydraatteja energian lopullisina tuottajina.

ominaisuudet

Aineenvaihdunta on termi, joka kattaa kaikki kehossa tapahtuvat kemialliset reaktiot. Solu muistuttaa mikroskooppista tehdasta, jossa synteesi- ja hajoamisreaktiot tapahtuvat jatkuvasti.

Metabolian kaksi päämäärää ovat: ensinnäkin käyttää ruokaan varastoitunutta kemiallista energiaa ja toiseksi korvata rakenteet tai aineet, jotka eivät enää toimi kehossa. Nämä tapahtumat tapahtuvat kunkin organismin erityistarpeiden mukaan, ja niitä ohjaavat kemialliset lähettiläät, joita kutsutaan hormoniksi.

Energia tulee pääasiassa rasvoista ja hiilihydraateista, joita kulutamme ruoassa. Jos puutos on, elimistö voi käyttää proteiinia korvaamaan puutteen.

Myös regeneraatioprosessit liittyvät läheisesti anabolismiin. Kudosten uudistaminen on välttämätön edellytys terveen kehon ylläpitämiseksi ja asianmukaiseksi toimimiseksi. Anabolismi on vastuussa kaikkien soluyhdisteiden tuottamisesta, jotka pitävät ne toiminnassa.

Solussa on herkkä tasapaino metabolisten prosessien välillä. Suuret molekyylit voidaan hajottaa pienimpiin komponentteihinsa katabolisten reaktioiden avulla, ja käänteinen prosessi - pienestä suureen - voi tapahtua anabolisuuden kautta.

Anaboliset prosessit

Anabolismi sisältää yleisesti kaikki reaktiot, joita katalysoi entsyymit (pienet proteiinimolekyylit, jotka kiihdyttävät kemiallisten reaktioiden nopeutta useilla suuruusluokilla), jotka vastaavat solukomponenttien "rakentamisesta" tai synteesistä.

Anabolisten polkujen yleiskatsaus sisältää seuraavat vaiheet: Yksinkertaiset molekyylit, jotka osallistuvat välituotteiksi Krebs-syklissä, joko amiinoidaan tai muunnetaan kemiallisesti aminohapoiksi. Ne kootaan myöhemmin monimutkaisemmiksi molekyyleiksi.

Nämä prosessit vaativat kemiallista energiaa, joka tulee katabolismista. Tärkeimpiä anabolisia prosesseja ovat: rasvahappojen synteesi, kolesterolisynteesi, nukleiinihappojen synteesi (DNA ja RNA), proteiinisynteesi, glykogeenisynteesi ja aminohappojen synteesi.

Näiden molekyylien rooli kehossa ja niiden synteesireitit kuvataan lyhyesti alla:

Rasvahappojen synteesi

Lipidit ovat erittäin heterogeenisiä biomolekyylejä, jotka pystyvät tuottamaan suuren määrän energiaa hapettuessaan, erityisesti triasyyliglyserolimolekyylit.

Rasvahapot ovat arkkityyppisiä lipidejä. Ne koostuvat päästä ja pyrstöstä, joka on tehty hiilivedyistä. Ne voivat olla tyydyttymättömiä tai tyydyttyneitä riippuen siitä, onko heillä kaksoissidoksia vai ei.

Lipidit ovat kaikkien biologisten kalvojen välttämättömiä komponentteja sen lisäksi, että ne osallistuvat vara-aineena.

Rasvahapot syntetisoidaan solun sytoplasmassa prekursorimolekyylista nimeltä malonyyli-CoA, johdettu asetyyli-CoA: sta ja bikarbonaatista. Tämä molekyyli lahjoittaa kolme hiiliatomia aloittaakseen rasvahapon kasvun.

Maloniilin muodostumisen jälkeen synteesireaktio jatkuu neljässä välttämättömässä vaiheessa:

-Asetyyli-ACP: n kondensoituminen malonyyli-ACP: n kanssa, reaktio, joka tuottaa asetoasetyyli-ACP: n ja vapauttaa hiilidioksidia jäteaineena.

-Toinen vaihe on asetoasetyyli-ACP: n pelkistäminen NADPH: lla D-3-hydroksibutyryyli-ACP: ksi.

- Seuraava dehydraatioreaktio tapahtuu, joka muuttaa edellisen tuotteen (D-3-hydroksibutyryyli-ACP) krotonyyli-ACP: ksi.

- Viime kädessä krotonyyli-ACP pelkistetään ja lopputuote on butyryyli-ACP.

Kolesterolin synteesi

Kolesteroli on steroli, jolla on tyypillinen 17 hiilen steuraanin ydin. Sillä on erilaiset roolit fysiologiassa, koska se toimii useiden molekyylien, kuten sappihappojen, erilaisten hormonien (mukaan lukien seksuaaliset) edeltäjänä ja on välttämätöntä D-vitamiinin synteesille.

Synteesi tapahtuu solun sytoplasmassa, pääasiassa maksasoluissa. Tällä anabolisella reitillä on kolme vaihetta: ensin muodostetaan isopreeniyksikkö, sitten yksiköiden asteittainen assimilaatio tapahtuu skvaleenin tuottamiseksi, tämä siirtyy lanosterolille ja lopulta kolesteroli saadaan.

Entsyymien aktiivisuutta tällä reitillä säätelee pääasiassa insuliinien: glukagonin hormonien suhteellinen suhde. Kun tämä suhde kasvaa, polun aktiivisuus kasvaa suhteellisesti.

Nukleotidisynteesi

Nukleiinihapot ovat DNA ja RNA, ensimmäinen sisältää kaiken elävien organismien kehittämiseen ja ylläpitämiseen tarvittavan tiedon, kun taas toinen täydentää DNA: n toimintoja.

Sekä DNA että RNA koostuvat pitkistä polymeeriketjuista, joiden perusyksikkö on nukleotidit. Nukleotidit puolestaan ​​koostuvat sokerista, fosfaattiryhmästä ja typpipohjaisesta emäksestä. Puriinien ja pyrimidiinien edeltäjä on riboosi-5-fosfaatti.

Puriinit ja pyrimidiinit tuotetaan maksassa muun muassa esiasteista, kuten hiilidioksidi, glysiini, ammoniakki.

Nukleiinihapposynteesi

Nukleotidit on liitettävä pitkiin DNA- tai RNA-ketjuihin niiden biologisen toiminnan täyttämiseksi. Prosessiin sisältyy joukko entsyymejä, jotka katalysoivat reaktioita.

Entsyymi, joka vastaa DNA: n kopioimisesta lisää DNA-molekyylejä, joilla on identtiset sekvenssit, on DNA-polymeraasi. Tämä entsyymi ei voi aloittaa de novo -synteesiä, joten pienen DNA: n tai RNA: n, joka on nimeltään aluke, osan on osallistuttava, mikä sallii ketjun muodostumisen.

Tämä tapahtuma vaatii lisäentsyymien osallistumisen. Esimerkiksi helikaasi auttaa avaamaan DNA: n kaksoiskierre, jotta polymeraasi voi toimia ja topoisomeraasi kykenee modifioimaan DNA: n topologiaa joko takertumalla se tai irrottamalla se.

Samoin RNA-polymeraasi osallistuu RNA: n synteesiin DNA-molekyylistä. Toisin kuin edellisessä prosessissa, RNA-synteesi ei vaadi mainittua aluketta.

Proteiinisynteesi

Proteiinisynteesi on ratkaiseva tapahtuma kaikissa elävissä organismeissa. Proteiinit suorittavat monenlaisia ​​toimintoja, kuten aineiden kuljettamisen tai rakenneproteiinien roolin.

Biologian keskeisen ”dogman” mukaan sen jälkeen kun DNA on kopioitu Messenger-RNA: hon (kuten edellisessä osassa on kuvattu), ribosomit kääntävät sen puolestaan ​​aminohappojen polymeeriksi. RNA: ssa jokainen tripletti (kolme nukleotidia) tulkitaan yhdeksi kahdestakymmenestä aminohaposta.

Synteesi tapahtuu solun sytoplasmassa, josta löytyy ribosomeja. Prosessi tapahtuu neljässä vaiheessa: aktivointi, aloitus, pidentäminen ja lopettaminen.

Aktivointi koostuu tietyn aminohapon sitoutumisesta vastaavaan siirto-RNA: han. Alustamiseen sisältyy ribosomin sitoutuminen messenger-RNA: n 3'-terminaaliseen osaan, jota auttavat "aloituskertoimet".

Pidennys sisältää aminohappojen lisäämisen RNA-sanoman mukaan. Lopuksi prosessi pysähtyy spesifisellä sekvenssillä lähetti-RNA: ssa, jota kutsutaan terminaalikondomiksi: UAA, UAG tai UGA.

Glykogeenisynteesi

Glykogeeni on molekyyli, joka koostuu toistuvista glukoosiyksiköistä. Se toimii energiavarana ja on enimmäkseen runsasta maksassa ja lihaksessa.

Synteesireittiä kutsutaan glykogeneesiksi ja vaatii glykogeenisyntaasin, ATP: n ja UTP: n osallistumista. Reitti alkaa glukoosin fosforyloinnilla glukoosi-6-fosfaatiksi ja sitten glukoosi-1-fosfaatiksi. Seuraava vaihe sisältää UDP: n lisäämisen UDP-glukoosin ja epäorgaanisen fosfaatin tuottamiseksi.

UDP-glukoosimolekyyli lisää glukoosiketjuun alfa 1-4-sidoksen kautta vapauttaen UDP-nukleotidin. Siinä tapauksessa, että oksat esiintyvät, nämä muodostuvat alfa 1-6-sidoksista.

Aminohappojen synteesi

Aminohapot ovat yksiköitä, jotka muodostavat proteiineja. Luonnossa on 20 tyyppiä, joilla jokaisella on ainutlaatuiset fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, jotka määrittävät proteiinin lopulliset ominaisuudet.

Kaikki organismit eivät pysty syntetisoimaan kaikkia 20 tyyppiä. Esimerkiksi ihmiset voivat syntetisoida vain 11, loput 9 on sisällytettävä ruokavalioon.

Jokaisella aminohapolla on oma polku. Kuitenkin, ne tulevat esiastemolekyyleistä, kuten alfa-ketoglutaraatista, oksaaloasetaatista, 3-fosfoglyseraatista, pyruvaatista.

Anabolismin säätely

Kuten aiemmin mainitsimme, aineenvaihduntaa säätelevät hormonit, nimeltään hormonit, jotka erittyvät erikoistuneisiin kudoksiin, joko rauhasiin tai epiteeliin. Nämä toimivat lähettiläinä ja niiden kemiallinen luonne on melko heterogeeninen.

Esimerkiksi insuliini on haiman erittämä hormoni, jolla on suuri vaikutus aineenvaihduntaan. Hyvin hiilihydraattisten aterioiden jälkeen insuliini toimii anabolisten reittien stimulanttina.

Siten hormoni on vastuussa prosessien aktivoinnista, jotka sallivat varastointiaineiden, kuten rasvojen tai glykogeenin, synteesin.

Joissakin elämänkausissa anaboliset prosessit ovat hallitsevia, kuten lapsuus, murrosikä, raskauden aikana tai lihaksen kasvuun keskittyvän harjoituksen aikana.

Eroa katabolismissa

Kaikki kehossa - erityisesti soluissamme - tapahtuvat kemialliset prosessit ja reaktiot tunnetaan maailmanlaajuisesti nimellä metabolia. Voimme kasvaa, kehittyä, lisääntyä ja ylläpitää kehonlämpöä tämän erittäin kontrolloidun tapahtumasarjan ansiosta.

Synteesi vs. hajoaminen

Aineenvaihduntaan sisältyy biomolekyylien (proteiinien, hiilihydraattien, lipidien tai rasvojen ja nukleiinihappojen) käyttö elävän järjestelmän kaikkien välttämättömien reaktioiden ylläpitämiseksi.

Näiden molekyylien saaminen tulee ruoasta, jota syömme päivittäin, ja kehomme kykenee "hajottamaan" pienempiin yksiköihin ruuansulatuksen aikana.

Esimerkiksi proteiinit (jotka voivat tulla esimerkiksi lihasta tai munista) jaotellaan niiden pääkomponenteiksi: aminohapoiksi. Samalla tavoin voimme jalostaa hiilihydraatit pienemmiksi sokeriyksiköiksi, yleensä glukoosiksi, joka on yksi kehomme eniten käyttämistä hiilihydraateista.

Kehomme pystyy käyttämään näitä pieniä yksiköitä - muun muassa aminohappoja, sokereita, rasvahappoja - rakentamaan uusia suurempia molekyylejä kehomme tarvitsemaan kokoonpanoon.

Hajoamisprosessia ja energian hankkimista kutsutaan katabolismiksi, kun taas uusien monimutkaisempien molekyylien muodostuminen on anabolismia. Siten synteesiprosessit liittyvät anabolismiin ja hajoamisprosessit katabolismiin.

Muistoonisena säännönä voimme käyttää "c" -sanaa katabolismissa ja liittää sen sanaan "leikattu".

Energian käyttö

Anaboliset prosessit vaativat energiaa, kun taas hajoamisprosessit tuottavat tätä energiaa, pääasiassa ATP: n muodossa - joka tunnetaan solun energiavaluuttana.

Tämä energia tulee katabolisista prosesseista. Kuvittelemme, että meillä on korttipakka, jos kaikki kortit on niputettu siististi ja heitämme ne maahan, he tekevät sen spontaanisti (analogisesti katabolia).

Jos kuitenkin haluamme tilata ne uudelleen, meidän on käytettävä energiaa järjestelmään ja kerättävä ne maasta (analogisesti anabolismille).

Joissakin tapauksissa kataboliset reitit tarvitsevat "energian injektoinnin" ensimmäisissä vaiheissa prosessin aloittamiseksi. Esimerkiksi glykolyysi tai glykolyysi on glukoosin hajoamista. Tämä reitti vaatii kahden ATP-molekyylin käytön aloittamiseen.

Tasapaino anabolian ja katabolismin välillä

Terveellisen ja riittävän aineenvaihdunnan ylläpitämiseksi on välttämätöntä, että anabolismien ja katabolismien välillä on tasapaino. Siinä tapauksessa, että anabolismin prosessit ylittävät katabolismin prosessit, synteesitapahtumat ovat vallitsevia. Sitä vastoin, kun keho vastaanottaa enemmän energiaa kuin tarvitaan, kataboliset reitit ovat vallitsevia.

Kun elimistö kokee haittaa, kutsutaan sitä sairaudeksi tai pitkäaikaiseksi paastoksi, aineenvaihdunta keskittyy hajoamisreiteihin ja menee kataboliseen tilaan.

Lähde: Alejandro Porto, Wikimedia Commonsista

Viitteet

1. Chan, YK, Ng, KP ja Sim, DSM (toim.). (2015). Akuutin hoidon farmakologiset perusteet. Springer International Publishing.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Kutsu biologiaan. Macmillan.
3. Lodish, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP,… & Matsudaira, P. (2008). Molekyylisolubiologia. Macmillan.
4. Ronzio, RA (2003). Ravitsemuksen ja hyvän terveyden tietosanakirja. Infobase-julkaisu.
5. Voet, D., Voet, J., & Pratt, CW (2007). Biokemian perusteet: Elämä molekyylitasolla. Panamerican Medical Ed.