Anabolické funkcie, anabolické procesy, rozdiely s katabolizmom



anabolizmus je to rozdelenie metabolizmu, ktoré zahŕňa reakcie tvorby veľkých molekúl z menších. Pre vznik tejto série reakcií je potrebný zdroj energie a vo všeobecnosti ide o ATP (adenozíntrifosfát)..

Anabolizmus a jeho metabolická inverzia, katabolizmus, sú zoskupené do série reakcií nazývaných metabolické cesty alebo cesty, ktoré sú riadené a regulované hlavne hormónmi. Každý malý krok je riadený tak, že dochádza k postupnému prenosu energie.

Anabolické procesy môžu mať základné jednotky, ktoré tvoria biomolekuly - aminokyseliny, mastné kyseliny, nukleotidy a cukrové monoméry - a generujú komplikovanejšie zlúčeniny, ako sú proteíny, lipidy, nukleové kyseliny a sacharidy ako konečný výrobca energie.

index

  • 1 Funkcie
  • 2 Anabolické procesy
    • 2.1 Syntéza mastných kyselín
    • 2.2 Syntéza cholesterolu
    • 2.3 Syntéza nukleotidov
    • 2.4 Syntéza nukleovej kyseliny
    • 2.5 Syntéza proteínov
    • 2.6 Syntéza glykogénu
    • 2.7 Syntéza aminokyselín
  • 3 Regulácia anabolizmu
  • 4 Rozdiely s katabolizmom
    • 4.1 Syntéza verzus degradácia
    • 4.2 Využívanie energie
    • 4.3 Rovnováha medzi anabolizmom a katabolizmom
  • 5 Referencie

funkcie

Metabolizmus je termín, ktorý zahŕňa všetky chemické reakcie, ktoré sa vyskytujú v tele. Bunka sa podobá mikroskopickej továrni, kde prebiehajú reakcie syntézy a degradácie.

Dva ciele metabolizmu sú: po prvé, použitie chemickej energie uloženej v potravinách, a po druhé, nahradenie štruktúr alebo látok, ktoré už v tele nefungujú. Tieto udalosti sa vyskytujú podľa špecifických potrieb každého organizmu a sú riadené chemickými poslami nazývanými hormóny.

Energia pochádza hlavne z tukov a sacharidov, ktoré konzumujeme v potravinách. V prípade nedostatku môže telo použiť proteíny na kompenzáciu nedostatku.

Podobne sú regeneračné procesy úzko späté s anabolizmom. Regenerácia tkanív je stav sine qua non udržiavať zdravý organizmus a pracovať správne. Anabolizmus je zodpovedný za produkciu všetkých bunkových zlúčenín, ktoré ich udržiavajú v chode.

Medzi bunkovými metabolickými procesmi existuje delikátna rovnováha. Veľké molekuly môžu byť degradované na ich menšie zložky katabolickými reakciami a opačný proces - od malých po veľké - môže nastať anabolizmom.

Anabolické procesy

Anabolizmus zahŕňa vo všeobecnosti všetky reakcie katalyzované enzýmami (malé molekuly proteínovej povahy, ktoré urýchľujú rýchlosť chemických reakcií o niekoľko rádov), ktoré sú zodpovedné za "konštrukciu" alebo syntézu bunkových zložiek.

Všeobecná vízia anabolických ciest zahŕňa nasledujúce kroky: jednoduché molekuly, ktoré sa zúčastňujú ako sprostredkovatelia v Krebsovom cykle, sú aminokyseliny alebo chemicky transformované na aminokyseliny. Neskôr sa tieto zmontujú do zložitejších molekúl.

Tieto procesy vyžadujú chemickú energiu pochádzajúcu z katabolizmu. Medzi najdôležitejšie anabolické procesy patria: syntéza mastných kyselín, syntéza cholesterolu, syntéza nukleových kyselín (DNA a RNA), syntéza proteínov, syntéza glykogénu a syntéza aminokyselín.

Úloha týchto molekúl v organizme a jeho syntézne cesty budú stručne opísané nižšie:

Syntéza mastných kyselín

Lipidy sú veľmi heterogénne biomolekuly schopné generovať veľké množstvo energie, keď sú oxidované, najmä molekuly triacylglycerolu..

Mastné kyseliny sú archetypálne lipidy. Skladajú sa z hlavy a chvosta tvoreného uhľovodíkmi. Môžu byť nenasýtené alebo nasýtené v závislosti od toho, či majú alebo nemajú dvojité väzby v chvoste.

Lipidy sú základnými zložkami všetkých biologických membrán, okrem toho, že sa zúčastňujú ako rezervná látka.

Mastné kyseliny sa syntetizujú v cytoplazme bunky z prekurzorovej molekuly nazývanej malonyl-CoA, z acetyl-CoA a hydrogenuhličitanu. Táto molekula daruje tri atómy uhlíka na začatie rastu mastnej kyseliny.

Po tvorbe malonilu pokračuje syntéza v štyroch základných krokoch:

-Kondenzácia acetyl-ACP s malonyl-ACP, reakcia, ktorá produkuje acetoacetyl-ACP a uvoľňuje oxid uhličitý ako odpadovú látku.

-Druhým krokom je redukcia acetoacetyl-ACP, NADPH na D-3-hydroxybutyryl-ACP.

-Následne dochádza k dehydratačnej reakcii, ktorá premieňa predchádzajúci produkt (D-3-hydroxybutyryl-ACP) na crotonil-ACP..

-Nakoniec sa crotonil-ACP redukuje a finálnym produktom je butiryl-ACP.

Syntéza cholesterolu

Cholesterol je sterol s typickým jadrom zo 17 uhlíkov uhlíka. Má rôzne úlohy vo fyziológii, pretože pôsobí ako prekurzor rôznych molekúl, ako sú žlčové kyseliny, rôzne hormóny (vrátane pohlavia) a je nevyhnutný pre syntézu vitamínu D.

Syntéza prebieha v cytoplazme bunky, hlavne v bunkách pečene. Táto anabolická cesta má tri fázy: najprv sa vytvorí izoprénová jednotka, potom progresívna asimilácia jednotiek na vytvorenie skvalénu, to sa stane lanosterolu a nakoniec sa získa cholesterol.

Aktivita enzýmov v tejto dráhe je regulovaná najmä relatívnym podielom hormónov inzulínu: glukagónu. Ako sa tento podiel zvyšuje, úmerne zvyšuje aktivitu cesty.

Syntéza nukleotidov

Nukleové kyseliny sú DNA a RNA, prvá obsahuje všetky informácie potrebné na vývoj a udržiavanie živých organizmov, zatiaľ čo druhá dopĺňa funkcie DNA..

DNA aj RNA sú zložené z dlhých reťazcov polymérov, ktorých základnou jednotkou sú nukleotidy. Nukleotidy sú zase tvorené cukrom, fosfátovou skupinou a dusíkatou bázou. Prekurzor purínov a pyrimidínov je ribóza-5-fosfát.

Puríny a pyrimidíny sa produkujú v pečeni z prekurzorov, ako je napríklad oxid uhličitý, glycín, amoniak.

Syntéza nukleovej kyseliny

Nukleotidy musia byť spojené v dlhých reťazcoch DNA alebo RNA, aby sa splnila ich biologická funkcia. Tento proces zahŕňa sériu enzýmov, ktoré katalyzujú reakcie.

Enzým zodpovedný za kopírovanie DNA za účelom vytvorenia viacerých molekúl DNA s identickými sekvenciami je DNA polymeráza. Tento enzým nemôže začať syntézu de novo, preto sa musí zúčastniť malý fragment DNA alebo RNA nazývaný primer, ktorý umožňuje vytvorenie reťazca.

Táto udalosť vyžaduje účasť ďalších enzýmov. Helikáza napríklad pomáha otvárať dvojzávitnicu DNA tak, že polymeráza môže pôsobiť a topoizomeráza je schopná modifikovať topológiu DNA, buď zapletením alebo rozložením.

Podobne sa RNA polymeráza podieľa na syntéze RNA z molekuly DNA. Na rozdiel od predchádzajúceho procesu syntéza RNA nevyžaduje vyššie uvedený primér.

Syntéza proteínov

Syntéza proteínov je rozhodujúcou udalosťou všetkých živých organizmov. Proteíny vykonávajú širokú škálu funkcií, ako je transport látok alebo úloha štruktúrnych proteínov.

Podľa centrálnej "dogmy" biológie, potom, čo sa DNA skopíruje do mediátorovej RNA (ako je opísaná v predchádzajúcej časti), je to zase preložené ribozómami do polyméru aminokyselín. V RNA sa každý triplet (tri nukleotidy) interpretuje ako jedna z dvadsiatich aminokyselín.

Syntéza prebieha v cytoplazme bunky, kde sa nachádzajú ribozómy. Proces prebieha v štyroch fázach: aktivácia, iniciácia, predĺženie a ukončenie.

Aktivácia spočíva vo viazaní určitej aminokyseliny na transferovú RNA, ktorá jej zodpovedá. Iniciácia zahŕňa väzbu ribozómu na 3 'koncovú časť mediátorovej RNA, s pomocou "iniciačných faktorov".

Predĺženie zahŕňa pridanie aminokyselín podľa správy RNA. Nakoniec sa proces zastaví so špecifickou sekvenciou v mediátorovej RNA, nazývanej terminálne kondómy: UAA, UAG alebo UGA.

Syntéza glykogénu

Glykogén je molekula zložená z opakovaných jednotiek glukózy. Pôsobí ako energeticky rezervná látka a je prevažne hojná v pečeni a svaloch.

Spôsob syntézy sa nazýva glykogenéza a vyžaduje účasť enzýmu glykogénsyntázy, ATP a UTP. Dráha začína fosforyláciou glukózy na glukóza-6-fosfát a potom prechádza na glukóza-1-fosfát. Ďalší krok zahŕňa pridanie UDP za vzniku UDP-glukózy a anorganického fosfátu.

Molekula UDP-glukózy sa pridáva k glukózovému reťazcu pomocou alfa 1-4 väzby, pričom sa uvoľňuje UDP nukleotid. V prípade, že dôjde k následkom, sú tvorené alfa linkami 1-6.

Syntéza aminokyselín

Aminokyseliny sú jednotky, ktoré tvoria proteíny. V prírode existuje 20 typov, z ktorých každý má jedinečné fyzikálne a chemické vlastnosti, ktoré určujú konečné vlastnosti proteínu.

Nie všetky organizmy môžu syntetizovať týchto 20 typov. Napríklad ľudská bytosť môže syntetizovať iba 11, zvyšných 9 musí byť začlenených do diéty.

Každá aminokyselina má svoju konkrétnu cestu. Pochádzajú však z prekurzorových molekúl, ako sú okrem iného alfa-ketoglutarát, oxaloacetát, 3-fosfoglycerát, pyruvát..

Regulácia anabolizmu

Ako už bolo spomenuté, metabolizmus je regulovaný látkami nazývanými hormóny, vylučované špecializovanými tkanivami, či už glandulárnymi alebo epiteliálnymi. Pracujú ako poslovia a ich chemická povaha je dosť rôznorodá.

Napríklad inzulín je hormón vylučovaný pankreasom a má významný vplyv na metabolizmus. Po jedlách s vysokým obsahom sacharidov inzulín pôsobí ako stimulant anabolických ciest.

Hormon je teda zodpovedný za aktiváciu procesov, ktoré umožňujú syntézu skladovacích látok, ako sú tuky alebo glykogén.

Existujú obdobia života, v ktorých prevládajú anabolické procesy, ako napríklad detstvo, adolescencia, počas tehotenstva alebo počas tréningu zameraného na rast svalov..

Rozdiely s katabolizmom

Všetky procesy a chemické reakcie, ktoré prebiehajú v našom tele - konkrétne v našich bunkách - sú globálne známe ako metabolizmus. Vďaka tejto sérii vysoko kontrolovaných udalostí môžeme pestovať, rozvíjať, reprodukovať a udržiavať telesné teplo.

Syntéza verzus degradácia

Metabolizmus zahŕňa použitie biomolekúl (proteínov, sacharidov, lipidov alebo tukov a nukleových kyselín) na udržanie všetkých základných reakcií živého systému..

Získanie týchto molekúl pochádza z potravy, ktorú konzumujeme denne, a naše telá sú schopné "rozpadať" ich na menšie jednotky počas procesu trávenia.

Napríklad proteíny (ktoré môžu pochádzať napríklad z mäsa alebo vajec) sú fragmentované na svoje hlavné zložky: aminokyseliny. Podobne môžeme spracovať sacharidy v menších jednotkách cukru, zvyčajne v glukóze, jednom z najpoužívanejších sacharidov v našom tele..

Naše telo je schopné používať tieto malé jednotky - okrem iného aminokyseliny, cukry, mastné kyseliny - na budovanie nových väčších molekúl v konfigurácii, ktorú naše telo potrebuje..

Proces rozpadu a získavania energie sa nazýva katabolizmus, zatiaľ čo tvorba nových komplexnejších molekúl je anabolizmus. Spôsoby syntézy sú teda spojené s anabolizmom a degradáciou katabolizmom.

Ako mnemonické pravidlo môžeme použiť "c" slova katabolizmus a priradiť ho k slovu "cut".

Využívanie energie

Anabolické procesy vyžadujú energiu, zatiaľ čo procesy degradácie produkujú túto energiu, najmä vo forme ATP - známej ako energetická mena bunky..

Táto energia pochádza z katabolických procesov. Predstavme si, že máme balíček kariet, ak máme všetky karty naskladané úhľadne a hodíme ich na zem, ktoré to robia spontánne (analogicky ku katabolizmu).

V prípade, že si ich chceme objednať znova, musíme do systému aplikovať energiu a zbierať ich zo zeme (analogicky k anabolizmu).

V niektorých prípadoch katabolické cesty potrebujú „vstrekovanie energie“ v prvých krokoch na dosiahnutie začatia procesu. Napríklad glykolýza alebo glykolýza je degradácia glukózy. Táto cesta vyžaduje použitie dvoch molekúl ATP na začiatku.

Rovnováha medzi anabolizmom a katabolizmom

Na udržanie zdravého a adekvátneho metabolizmu je potrebné mať rovnováhu medzi procesmi anabolizmu a katabolizmu. V prípade, že procesy anabolizmu prevyšujú procesy katabolizmu, udalosti syntézy sú tie, ktoré prevládajú. Naopak, keď telo prijíma viac energie, než je nevyhnutné, prevládajú katabolické dráhy.

Keď telo prežíva situácie nepriaznivého stavu, nazýva ho chorobami alebo dlhšími obdobiami nalačno, metabolizmus sa zameriava na cesty degradácie a vstupuje do katabolického stavu.

referencie

  1. Chan, Y. K., Ng, K. P., & Sim, D. S. M. (Eds.). (2015). Farmakologický základ akútnej starostlivosti. Springer International Publishing.
  2. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Pozvánka na biológiu. Macmillan.
  3. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekulárna bunková biológia. Macmillan.
  4. Ronzio, R. A. (2003). Encyklopédia výživy a dobrého zdravia. Infobase Publishing.
  5. Voet, D., Voet, J., & Pratt, C. W. (2007). Základy biochémie: Život na molekulárnej úrovni. Panamericana Medical.