Anabolické funkce, anabolické procesy, rozdíly s katabolismem



anabolismus je to rozdělení metabolismu, které zahrnuje reakce tvorby velkých molekul z menších. Pro tuto sérii reakcí nastane zdroj energie a obecně je to ATP (adenosintrifosfát)..

Anabolismus a jeho metabolická inverze, katabolismus, jsou seskupeny do řady reakcí zvaných metabolické cesty nebo cesty řízené a regulované hlavně hormony. Každý malý krok je řízen tak, že dochází k postupnému přenosu energie.

Anabolické procesy mohou mít základní jednotky, které tvoří biomolekuly - aminokyseliny, mastné kyseliny, nukleotidy a cukerné monomery - a generují složitější sloučeniny, jako jsou proteiny, lipidy, nukleové kyseliny a sacharidy jako konečný výrobce energie.

Index

  • 1 Funkce
  • 2 Anabolické procesy
    • 2.1 Syntéza mastných kyselin
    • 2.2 Syntéza cholesterolu
    • 2.3 Syntéza nukleotidů
    • 2.4 Syntéza nukleové kyseliny
    • 2.5 Syntéza proteinů
    • 2.6 Syntéza glykogenu
    • 2.7 Syntéza aminokyselin
  • 3 Regulace anabolismu
  • 4 Rozdíly s katabolismem
    • 4.1 Syntéza versus degradace
    • 4.2 Využití energie
    • 4.3 Rovnováha mezi anabolismem a katabolismem
  • 5 Odkazy

Funkce

Metabolismus je termín, který zahrnuje všechny chemické reakce, které se vyskytují v těle. Buňka se podobá mikroskopické továrně, kde probíhají syntézy a degradační reakce.

Dva cíle metabolismu jsou: za prvé použít chemickou energii uloženou v potravinách a za druhé nahradit struktury nebo látky, které v těle již nefungují. Tyto události se odehrávají podle specifických potřeb každého organismu a jsou řízeny chemickými posly zvanými hormony.

Energie pochází hlavně z tuků a sacharidů, které konzumujeme v potravinách. V případě, že je nedostatek, tělo může použít proteiny k vyrovnání nedostatku.

Podobně jsou regenerační procesy úzce spojeny s anabolismem. Regenerace tkání je podmínkou sine qua non udržovat zdravý organismus a pracovat správně. Anabolismus je zodpovědný za produkci všech buněčných sloučenin, které je udržují v chodu.

Mezi jednotlivými metabolickými procesy je v buňce křehká rovnováha. Velké molekuly mohou být degradovány na své menší složky katabolickými reakcemi a opačný proces - od malých po velké - může nastat anabolismem.

Anabolické procesy

Anabolismus obecně zahrnuje všechny reakce katalyzované enzymy (malé molekuly proteinové povahy, které urychlují rychlost chemických reakcí o několik řádů) zodpovědných za "konstrukci" nebo syntézu buněčných složek.

Obecné vidění anabolických cest zahrnuje následující kroky: jednoduché molekuly, které se podílejí jako prostředníci v Krebsově cyklu, jsou aminokyseliny nebo chemicky transformované na aminokyseliny. Později se skládají do složitějších molekul.

Tyto procesy vyžadují chemickou energii, pocházející z katabolismu. Mezi nejdůležitější anabolické procesy patří: syntéza mastných kyselin, syntéza cholesterolu, syntéza nukleových kyselin (DNA a RNA), syntéza proteinů, syntéza glykogenu a syntéza aminokyselin.

Níže bude stručně popsána úloha těchto molekul v organismu a jejich syntézních cest:

Syntéza mastných kyselin

Lipidy jsou velmi heterogenní biomolekuly schopné generovat velké množství energie, když jsou oxidovány, zejména molekuly triacylglycerolu..

Mastné kyseliny jsou archetypální lipidy. Skládají se z hlavy a ocasu z uhlovodíků. Ty mohou být nenasycené nebo nasycené v závislosti na tom, zda mají dvojité vazby v ocase.

Lipidy jsou základními složkami všech biologických membrán, kromě účasti jako rezervní látky.

Mastné kyseliny jsou syntetizovány v cytoplazmě buňky z prekurzorové molekuly zvané malonyl-CoA, z acetyl-CoA a hydrogenuhličitanu. Tato molekula daruje tři atomy uhlíku, aby zahájila růst mastné kyseliny.

Po tvorbě malonilu pokračuje syntéza ve čtyřech základních krocích:

-Kondenzace acetyl-ACP s malonyl-ACP, reakce, která produkuje acetoacetyl-ACP a uvolňuje oxid uhličitý jako odpadní látku.

-Druhým krokem je redukce acetoacetyl-ACP pomocí NADPH na D-3-hydroxybutyryl-ACP.

-Následně dochází k dehydratační reakci, která převádí předchozí produkt (D-3-hydroxybutyryl-ACP) na crotonil-ACP..

-Nakonec se crotonil-ACP redukuje a výsledným produktem je butiryl-ACP.

Syntéza cholesterolu

Cholesterol je sterol s typickým jádrem se 17 uhlíky uhlíku. Má různé role ve fyziologii, protože působí jako prekurzor různých molekul, jako jsou žlučové kyseliny, různé hormony (včetně pohlaví) a je nezbytný pro syntézu vitamínu D.

Syntéza probíhá v cytoplazmě buňky, zejména v buňkách jater. Tato anabolická cesta má tři fáze: nejprve se vytvoří isoprenová jednotka, pak postupná asimilace jednotek za vzniku skvalenu, to se stane s lanosterolem a nakonec se získá cholesterol.

Aktivita enzymů v této dráze je regulována především relativním podílem hormonů inzulínu: glukagonu. Jak se tento podíl zvyšuje, úměrně zvyšuje aktivitu silnice.

Syntéza nukleotidů

Nukleové kyseliny jsou DNA a RNA, první obsahuje všechny informace nezbytné pro vývoj a udržování živých organismů, zatímco druhá doplňuje funkce DNA..

DNA i RNA se skládají z dlouhých řetězců polymerů, jejichž základní jednotkou jsou nukleotidy. Nukleotidy jsou zase tvořeny cukrem, fosfátovou skupinou a dusíkatou bází. Prekurzorem purinů a pyrimidinů je ribóza-5-fosfát.

Puriny a pyrimidiny jsou produkovány v játrech z prekurzorů, jako je oxid uhličitý, glycin, amoniak, mj..

Syntéza nukleové kyseliny

Nukleotidy musí být spojeny v dlouhých řetězcích DNA nebo RNA, aby se splnila jejich biologická funkce. Tento proces zahrnuje řadu enzymů, které katalyzují reakce.

Enzym zodpovědný za kopírování DNA pro generování více molekul DNA s identickými sekvencemi je DNA polymeráza. Tento enzym nemůže spustit syntézu de novo, proto se musí účastnit malý fragment DNA nebo RNA nazývaný primer, který umožňuje tvorbu řetězce.

Tato událost vyžaduje účast dalších enzymů. Helikáza například pomáhá otevřít dvojitou spirálu DNA, takže polymeráza může působit a topoizomeráza je schopna modifikovat topologii DNA, a to buď zapletením nebo rozložením.

Podobně se RNA polymeráza účastní syntézy RNA z molekuly DNA. Na rozdíl od předchozího procesu syntéza RNA nevyžaduje výše uvedený primer.

Syntéza proteinů

Syntéza proteinů je rozhodující událostí všech živých organismů. Proteiny plní širokou škálu funkcí, jako je transport látek nebo role strukturálních proteinů.

Podle centrální "dogmy" biologie, poté, co je DNA zkopírována do messenger RNA (jak je popsáno v předchozí části), je to zase přeloženo ribozomy do polymeru aminokyselin. V RNA je každý triplet (tři nukleotidy) interpretován jako jedna z dvaceti aminokyselin.

Syntéza probíhá v cytoplazmě buňky, kde se nacházejí ribozomy. Proces probíhá ve čtyřech fázích: aktivace, iniciace, prodloužení a ukončení.

Aktivace spočívá v navázání určité aminokyseliny na přenosovou RNA, která mu odpovídá. Zahájení zahrnuje vazbu ribozomu k 3 'terminální části messenger RNA, za pomoci "iniciačních faktorů".

Prodloužení zahrnuje přidání aminokyselin podle zprávy RNA. Nakonec se proces zastaví se specifickou sekvencí v messenger RNA, tzv. Terminačních kondomech: UAA, UAG nebo UGA.

Syntéza glykogenu

Glykogen je molekula složená z opakovaných jednotek glukózy. Působí jako energeticky rezervní látka a je převážně hojná v játrech a svalech.

Způsob syntézy se nazývá glykogenéza a vyžaduje účast enzymu glykogen syntázy, ATP a UTP. Dráha začíná fosforylací glukózy na glukóza-6-fosfát a poté přechází na glukóza-1-fosfát. Další krok zahrnuje přidání UDP za vzniku UDP-glukózy a anorganického fosfátu.

Molekula UDP-glukózy se přidává k glukózovému řetězci pomocí vazby alfa 1-4, čímž se uvolňuje nukleotid UDP. V případě, že dojde k následkům, jsou tvořeny alfa linkami 1-6.

Syntéza aminokyselin

Aminokyseliny jsou jednotky, které tvoří proteiny. V přírodě existuje 20 typů, z nichž každá má jedinečné fyzikální a chemické vlastnosti, které určují konečné vlastnosti proteinu.

Ne všechny organismy mohou syntetizovat 20 typů. Například člověk může syntetizovat pouze 11, zbývajících 9 musí být začleněno do stravy.

Každá aminokyselina má svou specifickou cestu. Pocházejí však z prekurzorových molekul, jako jsou mimo jiné alfa-ketoglutarát, oxaloacetát, 3-fosfoglycerát, pyruvát..

Regulace anabolismu

Jak již bylo zmíněno dříve, metabolismus je regulován látkami zvanými hormony, vylučované specializovanými tkáněmi, ať už glandulárními nebo epiteliálními. Pracují jako poslové a jejich chemická povaha je poměrně různorodá.

Například inzulín je hormon vylučovaný slinivkou břišní a má významný vliv na metabolismus. Po jídlech s vysokým obsahem sacharidů pracuje inzulín jako stimulant anabolických cest.

Hormon je tedy zodpovědný za aktivaci procesů, které umožňují syntézu skladovacích látek, jako jsou tuky nebo glykogen.

Existují období života, kde převažují anabolické procesy, jako je dětství, adolescence, během těhotenství nebo během tréninku zaměřeného na růst svalů..

Rozdíly s katabolismem

Všechny procesy a chemické reakce, které probíhají uvnitř našeho těla - konkrétně uvnitř našich buněk - jsou globálně známé jako metabolismus. Díky této sérii vysoce kontrolovaných událostí můžeme růst, vyvíjet, reprodukovat a udržovat tělesné teplo.

Syntéza versus degradace

Metabolismus zahrnuje použití biomolekul (bílkovin, sacharidů, lipidů nebo tuků a nukleových kyselin) k udržení všech základních reakcí živého systému.

Získání těchto molekul pochází z potravy, kterou konzumujeme denně, a naše těla jsou schopna je během procesu trávení „rozpadat“ na menší jednotky..

Například proteiny (například pocházející z masa nebo vajec) jsou fragmentovány do svých hlavních složek: aminokyselin. Stejným způsobem můžeme zpracovat sacharidy v menších jednotkách cukru, obvykle v glukóze, jednom z nejpoužívanějších sacharidů v našem těle..

Naše tělo je schopno používat tyto malé jednotky - aminokyseliny, cukry, mastné kyseliny, mimo jiné - k vytváření nových větších molekul v konfiguraci, kterou naše tělo potřebuje..

Proces rozpadu a získávání energie se nazývá katabolismus, zatímco tvorba nových komplexnějších molekul je anabolismus. Procesy syntézy jsou tedy spojeny s anabolismem a degradací s katabolismem.

Jako pravidlo mnemotechniky můžeme použít "c" slova catabolism a vztahovat jej ke slovu "cut".

Využití energie

Anabolické procesy vyžadují energii, zatímco degradační procesy produkují tuto energii, zejména ve formě ATP - známé jako energetická měna buňky..

Tato energie pochází z katabolických procesů. Představme si, že máme balíček karet, pokud máme všechny karty naskládané úhledně a hodíme je na zem, které to dělají spontánně (analogicky k katabolismu).

V případě, že je chceme znovu objednat, musíme na systém aplikovat energii a vyzvednout je ze země (analogicky k anabolismu).

V některých případech katabolické cesty potřebují „vstřikování energie“ do svých prvních kroků, aby se dosáhlo zahájení procesu. Například glykolýza nebo glykolýza je degradace glukózy. Tato cesta vyžaduje použití dvou molekul ATP.

Rovnováha mezi anabolismem a katabolismem

Pro udržení zdravého a adekvátního metabolismu je nutné mít rovnováhu mezi procesy anabolismu a katabolismu. V případě, že procesy anabolismu převyšují procesy katabolismu, jsou události syntézy takové, které převažují. Naopak, když tělo přijímá více energie, než je nezbytné, převládají katabolické dráhy.

Když tělo zažívá situace nepřátelství, nazývá je nemocí nebo prodlužuje období hladovění, metabolismus se zaměřuje na cesty degradace a vstupuje do katabolického stavu.

Odkazy

  1. Chan, Y. K., Ng, K. P., & Sim, D. S. M. (Eds.). (2015). Farmakologický základ akutní péče. Springer International Publishing.
  2. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Pozvánka na biologii. Macmillan.
  3. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Molekulární buněčná biologie. Macmillan.
  4. Ronzio, R. A. (2003). Encyklopedie výživy a dobrého zdraví. Infobase Publishing.
  5. Voet, D., Voet, J., & Pratt, C. W. (2007). Základy biochemie: Život na molekulární úrovni. Panamericana Medical.