Co je to anabolismus?

Anabolismus je proces, při kterém tělo využívá energii uvolněnou katabolismem k syntéze složitých molekul. Tyto složité molekuly jsou pak využívány k tvorbě buněčných struktur, které vznikají z malých a jednoduchých prekurzorů, jež fungují jako stavební kameny.

Fáze anabolismu

Existují tři základní fáze anabolismu.

• Fáze 1 zahrnuje produkci prekurzorů, jako jsou aminokyseliny, monosacharidy, izoprenoidy a nukleotidy.
• Stupeň 2 zahrnuje aktivaci těchto prekurzorů do reaktivních forem s využitím energie z ATP
• Stupeň 3 zahrnuje sestavení těchto prekurzorů do složitých molekul, jako jsou proteiny, polysacharidy, lipidy a nukleové kyseliny.

Zdroje energie pro anabolické procesy

Různé druhy organismů jsou závislé na různých zdrojích energie. Autotrofové, jako jsou rostliny, mohou složité organické molekuly v buňkách, jako jsou polysacharidy a bílkoviny, vytvářet z jednoduchých molekul, jako je oxid uhličitý a voda, pomocí slunečního světla jako energie.

Heterotrofové naopak potřebují k výrobě těchto složitých molekul zdroj složitějších látek, jako jsou monosacharidy a aminokyseliny. Fotoautotrofy a fotoheterotrofy získávají energii ze světla, zatímco chemoautotrofy a chemoheterotrofy získávají energii z anorganických oxidačních reakcí.

Anabolismus sacharidů

V těchto krocích mohou být jednoduché organické kyseliny přeměněny na monosacharidy, jako je glukóza, a poté použity k sestavení polysacharidů, jako je škrob. Glukóza se vyrábí z pyruvátu, laktátu, glycerolu, glycerát-3-fosfátu a aminokyselin a tento proces se nazývá glukoneogeneze. Glukoneogeneze přeměňuje pyruvát na glukóza-6-fosfát prostřednictvím řady meziproduktů, z nichž mnohé jsou společné s glykolýzou.

Mastné kyseliny uložené v tukových tkáních nelze obvykle přeměnit na glukózu prostřednictvím glukoneogeneze, protože tyto organismy nemohou přeměnit acetyl-CoA na pyruvát. To je důvod, proč při dlouhodobém hladovění musí lidé a další živočichové produkovat ketolátky z mastných kyselin, aby nahradili glukózu ve tkáních, jako je mozek, které nedokážou metabolizovat mastné kyseliny.

Rostliny a bakterie mohou přeměňovat mastné kyseliny na glukózu a využívají glyoxylátový cyklus, který obchází dekarboxylační krok v cyklu kyseliny citronové a umožňuje přeměnu acetyl-CoA na oxalacetát. Z něj vzniká glukóza.

Glykany a polysacharidy jsou komplexy jednoduchých cukrů. Tyto adice jsou umožněny glykosyltransferázou z reaktivního donorského cukru-fosfátu, jako je glukóza uridindifosfát (UDP-glukóza), na akceptorovou hydroxylovou skupinu na rostoucím polysacharidu. Hydroxylové skupiny na kruhu substrátu mohou být akceptory, a proto mohou mít vzniklé polysacharidy přímou nebo rozvětvenou strukturu. Tyto takto vzniklé polysacharidy mohou být přeneseny na lipidy a proteiny pomocí enzymů zvaných oligosacharyltransferázy.

Anabolismus proteinů

Proteiny jsou tvořeny aminokyselinami. Většina organismů dokáže syntetizovat některé z 20 běžných aminokyselin. Většina bakterií a rostlin dokáže syntetizovat všech dvacet, ale savci dokáží syntetizovat pouze deset neesenciálních aminokyselin.

Aminokyseliny jsou spojeny do řetězce peptidovými vazbami a tvoří polypeptidové řetězce. Každý jiný protein má jedinečnou sekvenci aminokyselinových zbytků: to je jeho primární struktura. Polypeptidový řetězec prochází modifikacemi, skládáním a strukturálními změnami, aby vznikl konečný protein.

Nukleotidy se vyrábějí z aminokyselin, oxidu uhličitého a kyseliny mravenčí cestami, které vyžadují velké množství metabolické energie.

Puriny se syntetizují jako nukleosidy (báze připojené k ribóze). Adenin a guanin se například vyrábějí z prekurzoru nukleosidu inosinmonofosfátu, který se syntetizuje pomocí atomů z aminokyselin glycinu, glutaminu a kyseliny asparagové a také mravenčanu přeneseného z koenzymu tetrahydrofolátu.

Pyrimidiny, jako thymin a cytosin, jsou syntetizovány z báze orotátu, která vzniká z glutaminu a aspartátu.

Anabolismus mastných kyselin

Mastné kyseliny jsou syntetizovány pomocí syntáz mastných kyselin, které polymerují a poté redukují jednotky acetyl-CoA. Tyto mastné kyseliny obsahují acylové řetězce, které se prodlužují cyklem reakcí, při nichž se přidává actylová skupina, redukuje se na alkohol, dehydratuje se na alkenovou skupinu a poté se opět redukuje na alkenovou skupinu.

U živočichů a hub jsou všechny tyto reakce syntetázy mastných kyselin prováděny jediným multifunkčním proteinem typu I.

. U rostlin, plazmidů a bakterií provádějí každý krok této dráhy samostatné enzymy typu II.

Další lipidy jako terpeny a isoprenoidy zahrnují karotenoidy a tvoří největší třídu rostlinných přírodních produktů. Tyto sloučeniny vznikají sestavením a modifikací isoprenových jednotek darovaných z reaktivních prekurzorů isopentenylpyrofosfátu a dimethylallylpyrofosfátu. U živočichů a archeí vznikají tyto sloučeniny mevalonátovou cestou z acetyl-CoA.

Zdroje

Další čtení

• Všechen obsah metabolismu
• Co je metabolismus?
• Věda o metabolismu
• Klíčové biochemické látky metabolismu
• Katabolismus metabolismu

Citace

.