Mitä on anabolia?

Anabolismi on prosessi, jossa elimistö käyttää katabolian vapauttamaa energiaa monimutkaisten molekyylien syntetisointiin. Näitä monimutkaisia molekyylejä hyödynnetään sitten solurakenteiden muodostamiseen, jotka muodostuvat pienistä ja yksinkertaisista esiasteista, jotka toimivat rakennuspalikoina.

Anabolian vaiheet

Anaboliassa on kolme perusvaihetta.

• Vaiheessa 1 tuotetaan esiasteet, kuten aminohapot, monosakkaridit, isoprenoidit ja nukleotidit.
• Vaiheeseen 2 kuuluu näiden esiasteiden aktivointi reaktiivisiksi muodoiksi ATP:stä saatavan energian avulla
• Vaiheeseen 3 kuuluu näiden esiasteiden kokoaminen monimutkaisiksi molekyyleiksi, kuten proteiineiksi, polysakkarideiksi, lipideiksi ja nukleiinihapoiksi.

Energialähteet anabolisia prosesseja varten

Erilaiset eliölajit ovat riippuvaisia erilaisista energianlähteistä. Autotrofit, kuten kasvit, voivat rakentaa solujen monimutkaisia orgaanisia molekyylejä, kuten polysakkarideja ja proteiineja, yksinkertaisista molekyyleistä, kuten hiilidioksidista ja vedestä, käyttäen auringonvaloa energianlähteenä.

Heterotrofit taas tarvitsevat näiden monimutkaisten molekyylien tuottamiseen monimutkaisempien aineiden, kuten monosakkaridien ja aminohappojen, lähteen. Fotoautotrofit ja fotoheterotrofit saavat energiaa valosta, kun taas kemoautotrofit ja kemoheterotrofit saavat energiaa epäorgaanisista hapettumisreaktioista.

Hiilihydraattien aineenvaihdunta

Näissä vaiheissa yksinkertaiset orgaaniset hapot voidaan muuntaa monosakkarideiksi, kuten glukoosiksi, ja niistä voidaan sitten koota polysakkarideja, kuten tärkkelystä. Glukoosia valmistetaan pyruviatista, laktaatista, glyserolista, glyseraatti-3-fosfaatista ja aminohapoista, ja prosessia kutsutaan glukoneogeneesiksi. Glukoneogeneesi muuttaa pyruvaatin glukoosi-6-fosfaatiksi useiden välituotteiden kautta, joista monet ovat yhteisiä glykolyysin kanssa.

Lisäkudoksiin varastoituneita rasvahappoja ei yleensä voida muuttaa glukoosiksi glukoneogeneesin avulla, koska nämä organismit eivät pysty muuttamaan asetyyli-CoA:ta pyruvaatiksi. Tästä syystä ihmisten ja muiden eläinten on pitkäaikaisen nälänhädän aikana tuotettava rasvahapoista ketoaineita glukoosin korvaamiseksi kudoksissa, kuten aivoissa, jotka eivät pysty metaboloimaan rasvahappoja.

Kasvit ja bakteerit voivat muuntaa rasvahappoja glukoosiksi, ja ne käyttävät glyoksylaattikiertoa, joka ohittaa sitruunahappokierron dekarboksylaatiovaiheen ja sallii asetyyli-CoA:n muuttamisen oksaloasetaatiksi. Tästä muodostuu glukoosia.

Glykaanit ja polysakkaridit ovat yksinkertaisten sokerien komplekseja. Nämä lisäykset mahdollistaa glykosyylitransferaasi reaktiivisesta sokerifosfaatin luovuttajasta, kuten uridiinidifosfaattiglukoosista (UDP-glukoosi), kasvavan polysakkaridin akseptorihydroksyyliryhmään. Substraatin renkaan hydroksyyliryhmät voivat olla akseptoreita, ja näin tuotetut polysakkaridit voivat olla rakenteeltaan suoria tai haarautuneita. Nämä näin muodostuneet polysakkaridit voidaan siirtää lipideihin ja proteiineihin oligosakkaryylitransferaaseiksi kutsuttujen entsyymien avulla.

Proteiinien aineenvaihdunta

Proteiinit muodostuvat aminohapoista. Useimmat organismit pystyvät syntetisoimaan joitakin 20 yleisestä aminohaposta. Useimmat bakteerit ja kasvit pystyvät syntetisoimaan kaikki kaksikymmentä, mutta nisäkkäät pystyvät syntetisoimaan vain kymmenen ei-välttämätöntä aminohappoa.

Aminohapot liittyvät ketjuun peptidisidoksilla muodostaen polypeptidiketjuja. Jokaisella erilaisella proteiinilla on ainutlaatuinen aminohappojäännösten järjestys: tämä on sen primaarirakenne. Polypeptidiketju käy läpi modifikaatioita, taittumista ja rakennemuutoksia muodostaakseen lopullisen proteiinin.

Nukleotidit valmistetaan aminohapoista, hiilidioksidista ja muurahaishaposta poluilla, jotka vaativat suuria määriä aineenvaihdunnan energiaa.

Puriineja syntetisoidaan nukleosideina (riboosiin kiinnittyneet emäkset). Esimerkiksi adeniini ja guaniini valmistetaan esiasteena olevasta nukleosidista inosiinimonofosfaatista, joka syntetisoidaan käyttämällä aminohappojen glysiinin, glutamiinin ja asparagiinihapon atomeja sekä koentsyymi tetrahydrofolaatista siirrettyä formiaattia.

Pyrimidiinit, kuten tymiini ja sytosiini, syntetisoidaan emäksestä orotaatista, joka muodostuu glutamiinista ja aspartaatista.

Rasvahappojen aineenvaihdunta

Rasvahapot syntetisoidaan käyttämällä rasvahapposyntaaseja, jotka polymerisoivat ja sitten pelkistävät asetyyli-CoA-yksiköitä. Nämä rasvahapot sisältävät asyyliketjuja, jotka pidentyvät reaktiosyklillä, jossa lisätään aktyyliryhmä, pelkistetään se alkoholiksi, dehydratoidaan se alkeeniryhmäksi ja pelkistetään taas alkaaniryhmäksi.

Eläimillä ja sienillä kaikki nämä rasvahapposyntaasireaktiot suorittaa yksi ainoa monikäyttöinen tyypin I proteiini. Kasveissa, plasmideissa ja bakteereissa erilliset tyypin II entsyymit suorittavat polun jokaisen vaiheen.

Muut lipidit, kuten terpeenit ja isoprenoidit, sisältävät karotenoidit, ja ne muodostavat kasvien luonnontuotteiden suurimman luokan. Nämä yhdisteet syntyvät reaktiivisista esiasteista isopentenyylipyrofosfaatista ja dimetyyliallyylipyrofosfaatista peräisin olevien isopreeniyksiköiden kokoamisella ja muokkaamisella. Eläimissä ja arkeologeissa mevalonaattireitti tuottaa näitä yhdisteitä asetyyli-CoA:sta.

Lähteet

Lisälukemista

• Kaikki aineenvaihdunnan sisältö
• Mitä on aineenvaihdunta?
• Aineenvaihdunnan tiede
• Aineenvaihdunnan keskeiset biokemikaalit
• Aineenvaihdunta Katabolia

Sitaatit