Mi az anabolizmus?

Az anabolizmus az a folyamat, amelynek során a szervezet a katabolizmus során felszabaduló energiát komplex molekulák szintézisére használja fel. Ezeket az összetett molekulákat azután olyan sejtstruktúrák kialakítására használják fel, amelyek építőkövekként működő kis és egyszerű prekurzorokból jönnek létre.

Az anabolizmus szakaszai

Az anabolizmusnak három alapvető szakasza van.

• Az 1. szakasz az olyan prekurzorok előállítását foglalja magában, mint az aminosavak, monoszacharidok, izoprenoidok és nukleotidok.
• A 2. fázis ezen prekurzorok aktiválását foglalja magában reaktív formákká az ATP energiájának felhasználásával
• A 3. fázis ezen prekurzorok összetett molekulákká, például fehérjékké, poliszacharidokká, lipidekké és nukleinsavakká történő összeállítását foglalja magában.

Az anabolikus folyamatok energiaforrásai

A különböző élőlényfajok különböző energiaforrásoktól függnek. Az autotrófok, mint például a növények, a sejtekben lévő összetett szerves molekulákat, például a poliszacharidokat és a fehérjéket egyszerű molekulákból, például szén-dioxidból és vízből tudják felépíteni a napfényt mint energiát használva.

A heterotrófok ezzel szemben összetettebb anyagok, például monoszacharidok és aminosavak forrását igénylik ezen összetett molekulák előállításához. A fotoautotrófok és a fotoheterotrófok fényből nyerik az energiát, míg a kemoautotrófok és a kemoheterotrófok szervetlen oxidációs reakciókból nyerik az energiát.

Szénhidrátok metabolizmusa

Ezekben a lépésekben az egyszerű szerves savak monoszacharidokká, például glükózzá alakíthatók, majd poliszacharidok, például keményítő összeállítására használhatók fel. A glükóz piruvátból, laktátból, glicerinből, glicerin-3-foszfátból és aminosavakból készül, és a folyamatot glükoneogenezisnek nevezik. A glükoneogenezis a piruvátot glükóz-6-foszfáttá alakítja egy sor köztes terméken keresztül, amelyek közül sok közös a glikolízissel.

A zsírszövetekben tárolt zsírsavak általában nem alakíthatók glükózzá glükoneogenezis útján, mivel ezek a szervezetek az acetil-CoA-t nem tudják piruváttá alakítani. Ez az oka annak, hogy hosszú távú éhezés esetén az embereknek és más állatoknak ketontesteket kell előállítaniuk zsírsavakból a glükóz helyettesítésére olyan szövetekben, mint például az agy, amelyek nem képesek a zsírsavak metabolizálására.

A növények és a baktériumok képesek a zsírsavakat glükózzá alakítani, és a glioxilát-ciklust használják, amely megkerüli a citromsavciklus dekarboxilációs lépését, és lehetővé teszi az acetil-CoA oxalacetáttá történő átalakítását. Ebből glükóz képződik.

A glikánok és poliszacharidok egyszerű cukrok komplexei. Ezeket az adalékokat a glikoziltranszferáz teszi lehetővé egy reaktív cukor-foszfát donorból, például uridin-difoszfát-glükózból (UDP-glükóz) a növekvő poliszacharid akceptor hidroxilcsoportjához. A szubsztrát gyűrűjében lévő hidroxilcsoportok lehetnek akceptorok, és így a keletkező poliszacharidok egyenes vagy elágazó szerkezetűek lehetnek. Ezeket az így képződött poliszacharidokat oligoszachariltranszferázoknak nevezett enzimek átvihetik lipidekre és fehérjékre.

A fehérjék metabolizmusa

A fehérjék aminosavakból képződnek. A legtöbb élőlény a 20 gyakori aminosav közül néhányat képes szintetizálni. A legtöbb baktérium és növény mind a húszat képes szintetizálni, de az emlősök csak a tíz nem esszenciális aminosavat képesek szintetizálni.

Az aminosavakat peptidkötésekkel láncba kötve polipeptidláncokat alkotnak. Minden különböző fehérje az aminosavmaradványok egyedi sorrendjével rendelkezik: ez az elsődleges szerkezete. A polipeptidlánc módosításokon, hajtogatáson és szerkezeti változásokon megy keresztül, hogy kialakuljon a végső fehérje.

A nukleotidok aminosavakból, szén-dioxidból és hangyasavból készülnek nagy mennyiségű metabolikus energiát igénylő útvonalakon.

A purinok nukleozidokként (ribózhoz kötött bázisok) szintetizálódnak. Az adenin és a guanin például az inozin-monofoszfát prekurzor nukleozidból készül, amely a glicin, a glutamin és az aszparaginsav aminosavak atomjainak, valamint a tetrahidrofolát koenzimből átvitt formiát felhasználásával szintetizálódik.

A pirimidinek, mint a timin és a citozin, a glutaminból és aszpartátból képződő orotát bázisból szintetizálódnak.

A zsírsavak metabolizmusa

A zsírsavak szintézise zsírsavszintázok segítségével történik, amelyek polimerizálják, majd redukálják az acetil-CoA egységeket. Ezek a zsírsavak acilláncokat tartalmaznak, amelyeket olyan reakciók ciklusával hosszabbítanak meg, amelyek során az acilcsoportot hozzáadják, alkohollá redukálják, alkéncsoporttá dehidratálják, majd ismét alkáncsoporttá redukálják.

Az állatokban és a gombákban mindezen zsírsavszintáz reakciókat egyetlen többfunkciós I. típusú fehérje végzi. Növényekben, plazmidokban és baktériumokban különálló II. típusú enzimek végzik az út minden egyes lépését.

A többi lipid, mint a terpének és izoprenoidok közé tartoznak a karotinoidok, és a növényi természetes termékek legnagyobb osztályát alkotják. Ezek a vegyületek a reaktív prekurzorokból, az izopentenil-pirofoszfátból és a dimetilalilpirofoszfátból adományozott izoprénegységek összeszerelésével és módosításával jönnek létre. Az állatokban és az archaikus szervezetekben a mevalonát útvonal állítja elő ezeket a vegyületeket acetil-CoA-ból.

Források

További olvasmányok

• Minden anyagcsere tartalom
• Mi az anyagcsere?
• Az anyagcsere tudománya
• Az anyagcsere legfontosabb biokémiai anyagai
• Az anyagcsere katabolizmusa

Citations