Che cos’è l’anabolismo?

L’anabolismo è il processo con cui il corpo utilizza l’energia rilasciata dal catabolismo per sintetizzare molecole complesse. Queste molecole complesse sono poi utilizzate per formare strutture cellulari che sono formate da piccoli e semplici precursori che agiscono come mattoni.

Fasi dell’anabolismo

Ci sono tre fasi fondamentali dell’anabolismo.

• La fase 1 comporta la produzione di precursori come aminoacidi, monosaccaridi, isoprenoidi e nucleotidi.
• La fase 2 comporta l’attivazione di questi precursori in forme reattive usando l’energia dell’ATP
• La fase 3 comporta l’assemblaggio di questi precursori in molecole complesse come proteine, polisaccaridi, lipidi e acidi nucleici.

Fonti di energia per processi anabolici

Diverse specie di organismi dipendono da diverse fonti di energia. Gli autotrofi come le piante possono costruire le molecole organiche complesse nelle cellule come i polisaccaridi e le proteine da molecole semplici come l’anidride carbonica e l’acqua usando la luce del sole come energia.

Gli eterotrofi, invece, richiedono una fonte di sostanze più complesse, come monosaccaridi e aminoacidi, per produrre queste molecole complesse. I fotoautotrofi e i fotoeterotrofi ottengono energia dalla luce, mentre i chemioautotrofi e i chemioterotrofi ottengono energia da reazioni di ossidazione inorganica.

Anabolismo dei carboidrati

In queste fasi gli acidi organici semplici possono essere convertiti in monosaccaridi come il glucosio e poi utilizzati per assemblare polisaccaridi come l’amido. Il glucosio è fatto da piruvato, lattato, glicerolo, glicerato 3-fosfato e aminoacidi e il processo è chiamato gluconeogenesi. La gluconeogenesi converte il piruvato in glucosio-6-fosfato attraverso una serie di intermedi, molti dei quali sono condivisi con la glicolisi.

In genere gli acidi grassi immagazzinati nei tessuti adiposi non possono essere convertiti in glucosio attraverso la gluconeogenesi poiché questi organismi non possono convertire l’acetil-CoA in piruvato. Questo è il motivo per cui quando c’è una lunga fame, gli esseri umani e altri animali hanno bisogno di produrre corpi chetonici dagli acidi grassi per sostituire il glucosio in tessuti come il cervello che non possono metabolizzare gli acidi grassi.

Piante e batteri possono convertire gli acidi grassi in glucosio e utilizzano il ciclo del gliossilato, che bypassa la fase di decarbossilazione nel ciclo dell’acido citrico e permette la trasformazione di acetil-CoA in ossalacetato. Da questo si forma il glucosio.

Glicani e polisaccaridi sono complessi di zuccheri semplici. Queste aggiunte sono rese possibili dalla glicosiltrasferasi da un donatore di zucchero-fosfato reattivo, come il glucosio difosfato di uridina (UDP-glucosio), a un gruppo idrossile accettore sul polisaccaride in crescita. I gruppi idrossilici sull’anello del substrato possono essere accettori e quindi i polisaccaridi prodotti possono avere strutture diritte o ramificate. Questi polisaccaridi così formati possono essere trasferiti a lipidi e proteine da enzimi chiamati oligosaccariltransferasi.

Anabolismo delle proteine

Le proteine sono formate da aminoacidi. La maggior parte degli organismi può sintetizzare alcuni dei 20 aminoacidi comuni. La maggior parte dei batteri e delle piante possono sintetizzare tutti e venti, ma i mammiferi possono sintetizzare solo i dieci aminoacidi non essenziali.

Gli aminoacidi sono uniti in una catena da legami peptidici per formare catene polipeptidiche. Ogni diversa proteina ha una sequenza unica di residui di aminoacidi: questa è la sua struttura primaria. La catena polipeptidica subisce modifiche, ripiegamenti e cambiamenti strutturali per formare la proteina finale.

I nucleotidi sono fatti da aminoacidi, anidride carbonica e acido formico in percorsi che richiedono grandi quantità di energia metabolica.

Le purine sono sintetizzate come nucleosidi (basi unite al ribosio). L’adenina e la guanina, per esempio, sono fatte dal nucleoside precursore inosina monofosfato, che è sintetizzato utilizzando gli atomi degli aminoacidi glicina, glutamina e acido aspartico, così come il formiato trasferito dal coenzima tetraidrofolato.

Le pirimidine, come la timina e la citosina, sono sintetizzate dalla base orotata, che si forma dalla glutammina e dall’aspartato.

Anabolismo degli acidi grassi

Gli acidi grassi sono sintetizzati usando le sintasi degli acidi grassi che polimerizzano e poi riducono le unità di acetil-CoA. Questi acidi grassi contengono catene aciliche che sono estese da un ciclo di reazioni che aggiungono il gruppo attile, lo riducono ad un alcool, lo disidratano ad un gruppo alcheno e poi lo riducono di nuovo ad un gruppo alcano.

Negli animali e nei funghi, tutte queste reazioni di sintasi degli acidi grassi sono effettuate da una singola proteina multifunzionale di tipo I. Nelle piante, nei plasmidi e nei batteri enzimi separati di tipo II eseguono ogni passo del percorso.

Altri lipidi come i terpeni e gli isoprenoidi includono i carotenoidi e formano la più grande classe di prodotti naturali vegetali. Questi composti sono prodotti dall’assemblaggio e dalla modifica di unità di isoprene donate dai precursori reattivi isopentenil pirofosfato e dimetilil pirofosfato. Negli animali e negli archei, la via del mevalonato produce questi composti dall’acetil-CoA.

Fonti

Altre letture

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• Biochimici chiave del metabolismo
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