アナボリズムとは何か？

Anabolism is the process by the body utilizes the energy released by catabolism to synthesize complex molecules. これらの複雑な分子は、次に、ビルディングブロックとして機能する小さく単純な前駆体から形成される細胞構造を形成するために利用される。

同化の段階

同化には3つの基本段階がある。

• 第1段階では、アミノ酸、単糖、イソプレノイド、ヌクレオチドなどの前駆体を生産している。
• 第2段階では、ATPからのエネルギーを用いて、これらの前駆体を活性化する
• 第3段階では、これらの前駆体をタンパク質、多糖類、脂質、核酸などの複合分子に組み立てる

同化過程のエネルギー源

生物の種類によって、異なるエネルギー源に依存している。 植物などの独立栄養生物は、太陽光をエネルギーとして、二酸化炭素や水などの単純な分子から、多糖類やタンパク質などの細胞内の複雑な有機分子を構築できます。

一方、従属栄養生物は、単糖類やアミノ酸など、より複雑な物質の供給源を必要として、これらの複雑な分子を生成することができます。 光独立栄養生物と光従属栄養生物は光から、化学独立栄養生物と化学従属栄養生物は無機酸化反応からエネルギーを得る。

炭水化物の代謝

これらのステップで単純有機酸はグルコースなどの単糖に変換され、デンプンのような多糖の組み立てに使われることがある。 グルコースはピルビン酸、乳酸、グリセロール、グリセリン酸3-リン酸、アミノ酸から作られ、この過程は糖新生と呼ばれる。

通常、脂肪組織に蓄積された脂肪酸は、アセチルCoAをピルビン酸に変換できないため、糖新生によりグルコースに変換されることはない。

植物や細菌は脂肪酸をグルコースに変換することができ、彼らはクエン酸サイクルの脱炭酸ステップをバイパスし、アセチル-CoAをオキサロ酢酸に変換できるグリオキシル酸サイクルを利用している。 ここからグルコースが生成される。

糖鎖や多糖類は単糖の複合体である。 これらの付加は、ウリジン二リン酸グルコース（UDP-グルコース）のような反応性の糖-リン酸供与体から、成長する多糖類上の受容体水酸基への糖転移酵素によって可能となる。 基質の環上の水酸基がアクセプターとなるため、生成する多糖は直鎖または分岐した構造をとることが可能である。 このように形成された多糖は、オリゴ糖転移酵素と呼ばれる酵素によって脂質やタンパク質に転移されることがある。 ほとんどの生物は20種類の一般的なアミノ酸のいくつかを合成することができる。 ほとんどの細菌や植物は20種類すべてを合成できますが、哺乳類は10種類の非必須アミノ酸しか合成できません。

アミノ酸はペプチド結合によって鎖状に結合され、ポリペプチド鎖を形成しています。 異なるタンパク質は、それぞれ固有のアミノ酸残基の配列を持っており、これがその一次構造である。 ポリペプチド鎖は修飾、折り畳み、構造変化を経て最終的なタンパク質となる。

ヌクレオチドは、アミノ酸、二酸化炭素、ギ酸から、大量の代謝エネルギーを必要とする経路で作られる。 例えばアデニンやグアニンは前駆体のヌクレオシドであるイノシン一リン酸から作られるが、これはアミノ酸のグリシン、グルタミン、アスパラギン酸からの原子と、補酵素のテトラヒドロ葉酸から移動したギ酸を使って合成される。

チミンやシトシンのようなピリミジンは、グルタミンとアスパラギン酸から生成されるオロチン酸塩基から合成される。

脂肪酸の代謝

脂肪酸は脂肪酸合成酵素を使って合成され、アセチルCoA単位を重合した後、還元する。 これらの脂肪酸は、アクチル基を付加し、アルコールに還元し、脱水してアルケン基にし、再び還元してアルカン基にするという反応のサイクルによってアシル鎖を伸ばしている。

動物や菌類では、これらの脂肪酸合成酵素反応はすべて単一の多機能なタイプIタンパク質によって行われている。 植物、プラスミド、細菌では、別々のII型酵素が経路の各段階を行う。

テルペンやイソプレノイドなどの他の脂質はカロテノイドを含み、植物天然物の最大のクラスを形成している。 これらの化合物は、反応性前駆体であるピロリン酸イソペンテニルやピロリン酸ジメチルアリルから供与されたイソプレンユニットの集合と修飾によって作られる。 動物や古細菌では、メバロン酸経路がアセチル-CoAからこれらの化合物を生成します。

ソース

参考文献

• 代謝に関するすべてのコンテンツ
• 代謝とは何ですか?
• 代謝の科学
• 代謝の主要生化学
• 代謝の異化

Citations