Co to jest anabolizm?

Anabolizm jest procesem, w którym organizm wykorzystuje energię uwolnioną przez katabolizm do syntezy złożonych cząsteczek. Te złożone cząsteczki są następnie wykorzystywane do tworzenia struktur komórkowych, które są tworzone z małych i prostych prekursorów, które działają jako elementy budulcowe.

Etapy anabolizmu

Istnieją trzy podstawowe etapy anabolizmu.

• Etap 1 obejmuje produkcję prekursorów, takich jak aminokwasy, cukry proste, izoprenoidy i nukleotydy.
• Faza 2 obejmuje aktywację tych prekursorów do form reaktywnych przy użyciu energii z ATP
• Faza 3 obejmuje składanie tych prekursorów w złożone cząsteczki, takie jak białka, polisacharydy, lipidy i kwasy nukleinowe.

Źródła energii dla procesów anabolicznych

Różne gatunki organizmów zależą od różnych źródeł energii. Autotrofy, takie jak rośliny, mogą budować złożone cząsteczki organiczne w komórkach, takie jak polisacharydy i białka z prostych cząsteczek, takich jak dwutlenek węgla i woda, wykorzystując światło słoneczne jako energię.

Heterotrofy, z drugiej strony, wymagają źródła bardziej złożonych substancji, takich jak monosacharydy i aminokwasy, do produkcji tych złożonych cząsteczek. Fotoautotrofy i fotoheterotrofy uzyskują energię ze światła, podczas gdy chemoautotrofy i chemoheterotrofy uzyskują energię z nieorganicznych reakcji utleniania.

Anabolizm węglowodanów

W tych etapach proste kwasy organiczne mogą być przekształcane w monosacharydy, takie jak glukoza, a następnie wykorzystywane do składania polisacharydów, takich jak skrobia. Glukoza jest wytwarzana z pirogronianu, mleczanu, glicerolu, 3-fosforanu glicerolu i aminokwasów, a proces ten nazywany jest glukoneogenezą. Glukoneogeneza przekształca pirogronian do glukozo-6-fosforanu poprzez serię produktów pośrednich, z których wiele jest wspólnych z glikolizą.

Zazwyczaj kwasy tłuszczowe przechowywane jako tkanki tłuszczowe nie mogą być przekształcane w glukozę poprzez glukoneogenezę, ponieważ organizmy te nie mogą przekształcać acetylo-CoA w pirogronian. Jest to powód, dla którego przy długotrwałym głodzeniu ludzie i inne zwierzęta muszą wytwarzać ciała ketonowe z kwasów tłuszczowych, aby zastąpić glukozę w tkankach takich jak mózg, które nie mogą metabolizować kwasów tłuszczowych.

Rośliny i bakterie mogą przekształcać kwasy tłuszczowe w glukozę i wykorzystują cykl glioksylanowy, który omija etap dekarboksylacji w cyklu kwasu cytrynowego i pozwala na przekształcenie acetylo-CoA w oksalooctan. Z tego powstaje glukoza.

Glikany i polisacharydy są kompleksami cukrów prostych. Te dodatki są możliwe dzięki glikozylotransferazie z reaktywnego donora cukrowo-fosforanowego, takiego jak glukoza z difosforanem urydyny (UDP-glukoza), do akceptorowej grupy hydroksylowej na rosnącym polisacharydzie. Grupy hydroksylowe na pierścieniu substratu mogą być akceptorami i w ten sposób wytworzone polisacharydy mogą mieć strukturę prostą lub rozgałęzioną. Te tak powstałe polisacharydy mogą być przenoszone do lipidów i białek przez enzymy zwane oligosacharylotransferazami.

Anabolizm białek

Białka są utworzone z aminokwasów. Większość organizmów może syntetyzować niektóre z 20 powszechnie występujących aminokwasów. Większość bakterii i roślin może syntetyzować wszystkie dwadzieścia, ale ssaki mogą syntetyzować tylko dziesięć nieistotnych aminokwasów.

Aminokwasy są połączone razem w łańcuchu przez wiązania peptydowe, tworząc łańcuchy polipeptydowe. Każde różne białko ma unikalną sekwencję reszt aminokwasowych: jest to jego struktura pierwotna. Łańcuch polipeptydowy ulega modyfikacjom, składaniu i zmianom strukturalnym w celu utworzenia ostatecznego białka.

Nukleotydy są wytwarzane z aminokwasów, dwutlenku węgla i kwasu mrówkowego w szlakach, które wymagają dużych ilości energii metabolicznej.

Puryny są syntetyzowane jako nukleozydy (zasady przyłączone do rybozy). Adenina i guanina na przykład są wykonane z prekursora nukleozydu monofosforanu inozyny, który jest syntetyzowany przy użyciu atomów z aminokwasów glicyny, glutaminy i kwasu asparaginowego, jak również mrówczanu przeniesionego z koenzymu tetrahydrofolianu.

Pirymidyny, jak tymina i cytozyna, są syntetyzowane z zasady orotanowej, która powstaje z glutaminy i asparaginianu.

Anabolizm kwasów tłuszczowych

Kwasy tłuszczowe są syntetyzowane przy użyciu syntaz kwasów tłuszczowych, które polimeryzują, a następnie redukują jednostki acetylo-CoA. Te kwasy tłuszczowe zawierają łańcuchy acylowe, które są przedłużane przez cykl reakcji, które dodają grupę aktylową, redukują ją do alkoholu, odwadniają do grupy alkenowej, a następnie ponownie redukują do grupy alkanowej.

W zwierzętach i grzybach, wszystkie te reakcje syntazy kwasów tłuszczowych są przeprowadzane przez jedno wielofunkcyjne białko typu I. W roślinach, plazmidach i bakteriach oddzielne enzymy typu II wykonują każdy krok w szlaku.

Inne lipidy, takie jak terpeny i izoprenoidy obejmują karotenoidy i tworzą największą klasę roślinnych produktów naturalnych. Związki te powstają w wyniku składania i modyfikacji jednostek izoprenowych przekazanych z reaktywnych prekursorów pirofosforanu izopentenylu i pirofosforanu dimetyloallilu. U zwierząt i archaea, szlak mewalonianowy wytwarza te związki z acetylo-CoA.

Źródła

Dalsza lektura

• Wszystkie treści dotyczące metabolizmu
• Co to jest metabolizm?
• Nauka o metabolizmie
• Kluczowe związki biochemiczne
• Katabolizm

Cytaty

.