Ce este Anabolismul?

Anabolismul este procesul prin care organismul utilizează energia eliberată de catabolism pentru a sintetiza molecule complexe. Aceste molecule complexe sunt apoi utilizate pentru a forma structuri celulare care sunt formate din precursori mici și simpli care acționează ca blocuri de construcție.

Etapele anabolismului

Există trei etape de bază ale anabolismului.

• Etapa 1 implică producerea de precursori, cum ar fi aminoacizii, monosacaridele, izoprenoidele și nucleotidele.
• Etapa 2 implică activarea acestor precursori în forme reactive folosind energia din ATP
• Etapa 3 implică asamblarea acestor precursori în molecule complexe, cum ar fi proteinele, polizaharidele, lipidele și acizii nucleici.

Sursele de energie pentru procesele anabolice

Diferite specii de organisme depind de diferite surse de energie. Autotrofele, cum ar fi plantele, pot construi moleculele organice complexe din celule, cum ar fi polizaharidele și proteinele, din molecule simple, cum ar fi dioxidul de carbon și apa, folosind lumina soarelui ca energie.

Heterotrofele, pe de altă parte, au nevoie de o sursă de substanțe mai complexe, cum ar fi monosacaridele și aminoacizii, pentru a produce aceste molecule complexe. Fotoautotrofele și fotoheterotrofele obțin energie din lumină, în timp ce chemoautotrofele și chemoheterotrofele obțin energie din reacții de oxidare anorganică.

Anabolismul carbohidraților

În aceste etape, acizii organici simpli pot fi transformați în monosacaride, cum ar fi glucoza, și apoi utilizați pentru a asambla polizaharide, cum ar fi amidonul. Glucoza se obține din piruvat, lactat, glicerol, glicerat 3-fosfat și aminoacizi, iar procesul se numește gluconeogeneză. Gluconeogeneza transformă piruvatul în glucoză-6-fosfat printr-o serie de intermediari, dintre care mulți sunt comuni cu glicoliza.

De obicei, acizii grași depozitați în țesuturile adipoase nu pot fi transformați în glucoză prin gluconeogeneză, deoarece aceste organisme nu pot transforma acetil-CoA în piruvat. Acesta este motivul pentru care, atunci când există înfometare pe termen lung, oamenii și alte animale trebuie să producă corpuri cetonice din acizi grași pentru a înlocui glucoza în țesuturi precum creierul, care nu pot metaboliza acizii grași.

Plantele și bacteriile pot transforma acizii grași în glucoză și utilizează ciclul glioxilatului, care ocolește etapa de decarboxilare din ciclul acidului citric și permite transformarea acetil-CoA în oxaloacetat. Din acesta se formează glucoza.

Glicanii și polizaharidele sunt complexe de zaharuri simple. Aceste adaosuri sunt posibile prin glicoziltransferaza de la un donator reactiv de zahăr-fosfat, cum ar fi glucoza difosfat de uridină (UDP-glucoză), la o grupare hidroxil acceptoare de pe polizaharida în creștere. Grupurile hidroxil de pe inelul substratului pot fi acceptoare și, astfel, polizaharidele produse pot avea structuri drepte sau ramificate. Aceste polizaharide astfel formate pot fi transferate în lipide și proteine de către enzime numite oligozahariltransferaze.

Anabolismul proteinelor

Proteinele sunt formate din aminoacizi. Majoritatea organismelor pot sintetiza o parte din cei 20 de aminoacizi comuni. Majoritatea bacteriilor și plantelor îi pot sintetiza pe toți cei douăzeci, dar mamiferele pot sintetiza doar cei zece aminoacizi neesențiali.

Aminoacizii sunt uniți într-un lanț prin legături peptidice pentru a forma lanțuri polipeptidice. Fiecare proteină diferită are o secvență unică de reziduuri de aminoacizi: aceasta este structura sa primară. Lanțul polipeptidic suferă modificări, pliere și schimbări structurale pentru a forma proteina finală.

Nucleotidele sunt fabricate din aminoacizi, dioxid de carbon și acid formic în căi care necesită cantități mari de energie metabolică.

Purinele sunt sintetizate sub formă de nucleozide (baze atașate la riboză). Adenina și guanina, de exemplu, sunt fabricate din nucleozidul precursor inozină monofosfat, care este sintetizat folosind atomi din aminoacizii glicină, glutamină și acid aspartic, precum și formiatul transferat din coenzima tetrahidrofolat.

Pirimidinele, cum ar fi timina și citozina, sunt sintetizate din baza orotat, care este formată din glutamină și aspartat.

Anabolismul acizilor grași

Acizii grași sunt sintetizați cu ajutorul unor sintetaze ale acizilor grași care polimerizează și apoi reduc unitățile de acetil-CoA. Acești acizi grași conțin lanțuri acil care sunt extinse printr-un ciclu de reacții care adaugă gruparea acetil, o reduc la un alcool, o deshidratează la o grupare alchenă și apoi o reduc din nou la o grupare alcană.

La animale și ciuperci, toate aceste reacții de sintetază a acizilor grași sunt realizate de o singură proteină multifuncțională de tip I. La plante, plasmide și bacterii, enzime separate de tip II realizează fiecare etapă a căii.

Alte lipide precum terpenele și izoprenoidele includ carotenoidele și formează cea mai mare clasă de produse naturale vegetale. Acești compuși sunt obținuți prin asamblarea și modificarea unităților izoprenice donate din precursorii reactivi izopentenil pirofosfat și dimetilalil pirofosfat. La animale și archaea, calea mevalonatului produce acești compuși din acetil-CoA.

Surse

Lecturi suplimentare

• Toate conținuturile despre metabolism
• Ce este metabolismul?
• Știința Metabolismului
• Metabolism Biochimie cheie
• Metabolism Catabolism