Vad är anabolism?

Anabolism är den process genom vilken kroppen använder den energi som frigörs av katabolism för att syntetisera komplexa molekyler. Dessa komplexa molekyler används sedan för att bilda cellstrukturer som bildas från små och enkla prekursorer som fungerar som byggstenar.

Anabolismens stadier

Det finns tre grundläggande stadier av anabolism.

• Stadie 1 innefattar produktion av prekursorer såsom aminosyror, monosackarider, isoprenoider och nukleotider.
• Steg 2 innebär aktivering av dessa prekursorer till reaktiva former med hjälp av energi från ATP
• Steg 3 innebär sammansättning av dessa prekursorer till komplexa molekyler som proteiner, polysackarider, lipider och nukleinsyror.

Energikällor för anabola processer

Olika arter av organismer är beroende av olika energikällor. Autotrofa organismer som t.ex. växter kan konstruera de komplexa organiska molekylerna i cellerna, t.ex. polysackarider och proteiner, från enkla molekyler som koldioxid och vatten med hjälp av solljus som energi.

Heterotrofa organismer behöver däremot en källa till mer komplexa ämnen, t.ex. monosackarider och aminosyror, för att producera dessa komplexa molekyler. Fotoautotrofer och fotoheterotrofer får energi från ljus medan kemoautotrofer och kemoheterotrofer får energi från oorganiska oxidationsreaktioner.

Anabolism av kolhydrater

I dessa steg kan enkla organiska syror omvandlas till monosackarider, t.ex. glukos, för att sedan användas för att sätta ihop polysackarider, t.ex. stärkelse. Glukos tillverkas av pyruvat, laktat, glycerol, glycerat-3-fosfat och aminosyror och processen kallas glukoneogenes. Glukoneogenesen omvandlar pyruvat till glukos-6-fosfat genom en rad intermediärer, varav många delas med glykolysen.

Utligen kan fettsyror som lagras i fettvävnader inte omvandlas till glukos genom glukoneogenesen eftersom dessa organismer inte kan omvandla acetyl-CoA till pyruvat. Detta är anledningen till att människor och andra djur vid långvarig svält behöver producera ketonkroppar från fettsyror för att ersätta glukos i vävnader, t.ex. hjärnan, som inte kan metabolisera fettsyror.

Växter och bakterier kan omvandla fettsyror till glukos och de använder sig av glyoxylatcykeln, som förbigår dekarboxyleringssteget i citronsyrecirkulationen och möjliggör omvandling av acetyl-CoA till oxaloacetat. Från detta bildas glukos.

Glykaner och polysackarider är komplex av enkla sockerarter. Dessa tillägg möjliggörs av glykosyltransferas från en reaktiv sockerfosfatdonator, t.ex. uridindifosfatglukos (UDP-glukos), till en acceptorhydroxylgrupp på den växande polysackariden. Hydroxylgrupperna på substratets ring kan vara acceptorer och därmed kan de polysackarider som produceras ha raka eller grenade strukturer. Dessa sålunda bildade polysackarider kan överföras till lipider och proteiner med hjälp av enzymer som kallas oligosackaryltransferaser.

Anabolism av proteiner

Proteiner bildas av aminosyror. De flesta organismer kan syntetisera några av de 20 vanliga aminosyrorna. De flesta bakterier och växter kan syntetisera alla tjugo, men däggdjur kan bara syntetisera de tio icke-essentiella aminosyrorna.

Aminosyrorna är sammanfogade i en kedja genom peptidbindningar för att bilda polypeptidkedjor. Varje olika protein har en unik sekvens av aminosyrarester: detta är dess primära struktur. Polypeptidkedjan genomgår modifieringar, veckning och strukturella förändringar för att bilda det slutliga proteinet.

Nukleotider tillverkas av aminosyror, koldioxid och myrsyra i vägar som kräver stora mängder metabolisk energi.

Puriner syntetiseras som nukleosider (baser som är bundna till ribose). Adenin och guanin tillverkas till exempel från prekursorn nukleosiden inosinmonofosfat, som syntetiseras med hjälp av atomer från aminosyrorna glycin, glutamin och asparaginsyra samt format som överförs från koenzymet tetrahydrofolat.

Pyrimidiner, som tymin och cytosin, syntetiseras från basen orotat, som bildas från glutamin och aspartat.

Anabolism av fettsyror

Fettsyror syntetiseras med hjälp av fettsyrasynteser som polymeriserar och sedan reducerar acetyl-CoA-enheter. Dessa fettsyror innehåller acylkedjor som förlängs genom en cykel av reaktioner som lägger till aktylgruppen, reducerar den till en alkohol, dehydratiserar den till en alkengrupp och sedan reducerar den igen till en alkangrupp.

I djur och svampar utförs alla dessa fettsyrasyntasreaktioner av ett enda multifunktionellt typ I-protein. I växter, plasmider och bakterier utför separata typ II-enzymer varje steg i vägen.

Andra lipider som terpener och isoprenoider inkluderar karotenoiderna och utgör den största klassen av växtnaturprodukter. Dessa föreningar tillverkas genom sammansättning och modifiering av isoprenenheter som doneras från de reaktiva prekursorerna isopentenylpyrofosfat och dimetylallylpyrofosfat. Hos djur och arkéer producerar mevalonatvägen dessa föreningar från acetyl-CoA.

Källor

Fortsatt läsning

• Allt innehåll om ämnesomsättning
• Vad är ämnesomsättning?
• Science of Metabolism
• Metabolism Key Biochemicals
• Metabolism Catabolism

Citat