АНАБОЛИЗАМ: ФУНКЦИЈЕ, ПРОЦЕСИ, РАЗЛИКЕ СА КАТАБОЛИЗМОМ - БИОЛОГИЈА - 2025

Анаболисм је подела метаболизма, укључујући формирање реакције великих молекула из мањих. Да би се догодила ова серија реакција, потребан је извор енергије и генерално то је АТП (аденосин трифосфат).

Анаболизам и његов метаболички инверзни, катаболизам су груписани у низ реакција које се називају метаболички путеви или путеви оркестрирани и регулисани пре свега хормонима. Сваки мали корак се контролише тако да долази до постепеног преноса енергије.

Извор: ввв.публицдомаинпицтурес.нет

Анаболички процеси могу да преузму основне јединице које чине биомолекуле - аминокиселине, масне киселине, нуклеотиде и шећери шећера - и стварају сложенија једињења, као што су протеини, липиди, нуклеинске киселине и угљени хидрати као коначни произвођачи енергије.

Карактеристике

Метаболизам је термин који обухвата све хемијске реакције које се одвијају у телу. Ћелија личи на микроскопску фабрику у којој се непрестано одвијају реакције синтезе и разградње.

Два циља метаболизма су: прво, користити хемијску енергију складиштену у храни, и друго, заменити структуре или супстанце које више не функционишу у организму. Ови догађаји се дешавају у складу са специфичним потребама сваког организма и усмерени су на хемијске гласнике зване хормони.

Енергија долази углавном из масти и угљених хидрата које конзумирамо у храни. У случају недостатка, тело може да користи протеин да надокнади недостатак.

Такође, процеси регенерације уско су повезани са анаболизмом. Регенерација ткива је основни услов за одржавање здравог тела и исправног рада. Анаболизам је одговоран за производњу свих ћелијских једињења која их одржавају у раду.

У ћелији постоји деликатна равнотежа између метаболичких процеса. Велики молекули могу се разградити до њихових најмањих састојака катаболичким реакцијама, а обрнути процес - од малих до великих - може се догодити анаболизмом.

Анаболички процеси

Анаболизам обухвата, генерално, све реакције које катализују ензими (мали протеински молекули који убрзавају брзину хемијских реакција за неколико реда величине) који су одговорни за "изградњу" или синтезу ћелијских компоненти.

Преглед анаболичких путева укључује следеће кораке: Једноставни молекули који учествују као посредници у Кребсовом циклусу су или аминирани или хемијски трансформисани у аминокиселине. Касније се они састављају у сложеније молекуле.

Ови процеси захтевају хемијску енергију, произишлу из катаболизма. Међу најважније анаболичке процесе спадају: синтеза масних киселина, синтеза холестерола, синтеза нуклеинских киселина (ДНК и РНА), синтеза протеина, синтеза гликогена и синтеза аминокиселина.

Улога ових молекула у телу и њихови начини синтезе биће укратко описани у даљем тексту:

Синтеза масне киселине

Липиди су високо хетерогене биомолекуле способне да стварају велику количину енергије када се оксидирају, посебно молекули триацилглицерола.

Масне киселине су архетипски липиди. Сачињавају их глава и реп од угљоводоника. Оне могу бити незасићене или засићене, зависно од тога имају ли двоструке везе на репу или не.

Липиди су есенцијалне компоненте свих биолошких мембрана, осим што учествују као резервна супстанца.

Масне киселине се синтетишу у цитоплазми ћелије из молекула прекурсора званог малонил-ЦоА, који се добија из ацетил-ЦоА и бикарбоната. Овај молекул донира три атома угљеника за покретање раста масне киселине.

Након стварања малонила, реакција синтезе се наставља у четири основна корака:

Кондензација ацетил-АЦП са малонил-АЦП, реакција која ствара ацетоацетил-АЦП и ослобађа угљен диоксид као отпадну супстанцу.

-Други корак је смањење ацетоацетил-АЦП, са НАДПХ на Д-3-хидроксибутирил-АЦП.

- Настаје реакција дехидрације која претвара претходни производ (Д-3-хидроксибутирил-АЦП) у кротонил-АЦП.

-На крају, кротонил-АЦП се смањује, а крајњи производ је бутирил-АЦП.

Синтеза холестерола

Холестерол је стерол са типичним језгром стерана 17 угљеника. У физиологији има различите улоге, јер функционише као прекурсор разних молекула, као што су жучне киселине, различити хормони (укључујући сексуалне) и неопходан је за синтезу витамина Д.

Синтеза се одвија у цитоплазми ћелије, првенствено у ћелијама јетре. Овај анаболички пут има три фазе: прво се формира јединица изопрена, затим се догађа прогресивна асимилација јединица која потиче сквален, прелази у ланостерол и на крају се добија холестерол.

Активност ензима на овом путу регулисана је углавном релативним односом хормона инзулин: глукагон. Како се овај однос повећава, активност путање се пропорционално повећава.

Синтеза нуклеотида

Нуклеинске киселине су ДНК и РНК, прва садржи све информације неопходне за развој и одржавање живих организама, док друга надопуњује функције ДНК.

И ДНК и РНА су састављени од дугих ланаца полимера чија су основна јединица нуклеотиди. Нуклеотиди су сачињени од шећера, фосфатне групе и азотне базе. Прекурс пурина и пиримидина је рибоза-5-фосфат.

Пурини и пиримидини настају у јетри из прекурсора попут угљендиоксида, глицина, амонијака, између осталих.

Синтеза нуклеинске киселине

Нуклеотиди морају бити спојени у дуге ланце ДНК или РНК да би испунили своју биолошку функцију. Процес укључује низ ензима који катализирају реакције.

Ензим који је задужен за копирање ДНК да би се генерисало више ДНК молекула идентичним секвенцама је ДНК полимераза. Овај ензим не може иницирати де ново синтезу, па мали део ДНК или РНК назван прајмер мора учествовати, што омогућава формирање ланца.

Овај догађај захтева учешће додатних ензима. Хеликаза, на пример, помаже да се отвори двострука спирала ДНК тако да полимераза може деловати, а топоизомераза је у стању да модификује топологију ДНК-а, било да је заплете или размотри.

Слично томе, РНА полимераза учествује у синтези РНА из молекула ДНК. За разлику од претходног процеса, РНА синтеза не захтева споменути прајмер.

Синтезу протеина

Синтеза протеина је кључни догађај у свим живим организмима. Протеини обављају велики број функција, као што су транспорт супстанци или играју улогу структурних протеина.

Према централној „догми“ биологије, након што се ДНК копира у мессенгер РНА (као што је описано у претходном одељку), рибосоми се заузврат претварају у полимер аминокиселина. У РНА се сваки триплет (три нуклеотида) тумачи као једна од двадесет аминокиселина.

Синтеза се одвија у цитоплазми ћелије, где се налазе рибосоми. Процес се одвија у четири фазе: активирање, иницијација, продужетак и престанак.

Активација се састоји у везивању одређене аминокиселине на одговарајућу трансфер РНА. Иницијација укључује везивање рибосома на 3 'терминални део мессенгер РНА, потпомогнуто "факторима иницијације".

Елонгација укључује додавање аминокиселина према РНА поруци. Коначно, процес се зауставља одређеном секвенцом у РНА-у мессенгера, која се назива кондоми за завршавање: УАА, УАГ или УГА.

Синтеза гликогена

Гликоген је молекул састављен од понављајућих јединица глукозе. Делује као резервна супстанца енергије и углавном их има у јетри и мишићима.

Пут синтезе назива се гликогеногенеза и захтева учешће ензима гликоген синтазе, АТП и УТП. Пут почиње фосфорилацијом глукозе до глукозе-6-фосфата и затим глукозе-1-фосфата. Следећи корак укључује додавање УДП за добијање УДП-глукозе и неорганског фосфата.

Молекул УДП-глукозе додаје се у ланац глукозе путем везе алфа 1-4, ослобађајући УДП нуклеотид. У случају да се појаве гране, оне се формирају алфа 1-6 везама.

Синтеза аминокиселина

Аминокиселине су јединице које сачињавају протеине. У природи постоји 20 врста, од којих свака има јединствена физичка и хемијска својства која одређују коначне карактеристике протеина.

Не могу сви организми да синтетишу свих 20 врста. На пример, људи могу да синтетишу само 11, преосталих 9 морају бити укључени у исхрану.

Свака аминокиселина има свој пут. Међутим, потичу из молекула прекурсора попут алфа-кетоглутарата, оксалоацетата, 3-фосфоглицерата, пирувата, између осталих.

Регулација анаболизма

Као што смо раније споменули, метаболизам је регулисан од стране супстанци званих хормони, које излучују специјализована ткива, било жлездана или епителна. Ове функције су гласници и њихова хемијска природа је прилично разнолика.

На пример, инсулин је хормон који лучи панкреас и има велики утицај на метаболизам. После оброка са високим угљеним хидратима, инсулин делује као стимуланс анаболичких путева.

Стога је хормон одговоран за активирање процеса који омогућавају синтезу складишних материја као што су масти или гликоген.

Постоје периоди живота у којима преовлађују анаболички процеси, попут детињства, адолесценције, током трудноће или током тренинга усмерених на раст мишића.

Разлике са катаболизмом

Сви хемијски процеси и реакције који се одвијају у нашем телу - тачније унутар наших ћелија - глобално су познати као метаболизам. Захваљујући овом изузетно контролисаном низу догађаја, можемо да растемо, развијамо се, репродукујемо и одржавамо телесну топлоту.

Синтеза насупрот деградацији

Метаболизам укључује употребу биомолекула (протеина, угљених хидрата, липида или масти и нуклеинских киселина) за одржавање свих суштинских реакција живог система.

Добијање ових молекула долази из хране коју једемо сваки дан и наше тело је у стању да их „разгради“ на мање јединице током процеса варења.

На пример, протеини (који могу добити, на пример, месо или јаја) се разграђују на њихове главне компоненте: аминокиселине. На исти начин можемо да прерадимо угљене хидрате у мање јединице шећера, углавном глукозе, једног од угљених хидрата који наш организам најчешће користи.

Наше тело је у могућности да користи ове мале јединице - аминокиселине, шећере, масне киселине, између осталог - за изградњу нових већих молекула у конфигурацији која нашем телу треба.

Процес распада и добијања енергије назива се катаболизмом, док је стварање нових сложенијих молекула анаболизам. Дакле, процеси синтезе су повезани са анаболизмом, а процеси разградње катаболизмом.

Као мнемолошко правило можемо користити реч "ц" у речи катаболизам и повезати је са речју "пресећи".

Употреба енергије

Анаболички процеси захтевају енергију, док процеси разградње производе ову енергију, углавном у облику АТП - познатог као енергетска валута ћелије.

Та енергија долази из катаболичких процеса. Замислимо да имамо шпил карата, ако су све карте уредно сложене и бацамо их на земљу они то раде спонтано (аналогно катаболизму).

Међутим, у случају да их желимо поново наручити, морамо да применимо енергију у систему и да је прикупљамо из земље (аналогно анаболизму).

У неким случајевима катаболички путеви требају „ињекцију енергије“ у својим првим корацима како би започели процес. На пример, гликолиза или гликолиза је распад глукозе. Овај пут захтева употребу две АТП молекуле да бисте започели.

Равнотежа између анаболизма и катаболизма

За одржавање здравог и адекватног метаболизма неопходно је да постоји равнотежа између процеса анаболизма и катаболизма. У случају да процеси анаболизма прелазе процесе катаболизма, догађаји синтезе су они који преовлађују. Супротно томе, када тело прима више енергије него што је потребно, превладавају катаболички путеви.

Када тело искуси невоље, назовите то болешћу или периодима дугог поста, метаболизам се фокусира на разградне путеве и прелази у катаболично стање.

Извор: Алејандро Порто, из Викимедиа Цоммонс

Референце

1. Цхан, ИК, Нг, КП, & Сим, ДСМ (ур.). (2015). Фармаколошке основе акутне неге. Спрингер Интернатионал Публисхинг.
2. Цуртис, Х., Барнес, НС (1994). Позив на биологију. Мацмиллан.
3. Лодисх, Х., Берк, А., Дарнелл, ЈЕ, Каисер, Калифорнија, Криегер, М., Сцотт, МП,… & Матсудаира, П. (2008). Молекуларна ћелијска биологија. Мацмиллан.
4. Ронзио, РА (2003). Енциклопедија исхране и доброг здравља. Инфобасе Публисхинг
5. Воет, Д., Воет, Ј., и Пратт, ЦВ (2007). Основе биохемије: живот на молекуларном нивоу. Панамерицан Медицал Ед.