Дял:
Анаболни функции, анаболни процеси, различия с катаболизма
на анаболизъм това е разделение на метаболизма, което включва реакции на образуване на големи молекули от по-малки. За да се случи тази поредица от реакции, е необходим източник на енергия и като цяло АТФ (аденозин трифосфат).
Анаболизмът и неговата метаболитна инверсия, катаболизъм, се групират в поредица от реакции, наречени метаболитни пътища или маршрути, които се регулират и регулират основно чрез хормони. Всяка малка стъпка се контролира така, че да се получи постепенно прехвърляне на енергия.
Анаболните процеси могат да приемат основните единици, съставляващи биомолекулите - аминокиселини, мастни киселини, нуклеотиди и захарни мономери - и генерират по-сложни съединения, като протеини, липиди, нуклеинови киселини и въглехидрати като краен производител на енергия..
индекс
- 1 Функции
- 2 Анаболни процеси
- 2.1 Синтез на мастни киселини
- 2.2 Синтез на холестерол
- 2.3. Нуклеотидна синтеза
- 2.4 Синтез на нуклеинова киселина
- 2.5 Синтез на протеини
- 2.6 Синтез на гликоген
- 2.7 Синтез на аминокиселини
- 3 Регулиране на анаболизма
- 4 Различия с катаболизма
- 4.1 Синтез срещу деградация
- 4.2 Потребление на енергия
- 4.3 Баланс между анаболизма и катаболизма
- 5 Препратки
функции
Метаболизмът е термин, който обхваща всички химични реакции, които се случват в организма. Клетката прилича на микроскопична фабрика, където постоянно се получават реакции на синтез и разграждане.
Двете цели на метаболизма са: първо, да се използва химическата енергия, съхранявана в храната, и второ, да се заместят структурите или веществата, които вече не работят в тялото. Тези събития се случват според специфичните нужди на всеки организъм и се управляват от химически посланици, наречени хормони.
Енергията идва главно от мазнините и въглехидратите, които консумираме в храната. В случай, че има дефицит, тялото може да използва протеините, за да компенсира липсата.
По същия начин, процесите на регенерация са тясно свързани с анаболизма. Регенерацията на тъканите е състояние sine qua non да поддържаме здравословен организъм и да работим правилно. Анаболизмът е отговорен за производството на всички клетъчни съединения, които ги поддържат.
Налице е деликатен баланс в клетката между метаболитните процеси. Големите молекули могат да се разграждат до по-малките си компоненти чрез катаболни реакции, а обратният процес - от малък до голям - може да възникне чрез анаболизъм.
Анаболни процеси
Анаболизмът включва, общо казано, всички реакции, катализирани от ензими (малки молекули от протеинова природа, които ускоряват скоростта на химичните реакции с няколко порядъка), отговорни за "конструирането" или синтеза на клетъчни компоненти.
Общото виждане на анаболните пътища включва следните стъпки: простите молекули, които участват като посредници в цикъла на Кребс, са аминокиселини или химически трансформирани в аминокиселини. По-късно те се събират в по-сложни молекули.
Тези процеси изискват химическа енергия, идваща от катаболизма. Сред най-важните анаболни процеси са: синтез на мастни киселини, синтез на холестерол, синтез на нуклеинови киселини (ДНК и РНК), синтез на протеини, синтез на гликоген и синтез на аминокиселини..
Ролята на тези молекули в организма и неговите пътища на синтез ще бъде накратко описана по-долу:
Синтез на мастни киселини
Липидите са много хетерогенни биомолекули, способни да генерират голямо количество енергия, когато се окисляват, особено молекулите на триацилглицерола..
Мастните киселини са архетипни липиди. Те се състоят от глава и опашка, образувани от въглеводороди. Те могат да бъдат ненаситени или наситени, в зависимост от това дали те имат двойни връзки в опашката.
Липидите са основните компоненти на всички биологични мембрани, освен че участват като резервно вещество.
Мастните киселини се синтезират в цитоплазмата на клетката от прекурсорна молекула, наречена малонил-СоА, от ацетил-СоА и бикарбонат. Тази молекула дава три въглеродни атома, за да започне растежа на мастни киселини.
След образуването на малонил, реакцията на синтез продължава в четири основни етапа:
-Кондензацията на ацетил-АСР с малонил-АСР, реакция, която произвежда ацетоацетил-АСР и отделя въглероден диоксид като отпадъчно вещество.
-Втората стъпка е редукция на ацетоацетил-АСР, чрез NADPH до D-3-хидроксибутирил-АСР.
-Впоследствие настъпва реакция на дехидратация, която превръща предишния продукт (D-3-хидроксибутирил-АСР) в кротонил-АСР.
-Накрая, кротонил-АСР се редуцира и крайният продукт е бутирил-АСР.
Синтез на холестерол
Холестеролът е стерол с типично ядро от 17 въглеродни въглерода. Той има различни роли във физиологията, тъй като действа като предшественик на различни молекули като жлъчни киселини, различни хормони (включително пола) и е от съществено значение за синтеза на витамин D..
Синтез се среща в цитоплазмата на клетката, главно в клетките на черния дроб. Този анаболен път има три фази: първо се образува изопреновата единица, след това прогресивното усвояване на единиците, за да произведе сквален, това се случва с ланостерол и накрая се получава холестерол..
Активността на ензимите в този път се регулира главно от относителното съотношение на хормоните инсулин: глюкагон. Тъй като този дял се увеличава, пропорционално се увеличава активността на пътя.
Синтез на нуклеотиди
Нуклеиновите киселини са ДНК и РНК, първата съдържа цялата информация, необходима за развитието и поддържането на живите организми, докато втората допълва функциите на ДНК.
ДНК и РНК са съставени от дълги вериги от полимери, чиято основна единица са нуклеотидите. Нуклеотидите, от своя страна, са съставени от захар, фосфатна група и азотна база. Прекурсорът на пурини и пиримидини е рибозо-5-фосфат.
Пурините и пиримидините се произвеждат в черния дроб от прекурсори като въглероден диоксид, глицин, амоняк и др..
Синтез на нуклеинова киселина
Нуклеотидите трябва да бъдат свързани в дълги нишки от ДНК или РНК, за да изпълнят своята биологична функция. Процесът включва серия от ензими, които катализират реакциите.
Ензимът, отговорен за копиране на ДНК за генериране на повече ДНК молекули с идентични последователности, е ДНК полимераза. Този ензим не може да започне синтеза de novo, следователно трябва да участва малък фрагмент от ДНК или РНК, наречен праймер, който позволява образуването на веригата.
Това събитие изисква участие на допълнителни ензими. Хеликазата, например, помага да се отвори двойната спирала на ДНК, така че полимеразата да може да действа и топоизомеразата да може да модифицира топологията на ДНК, или чрез заплитане или разплитане..
По същия начин, РНК полимеразата участва в синтеза на РНК от ДНК молекула. За разлика от предишния процес, синтезът на РНК не изисква гореспоменатия праймер.
Синтез на протеин
Синтезът на протеини е ключово събитие - всички живи организми. Протеините изпълняват голямо разнообразие от функции, като например транспортиране на вещества или осъществяване на ролята на структурни протеини.
Според централната "догма" на биологията, след като ДНК се копира в РНК за послания (както е описано в предишния раздел), това от своя страна се превежда от рибозомите в полимер на аминокиселини. В РНК всеки триплет (три нуклеотида) се интерпретира като една от двадесетте аминокиселини.
Синтез се среща в цитоплазмата на клетката, където се откриват рибозоми. Процесът протича в четири фази: активиране, иницииране, удължаване и прекратяване.
Активирането се състои от свързването на определена аминокиселина с трансферната РНК, която съответства на нея. Инициирането включва свързването на рибозомата с 3 'крайната част на информационната РНК, подпомагана от "фактори за започване".
Удължението включва добавянето на аминокиселини съгласно RNA съобщението. И накрая, процесът спира със специфична последователност в RNA, наречена терминиращи презервативи: UAA, UAG или UGA.
Синтез на гликоген
Гликогенът е молекула, съставена от повтарящи се единици глюкоза. Той действа като енергиен резерв и до голяма степен е в черния дроб и мускулите.
Синтезният път се нарича гликогенгенеза и изисква участието на ензима гликоген синтаза, АТР и UTP. Пътят започва с фосфорилиране на глюкоза до глюкоза-6-фосфат и след това преминава към глюкозо-1-фосфат. Следващата стъпка включва добавянето на UDP за добив на UDP-глюкоза и неорганичен фосфат.
UDP-глюкозната молекула се добавя към глюкозната верига посредством алфа 1-4 връзка, освобождавайки UDP нуклеотида. В случай, че възникнат последствия, те се формират от алфа-връзки 1-6.
Синтез на аминокиселини
Аминокиселините са единици, които съставляват протеини. В природата има 20 вида, всеки с уникални физични и химични свойства, които определят крайните характеристики на протеина.
Не всички организми могат да синтезират 20 вида. Например, човешкото същество може да синтезира само 11, а останалите 9 трябва да бъдат включени в диетата.
Всяка аминокиселина има определен път. Обаче, те идват от прекурсорни молекули като алфа-кетоглутарат, оксалоацетат, 3-фосфоглицерат, пируват и др..
Регулиране на анаболизма
Както бе споменато по-рано, метаболизмът се регулира от вещества, наречени хормони, секретирани от специализирани тъкани, независимо дали са жлезисти или епителни. Те работят като пратеници и тяхната химическа природа е доста разнородна.
Например, инсулинът е хормон, секретиран от панкреаса и има важен ефект върху метаболизма. След хранене с високо съдържание на въглехидрати, инсулинът действа като стимулант на анаболните пътища.
Така, хормонът е отговорен за активиране на процесите, които позволяват синтеза на вещества за съхранение като мазнини или като гликоген.
Има периоди на живот, в които преобладават анаболните процеси, като детството, юношеството, по време на бременност или по време на тренировка, фокусирана върху растежа на мускулите..
Различия с катаболизма
Всички процеси и химични реакции, които се случват в нашето тяло - особено в нашите клетки - са глобално известни като метаболизъм. Ние можем да растеме, развиваме, възпроизвеждаме и поддържаме телесната топлина благодарение на тази серия от силно контролирани събития.
Синтез срещу деградация
Метаболизмът включва използването на биомолекули (протеини, въглехидрати, липиди или мазнини и нуклеинови киселини) за поддържане на всички съществени реакции на живата система.
Получаването на тези молекули идва от храната, която консумираме ежедневно и телата ни са в състояние да ги разпаднат на по-малки единици по време на процеса на храносмилането..
Например, протеините (които могат да идват от месо или яйца, например) са фрагментирани в техните основни компоненти: аминокиселини. По същия начин можем да обработваме въглехидрати в по-малки количества захар, обикновено в глюкоза, един от най-използваните въглехидрати от нашето тяло..
Нашето тяло е в състояние да използва тези малки единици - аминокиселини, захари, мастни киселини, между другото - за изграждане на нови по-големи молекули в конфигурацията, от която се нуждае тялото..
Процесът на разпадане и получаване на енергия се нарича катаболизъм, а образуването на нови по-сложни молекули е анаболизъм. Следователно, процесите на синтез са свързани с анаболизма и тези на деградация с катаболизъм.
Като мнемонично правило можем да използваме "c" на думата catabolism и да го свържем с думата "cut".
Използване на енергия
Анаболните процеси изискват енергия, докато процесите на деградация произвеждат тази енергия, главно под формата на АТФ - известна като енергийна валута на клетката..
Тази енергия идва от катаболните процеси. Представете си, че имаме тесте от карти, ако всички карти се подреждат добре и ги хвърляме на земята, те го правят спонтанно (аналогично на катаболизма).
Но ако искаме да ги поръчаме отново, трябва да приложим енергия към системата и да ги съберем от земята (аналогично на анаболизма).
В някои случаи катаболните маршрути се нуждаят от "инжектиране на енергия" в първите си стъпки за постигане на започване на процеса. Например, гликолизата или гликолизата е разграждането на глюкоза. Този маршрут изисква използването на две молекули АТР за започване.
Баланс между анаболизма и катаболизма
За поддържане на здравословен и адекватен метаболизъм е необходимо да има баланс между процесите на анаболизма и катаболизма. В случай, че процесите на анаболизма надхвърлят тези на катаболизма, събитията от синтеза са тези, които преобладават. Обратно, когато тялото получава повече енергия, отколкото е необходимо, преобладават катаболните пътища.
Когато тялото изпитва ситуации на бедствие, нарича го болести или продължителни периоди на гладуване, метаболизмът се фокусира върху пътища на деградация и навлиза в катаболично състояние.
препратки
- Chan, Y. K., Ng, К. P., & Sim, D. S. M. (ред.). (2015). Фармакологична основа на острата грижа. Springer International Publishing.
- Curtis, H., & Barnes, N.S. (1994). Покана за биология. Macmillan.
- Lodish, Н., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Молекулярна клетъчна биология. Macmillan.
- Ronzio, R. A. (2003). Енциклопедията на храненето и доброто здраве. Издаване на Infobase.
- Voet, D., Voet, J., & Pratt, C.W. (2007). Основи на биохимията: Живот на молекулярно ниво. Ed. Panamericana Medical.