Anabolismefuncties, anabole processen, verschillen met katabolisme

de anabolisme het is een verdeling van metabolisme die reacties van vorming van grote molecules van kleinere omvat. Om deze reeks reacties te laten plaatsvinden, is een energiebron noodzakelijk en in het algemeen is dit het ATP (adenosine-trifosfaat).

Anabolisme, en zijn metabole inverse, katabolisme, zijn gegroepeerd in een reeks van reacties, metabole routes of routes die voornamelijk door hormonen worden gereguleerd en gereguleerd. Elke kleine stap wordt zo geregeld dat er een geleidelijke overdracht van energie plaatsvindt.

Anabole processen kunnen de basiseenheden die deel uitmaken van de biomoleculen omvatten - aminozuren, vetzuren, nucleotiden en suikermonomeren - en meer gecompliceerde verbindingen genereren, zoals eiwitten, lipiden, nucleïnezuren en koolhydraten als eindproducent van energie..

index

• 1 Functies
• 2 Anabole processen
  • 2.1 Synthese van vetzuren
  • 2.2 Synthese van cholesterol
  • 2.3 Nucleotidesynthese
  • 2.4 Nucleïnezuursynthese
  • 2.5 Eiwitsynthese
  • 2.6 Glycogeen-synthese
  • 2.7 Synthese van aminozuren
• 3 Regulatie van anabolisme
• 4 Verschillen met katabolisme
  • 4.1 Synthese versus degradatie
  • 4.2 Energiegebruik
  • 4.3 Evenwicht tussen anabolisme en katabolisme
• 5 Referenties

functies

Metabolisme is een term die alle chemische reacties omvat die in het lichaam voorkomen. De cel lijkt op een microscopische fabriek waar de synthese en afbraakreacties permanent plaatsvinden.

De twee doelen van het metabolisme zijn: ten eerste om de chemische energie te gebruiken die is opgeslagen in het voedsel, en ten tweede om de structuren of stoffen te vervangen die niet langer in het lichaam werken. Deze gebeurtenissen komen overeen met de specifieke behoeften van elk organisme en worden geregisseerd door chemische boodschappers die hormonen worden genoemd.

Energie komt voornamelijk van de vetten en koolhydraten die we in voedsel consumeren. In het geval er een tekort is, kan het lichaam de eiwitten gebruiken om het gebrek te compenseren.

Evenzo zijn regeneratieprocessen nauw verbonden met anabolisme. De regeneratie van weefsels is een aandoening sine qua non om een ​​gezond organisme te houden en naar behoren te werken. Anabolisme is verantwoordelijk voor het produceren van alle cellulaire verbindingen die ervoor zorgen dat ze blijven werken.

Er is een delicaat evenwicht in de cel tussen metabolische processen. Grote moleculen kunnen worden afgebroken tot hun kleinere componenten door katabolische reacties en het tegenovergestelde proces - van klein tot groot - kan optreden door anabolisme.

Anabole processen

Anabolisme omvat in het algemeen alle reacties die worden gekatalyseerd door enzymen (kleine moleculen met een eiwitkarakter die de snelheid van chemische reacties met verschillende ordes van grootte versnellen) die verantwoordelijk zijn voor de "constructie" of synthese van cellulaire componenten.

De algemene visie van de anabole routes omvat de volgende stappen: de eenvoudige moleculen die deelnemen als tussenpersonen in de Krebs-cyclus zijn aminozuren of chemisch omgezet in aminozuren. Later worden deze geassembleerd in meer complexe moleculen.

Deze processen vereisen chemische energie, afkomstig van katabolisme. Tot de belangrijkste anabolische processen behoren: vetzuursynthese, cholesterolsynthese, nucleïnezuursynthese (DNA en RNA), eiwitsynthese, glycogeensynthese en aminozuursynthese.

De rol van deze moleculen in het organisme en de syntheseroutes ervan zal hieronder kort worden beschreven:

Synthese van vetzuren

Lipiden zijn zeer heterogene biomoleculen die in staat zijn om een ​​grote hoeveelheid energie te genereren wanneer ze worden geoxideerd, in het bijzonder de triacylglycerolmoleculen.

De vetzuren zijn de archetypische lipiden. Ze bestaan ​​uit een kop en een staart gevormd uit koolwaterstoffen. Deze kunnen onverzadigd of verzadigd zijn, afhankelijk van het feit of ze al dan niet dubbele bindingen hebben in de staart.

Lipiden zijn de essentiële componenten van alle biologische membranen, naast deelname als reservesubstantie.

Vetzuren worden gesynthetiseerd in het cytoplasma van de cel van een precursormolecuul dat malonyl-CoA wordt genoemd, uit acetyl-CoA en bicarbonaat. Dit molecuul doneert drie koolstofatomen om de groei van vetzuur te starten.

Na malonilvorming gaat de synthesereactie verder in vier essentiële stappen:

-De condensatie van acetyl-ACP met malonyl-ACP, een reactie die acetoacetyl-ACP produceert en koolstofdioxide afgeeft als afvalstof.

-De tweede stap is de reductie van acetoacetyl-ACP, door NADPH naar D-3-hydroxybutyryl-ACP.

-Vervolgens vindt er een dehydratatiereactie plaats die het vorige product (D-3-hydroxybutyryl-ACP) omzet in crotonil-ACP.

-Uiteindelijk wordt crotonil-ACP gereduceerd en is het eindproduct butiryl-ACP.

Synthese van cholesterol

Cholesterol is een sterol met een typische kern van 17 koolstofatomen. Het heeft verschillende rollen in de fysiologie, omdat het werkt als een voorloper van een verscheidenheid aan moleculen zoals galzuren, verschillende hormonen (inclusief seks) en dat essentieel is voor de synthese van vitamine D.

Synthese vindt plaats in het cytoplasma van de cel, voornamelijk in de cellen van de lever. Deze anabole route heeft drie fasen: eerst wordt de isopreeneenheid gevormd, vervolgens de progressieve assimilatie van de eenheden om de squaleen te laten ontstaan, dit gebeurt met lanosterol en uiteindelijk wordt cholesterol verkregen.

De activiteit van de enzymen in dit pad wordt voornamelijk bepaald door het relatieve aandeel van de hormonen insuline: glucagon. Naarmate dit aandeel toeneemt, neemt de activiteit van de weg evenredig toe.

Nucleotide-synthese

Nucleïnezuren zijn DNA en RNA, de eerste bevat alle informatie die nodig is voor de ontwikkeling en het onderhoud van levende organismen, terwijl de tweede de functies van DNA aanvult.

Zowel DNA als RNA zijn samengesteld uit lange ketens van polymeren waarvan de fundamentele eenheid de nucleotiden zijn. De nucleotiden zijn op hun beurt opgebouwd uit een suiker, een fosfaatgroep en een stikstofhoudende base. De voorloper van purines en pyrimidines is ribose-5-fosfaat.

Purines en pyrimidines worden geproduceerd in de lever van precursors zoals koolstofdioxide, glycine, ammoniak, onder anderen.

Nucleïnezuursynthese

Nucleotiden moeten worden samengevoegd in lange strengen DNA of RNA om hun biologische functie te vervullen. Het proces omvat een reeks enzymen die de reacties katalyseren.

Het enzym dat verantwoordelijk is voor het kopiëren van DNA om meer DNA-moleculen met identieke sequenties te genereren, is DNA-polymerase. Dit enzym kan de synthese niet starten de novo, daarom moet een klein fragment van DNA of RNA, een primer genaamd die de vorming van de keten mogelijk maakt, deelnemen.

Dit evenement vereist de deelname van aanvullende enzymen. Het helicase helpt bijvoorbeeld om de dubbele helix van DNA te openen zodat het polymerase kan werken en het topoisomerase in staat is om de DNA-topologie te modificeren, hetzij door het te verstrengelen of te ontrafelen..

Evenzo neemt RNA-polymerase deel aan de synthese van RNA uit een DNA-molecuul. In tegenstelling tot het vorige proces vereist RNA-synthese niet de hiervoor genoemde primer.

Eiwitsynthese

Eiwitsynthese is een cruciale gebeurtenis zijn alle levende organismen. Eiwitten vervullen een breed scala aan functies, zoals het transporteren van stoffen of het maken van de rol van structurele eiwitten.

Volgens het centrale "dogma" van de biologie, nadat het DNA is gekopieerd naar messenger-RNA (zoals beschreven in de vorige sectie), wordt dit op zijn beurt vertaald door de ribosomen in een polymeer van aminozuren. In RNA wordt elk triplet (drie nucleotiden) geïnterpreteerd als een van de twintig aminozuren.

Synthese vindt plaats in het cytoplasma van de cel, waar ribosomen worden gevonden. Het proces vindt plaats in vier fasen: activering, initiatie, verlenging en beëindiging.

De activering bestaat uit de binding van een bepaald aminozuur aan het overdrachts-RNA dat daarmee correspondeert. De initiatie betreft de binding van het ribosoom aan het 3'-terminale gedeelte van het boodschapper-RNA, bijgestaan ​​door de "initiatiefactoren"..

Verlenging omvat de toevoeging van aminozuren volgens het RNA-bericht. Ten slotte stopt het proces met een specifieke sequentie in het messenger-RNA, terminatiecondooms: UAA, UAG of UGA.

Glycogeen synthese

Glycogeen is een molecuul dat bestaat uit herhaalde glucose-eenheden. Het werkt als een energiereservesubstantie en komt grotendeels voor in de lever en spieren.

De syntheseroute wordt glycogengenese genoemd en vereist de deelname van het enzym glycogen-synthase, ATP en UTP. De weg begint met fosforylering van glucose tot glucose-6-fosfaat en gaat vervolgens over naar glucose-1-fosfaat. De volgende stap omvat de toevoeging van een UDP om UDP-glucose en anorganisch fosfaat op te leveren.

Het UDP-glucosemolecuul wordt aan de glucoseketen toegevoegd door middel van een alfa-4-binding, waardoor het UDP-nucleotide vrijkomt. In het geval dat vertakkingen optreden, worden deze gevormd door alfa-links 1-6.

Synthese van aminozuren

Aminozuren zijn eenheden die eiwitten vormen. In de natuur zijn er 20 soorten, elk met unieke fysische en chemische eigenschappen die de uiteindelijke kenmerken van het eiwit bepalen.

Niet alle organismen kunnen de 20 soorten synthetiseren. De mens kan bijvoorbeeld alleen 11 synthetiseren, de resterende 9 moeten in het dieet worden opgenomen.

Elk aminozuur heeft zijn specifieke route. Ze komen echter van precursormoleculen zoals alfa-ketoglutaraat, oxaloacetaat, 3-fosfoglyceraat, pyruvaat, onder anderen..

Regulatie van anabolisme

Zoals eerder vermeld, wordt het metabolisme gereguleerd door stoffen die hormonen worden genoemd en door gespecialiseerde weefsels worden uitgescheiden, of het nu glandulair of epitheel is. Deze werken als boodschappers en hun chemische aard is vrij heterogeen.

Insuline is bijvoorbeeld een hormoon uitgescheiden door de pancreas en heeft een belangrijk effect op de stofwisseling. Na maaltijden met veel koolhydraten werkt insuline als een stimulans voor de anabole routes.

Aldus is het hormoon verantwoordelijk voor het activeren van de processen die de synthese mogelijk maken van opslagstoffen zoals vetten of als glycogeen.

Er zijn perioden van leven waarin anabole processen de overhand hebben, zoals de kindertijd, adolescentie, tijdens de zwangerschap of tijdens training gericht op de groei van spieren.

Verschillen met katabolisme

Alle processen en chemische reacties die plaatsvinden in ons lichaam - met name in onze cellen - zijn wereldwijd bekend als metabolisme. We kunnen groeien, ontwikkelen, reproduceren en de lichaamswarmte behouden dankzij deze reeks zeer gecontroleerde evenementen.

Synthese versus degradatie

Metabolisme omvat het gebruik van biomoleculen (eiwitten, koolhydraten, lipiden of vetten en nucleïnezuren) om alle essentiële reacties van een levend systeem te behouden.

Het verkrijgen van deze moleculen komt van het voedsel dat we dagelijks consumeren en ons lichaam kan ze "desintegreren" in kleinere eenheden tijdens het verteringsproces.

Bijvoorbeeld, eiwitten (die bijvoorbeeld afkomstig kunnen zijn van vlees of eieren) zijn gefragmenteerd in hun hoofdbestanddelen: aminozuren. Op dezelfde manier kunnen we koolhydraten verwerken in kleinere suikereenheden, meestal in glucose, een van de meest gebruikte koolhydraten van ons lichaam.

Ons lichaam is in staat om deze kleine eenheden te gebruiken - aminozuren, suikers, vetzuren, onder andere - om nieuwe grotere moleculen te bouwen in de configuratie die ons lichaam nodig heeft..

Het proces van desintegratie en het verkrijgen van energie wordt katabolisme genoemd, terwijl de vorming van nieuwe, meer complexe moleculen anabolisme is. Aldus zijn de syntheseprocessen geassocieerd met anabolisme en die van afbraak met katabolisme.

Als mnemonische regel kunnen we de "c" van het woord katabolisme gebruiken en dit relateren aan het woord "knippen".

Gebruik van energie

Anabole processen vereisen energie, terwijl afbraakprocessen deze energie produceren, voornamelijk in de vorm van ATP - bekend als de energievaluta van de cel.

Deze energie komt van katabolische processen. Stel je voor dat we een pak kaarten hebben, als we alle kaarten netjes gestapeld hebben en we gooien ze naar de grond dan doen ze het spontaan (analoog aan katabolisme).

Als we ze echter opnieuw willen bestellen, moeten we energie aan het systeem toevoegen en ze uit de grond verzamelen (analoog aan anabolisme)..

In sommige gevallen hebben de katabolische routes een "injectie van energie" nodig in hun eerste stappen om het proces te initiëren. Glycolyse of glycolyse is bijvoorbeeld de afbraak van glucose. Deze route vereist het gebruik van twee ATP moleculen om te starten.

Evenwicht tussen anabolisme en katabolisme

Om een ​​gezond en adequaat metabolisme te behouden, is het noodzakelijk om een ​​balans te hebben tussen de processen van anabolisme en katabolisme. In het geval dat de processen van anabolisme die van katabolisme overtreffen, zijn de synthese-gebeurtenissen die de overhand hebben. Wanneer daarentegen het lichaam meer energie ontvangt dan noodzakelijk, overheersen katabolische routes.

Wanneer het lichaam situaties van tegenspoed ervaart, het ziektes noemt of langdurige vastenperioden, concentreert het metabolisme zich op degradatiepaden en komt het in een katabolische toestand.

referenties

1. Chan, Y. K., Ng, K.P., & Sim, D. S. M. (red.). (2015). Farmacologische basis van acute zorg. Springer International Publishing.
2. Curtis, H., & Barnes, N. S. (1994). Uitnodiging voor biologie. Macmillan.
3. Lodish, H., Berk, A., Darnell, J.E., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., ... & Matsudaira, P. (2008). Moleculaire celbiologie. Macmillan.
4. Ronzio, R. A. (2003). De encyclopedie van voeding en een goede gezondheid. Infobase-publicaties.
5. Voet, D., Voet, J., & Pratt, C. W. (2007). Fundamentals of Biochemistry: Life op moleculair niveau. Ed. Panamericana Medical.