Анаболизм - Anabolism
Анаболизм ( / ə п æ б ə л ɪ с м / ) есть множество метаболических путей , что построить молекулы из более мелких единиц. Эти реакции требуют энергии , они известны также как эндергонический процесс. Анаболизм - это наращивающий аспект метаболизма , тогда как катаболизм - это аспект разрушения. Анаболизм, как правило , ассоциируется с биосинтеза .
Путь
Полимеризация , анаболический путь, используемый для создания макромолекул, таких как нуклеиновые кислоты, белки и полисахариды, использует реакции конденсации для соединения мономеров. Макромолекулы создаются из более мелких молекул с использованием ферментов и кофакторов .
Энергетический ресурс
В основе анаболизма лежит катаболизм, когда большие молекулы распадаются на более мелкие части, а затем используются в клеточном дыхании . Многие анаболические процессы работают за счет расщепления аденозинтрифосфата (АТФ) . Анаболизм обычно включает снижение и уменьшение энтропии , что делает его неблагоприятным без подвода энергии. Исходные материалы, называемые молекулами-предшественниками, соединяются вместе с использованием химической энергии, получаемой в результате гидролиза АТФ, восстановления кофакторов НАД + , НАДФ + и ФАД или выполнения других благоприятных побочных реакций. Иногда это также может быть вызвано энтропией без ввода энергии, в случаях, как образование фосфолипидного бислоя клетки, где гидрофобные взаимодействия агрегируют молекулы.
Кофакторы
Восстановители НАДН , НАДФН и ФАДН 2 , а также ионы металлов действуют как кофакторы на различных этапах анаболических путей. НАДН, НАДФН и ФАДН 2 действуют как переносчики электронов , в то время как заряженные ионы металлов внутри ферментов стабилизируют заряженные функциональные группы на субстратах .
Субстраты
Субстраты для анаболизма - это в основном промежуточные продукты, взятые из катаболических путей в периоды высокого энергетического заряда в клетке.
Функции
Анаболические процессы строят органы и ткани . Эти процессы вызывают рост и дифференциацию клеток и увеличение размеров тела, процесс, который включает синтез сложных молекул . Примеры анаболических процессов включают рост и минерализацию костей и увеличение мышечной массы.
Анаболические гормоны
Эндокринологи традиционно классифицируют гормоны как анаболические или катаболические, в зависимости от того, какую часть метаболизма они стимулируют. Классические анаболические гормоны - это анаболические стероиды , которые стимулируют синтез белка и рост мышц, и инсулин .
Фотосинтетический синтез углеводов
Фотосинтетический синтез углеводов у растений и некоторых бактерий - это анаболический процесс, который производит глюкозу , целлюлозу , крахмал , липиды и белки из CO 2 . Он использует энергию , производимую из легких управляемых реакций фотосинтеза, и создает прекурсоры для этих больших молекул с помощью ассимиляции углерода в фотосинтетического цикла сокращения углерода , так называемый цикл Кальвина.
Биосинтез аминокислот
Все аминокислоты образуются из промежуточных продуктов в катаболических процессах гликолиза , цикла лимонной кислоты или пентозофосфатного пути . В результате гликолиза глюкозо-6-фосфат является предшественником гистидина ; 3-фосфоглицерат является предшественником глицина и цистеина ; фосфоенолпируват , в сочетании с 3-фосфоглицератом -производной эритрозой 4-фосфатом , форма триптофана , фенилаланин и тирозин ; а пируват является предшественником аланина , валина , лейцина и изолейцина . Из цикла лимонной кислоты α-кетоглутарат превращается в глутамат, а затем в глутамин , пролин и аргинин ; и оксалоацетат превращается в аспартат, а затем в аспарагин , метионин , треонин и лизин .
Хранение гликогена
В периоды высокого уровня сахара в крови глюкозо-6-фосфат от гликолиза направляется в путь накопления гликогена. Это изменяется на глюкозо-1-фосфат с помощью фосфоглюкомутазов , а затем UDP-глюкоза с помощью UTP - глюкозо-1-фосфата uridylyltransferase . Гликогенсинтаза добавляет эту UDP-глюкозу к цепи гликогена.
Глюконеогенез
Глюкагон традиционно является катаболическим гормоном, но также стимулирует анаболический процесс глюконеогенеза в печени и, в меньшей степени, в коре головного мозга и кишечнике во время голодания, чтобы предотвратить низкий уровень сахара в крови . Это процесс преобразования пирувата в глюкозу. Пируват может образовываться при расщеплении глюкозы, лактата , аминокислот или глицерина . Путь глюконеогенеза имеет много обратимых ферментативных процессов, общих с гликолизом, но это не обратный процесс гликолиза. Он использует различные необратимые ферменты, чтобы гарантировать, что общий путь проходит только в одном направлении.
Регулирование
Анаболизм работает с отдельными ферментами от катализа, которые в какой-то момент проходят необратимые этапы своего пути. Это позволяет клетке регулировать скорость производства и предотвращать образование бесконечного цикла, также известного как бесполезный цикл , при катаболизме.
Баланс между анаболизмом и катаболизмом зависит от АДФ и АТФ, также известного как энергетический заряд клетки. Высокое количество АТФ заставляет клетки благоприятствовать анаболическому пути и замедлять катаболическую активность, в то время как избыток АДФ замедляет анаболизм и способствует катаболизму. Эти пути также регулируются циркадными ритмами , при этом такие процессы, как гликолиз, колеблются, чтобы соответствовать нормальным периодам активности животного в течение дня.
Этимология
Слово анаболизм происходит от новолатинского языка, который получил корни от греческого : ἁνά , «вверх» и βάλλειν , «бросать».