Анаболизм
Анаболизм ( / ə ˈ n æ b ə l ɪ z ə m / ) — это набор метаболических путей , которые строят макромолекулы, такие как ДНК или РНК , из более мелких единиц. [1] [2] Эти реакции требуют энергии и известны также как эндергонические процессы. [3] Анаболизм – это наращивающий аспект метаболизма , тогда как катаболизм – это аспект разрушения. обычно является синонимом биосинтеза Анаболизм .
Путь
[ редактировать ]Полимеризация , анаболический путь, используемый для создания макромолекул, таких как нуклеиновые кислоты, белки и полисахариды, использует реакции конденсации для соединения мономеров. [4] Макромолекулы создаются из более мелких молекул с использованием ферментов и кофакторов .
Источник энергии
[ редактировать ]В основе анаболизма лежит катаболизм, при котором крупные молекулы распадаются на более мелкие части и затем используются в клеточном дыхании . Многие анаболические процессы происходят за счет расщепления аденозинтрифосфата (АТФ) . [5] Анаболизм обычно включает в себя снижение и уменьшение энтропии , что делает его невыгодным без затрат энергии. [6] Исходные материалы, называемые молекулами-предшественниками, соединяются с использованием химической энергии, получаемой в результате гидролиза АТФ, восстанавливая кофакторы НАД. + , НАДФ + и FAD или проведение других благоприятных побочных реакций. [7] Иногда это также может быть обусловлено энтропией без затрат энергии, в таких случаях, как образование фосфолипидного бислоя клетки, когда гидрофобные взаимодействия агрегируют молекулы. [8]
Кофакторы
[ редактировать ]Восстановители НАДН , НАДФН и ФАДН 2 , [9] а также ионы металлов, [4] действуют как кофакторы на различных этапах анаболических путей. НАДН, НАДФН и ФАДН 2 действуют как переносчики электронов , в то время как заряженные ионы металлов в ферментах стабилизируют заряженные функциональные группы на субстратах .
Субстраты
[ редактировать ]Субстратами анаболизма в основном являются промежуточные продукты, полученные из катаболических путей в периоды высокого энергетического заряда в клетке. [10]
Функции
[ редактировать ]Анаболические процессы строят органы и ткани . Эти процессы вызывают рост и дифференцировку клеток и увеличение размеров тела — процесс, который включает синтез сложных молекул . Примеры анаболических процессов включают рост и минерализацию костей , а также увеличение мышечной массы.
Анаболические гормоны
[ редактировать ]Эндокринологи традиционно классифицируют гормоны на анаболические и катаболические, в зависимости от того, какую часть метаболизма они стимулируют. Классическими анаболическими гормонами являются анаболические стероиды , которые стимулируют синтез белка и рост мышц, и инсулин .
Фотосинтетический синтез углеводов
[ редактировать ]Фотосинтетический синтез углеводов у растений и некоторых бактерий представляет собой анаболический процесс, в ходе которого образуются глюкоза , целлюлоза , крахмал , липиды и белки из CO 2 . [6] Он использует энергию, вырабатываемую в результате световых реакций фотосинтеза, и создает предшественников этих больших молекул посредством ассимиляции углерода в фотосинтетическом цикле восстановления углерода , также известном как цикл Кальвина. [10]
Биосинтез аминокислот
[ редактировать ]Все аминокислоты образуются из промежуточных продуктов катаболических процессов 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-фосфоглицерат -производным эритрозо-4-фосфатом образует триптофан , фенилаланин и тирозин ; а пируват является предшественником аланина , валина , лейцина и изолейцина . В цикле лимонной кислоты α-кетоглутарат превращается в глутамат , а затем в глутамин , пролин и аргинин ; оксалоацетат аспарагин превращается в аспартат , а затем в , метионин , треонин и лизин . [10]
Запас гликогена
[ редактировать ]В периоды высокого уровня сахара в крови глюкозо-6-фосфат из гликолиза направляется на путь накопления гликогена. он превращается в глюкозо-1-фосфат Под действием фосфоглюкомутазы , а затем под на УДФ-глюкозу действием УТФ-глюкозо-1-фосфатуридилилтрансферазы . Гликогенсинтаза добавляет эту УДФ-глюкозу к гликогеновой цепи. [10]
глюконеогенез
[ редактировать ]Глюкагон традиционно является катаболическим гормоном, но он также стимулирует анаболический процесс глюконеогенеза в печени и, в меньшей степени, в коре почек и кишечнике во время голодания, чтобы предотвратить низкий уровень сахара в крови . [9] Это процесс превращения пирувата в глюкозу. Пируват может возникать в результате распада глюкозы, лактата , аминокислот или глицерина . [11] Путь глюконеогенеза имеет много обратимых ферментативных процессов, общих с гликолизом, но не является процессом гликолиза в обратном направлении. Он использует различные необратимые ферменты, чтобы гарантировать, что весь путь идет только в одном направлении. [11]
Регулирование
[ редактировать ]Анаболизм оперирует отдельными ферментами катализа, которые в какой-то момент своего пути претерпевают необратимые этапы. Это позволяет клетке регулировать скорость производства и предотвращать образование бесконечной петли, также известной как бесполезный цикл , при катаболизме. [10]
Баланс между анаболизмом и катаболизмом чувствителен к АДФ и АТФ, иначе известным как энергетический заряд клетки. Высокие количества АТФ заставляют клетки отдавать предпочтение анаболическому пути и замедляют катаболическую активность, в то время как избыток АДФ замедляет анаболизм и способствует катаболизму. [10] Эти пути также регулируются циркадными ритмами , при этом такие процессы, как гликолиз, колеблются в соответствии с нормальными периодами активности животного в течение дня. [12]
Этимология
[ редактировать ]Слово анаболизм имеет неолатинское происхождение и имеет греческие корни : ἀνά «вверх» и βάλλειν «бросить».
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Симидзу, Казуюки (2013). «Основной обмен веществ». Бактериальные клеточные метаболические системы . Эльзевир. п. 1–54. дои : 10.1533/9781908818201.1 . ISBN 978-1-907568-01-5 .
- ^ де Больстер М.В. (1997). «Словарь терминов, используемых в бионеорганической химии: анаболизм» . Международный союз теоретической и прикладной химии. Архивировано из оригинала 30 октября 2007 года . Проверено 30 октября 2007 г.
- ^ Рай С., Уайз Р., Джуруковски В., Чой Дж., Ависсар Ю. (2013). Биология . Университет Райса, Хьюстон, Техас: OpenStax. ISBN 978-1-938168-09-3 .
- ^ Jump up to: а б Альбертс Б., Джонсон А., Джулиан Л., Рафф М., Робертс К., Уолтер П. (2002). Молекулярная биология клетки (5-е изд.). ЦРК Пресс. ISBN 978-0-8153-3218-3 . Архивировано из оригинала 27 сентября 2017 года . Проверено 1 ноября 2018 г. Альтернативный URL
- ^ Николлс Д.Г., Фергюсон С.Дж. (2002). Биоэнергетика (3-е изд.). Академическая пресса. ISBN 978-0-12-518121-1 .
- ^ Jump up to: а б Ахерн К., Раджагопал I (2013). Биохимия бесплатно и просто (PDF) (2-е изд.). Государственный университет Орегона.
- ^ Воет Д., Воет Дж.Г., Пратт К.В. (2013). Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне (Четвертое изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. ISBN 978-0-470-54784-7 . OCLC 738349533 .
- ^ Ханин И, Пепеу Г (11 ноября 2013 г.). Фосфолипиды: биохимические, фармацевтические и аналитические соображения . Нью-Йорк. ISBN 978-1-4757-1364-0 . OCLC 885405600 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б Якубовский Х (2002). «Обзор метаболических путей - анаболизм» . Биохимия онлайн . Колледж Св. Бенедикта, Университет Св. Иоанна: LibreTexts.
- ^ Jump up to: а б с д и ж Нельсон Д.Л., Ленинджер А.Л., Кокс М.М. (2013). Принципы биохимии . Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-1-4292-3414-6 .
- ^ Jump up to: а б Берг Дж. М., Тимочко Дж. Л., Страйер Л. (2002). Биохимия (5-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3051-4 . OCLC 48055706 .
- ^ Рэмси К.М., Марчева Б., Косака А., Басс Дж. (2007). «Часовой механизм метаболизма». Ежегодный обзор питания . 27 : 219–40. дои : 10.1146/annurev.nutr.27.061406.093546 . ПМИД 17430084 .
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
