ANABOLISME: FUNGSI, PROSES, PERBEZAAN DENGAN KATABOLISME - BIOLOGI - 2026

The anabolisme adalah satu bahagian dalam metabolisme termasuk reaksi pembentukan molekul besar daripada yang lebih kecil. Untuk siri tindak balas ini berlaku, sumber tenaga diperlukan dan, secara amnya, ia adalah ATP (adenosin trifosfat).

Anabolisme, dan metabolisme terbalik, katabolisme, dikelompokkan ke dalam rangkaian reaksi yang disebut jalur metabolik atau jalur yang diatur dan diatur terutamanya oleh hormon. Setiap langkah kecil dikendalikan sehingga berlaku pemindahan tenaga secara beransur-ansur.

Sumber: www.publicdomainpictures.net

Proses anabolik boleh mengambil unit asas yang membentuk biomolekul - asid amino, asid lemak, nukleotida, dan monomer gula - dan menghasilkan sebatian yang lebih rumit, seperti protein, lipid, asid nukleik, dan karbohidrat sebagai penghasil tenaga akhir.

ciri-ciri

Metabolisme adalah istilah yang merangkumi semua tindak balas kimia yang berlaku di dalam badan. Sel menyerupai kilang mikroskopik di mana reaksi sintesis dan degradasi sentiasa berlaku.

Dua tujuan metabolisme adalah: pertama, menggunakan tenaga kimia yang tersimpan dalam makanan, dan kedua, untuk menggantikan struktur atau bahan yang tidak lagi berfungsi di dalam badan. Kejadian ini berlaku mengikut keperluan spesifik setiap organisma dan diarahkan oleh utusan kimia yang disebut hormon.

Tenaga datang terutamanya dari lemak dan karbohidrat yang kita makan dalam makanan. Sekiranya kekurangan, tubuh boleh menggunakan protein untuk menebus kekurangannya.

Juga, proses regenerasi berkait rapat dengan anabolisme. Penjanaan semula tisu adalah syarat yang tidak mustahak untuk mengekalkan tubuh yang sihat dan berfungsi dengan baik. Anabolisme bertanggungjawab untuk menghasilkan semua sebatian sel yang menjadikannya berfungsi.

Terdapat keseimbangan halus dalam sel antara proses metabolik. Molekul besar dapat dipecah menjadi komponen terkecilnya dengan tindak balas katabolik dan proses sebaliknya - dari kecil hingga besar - boleh berlaku melalui anabolisme.

Proses anabolik

Anabolisme merangkumi, secara umum, semua reaksi yang dikatalisis oleh enzim (molekul protein kecil yang mempercepat kelajuan tindak balas kimia dengan beberapa susunan besar) yang bertanggungjawab untuk "pembinaan" atau sintesis komponen sel.

Gambaran keseluruhan laluan anabolik merangkumi langkah-langkah berikut: Molekul sederhana yang berperanan sebagai perantaraan dalam kitaran Krebs sama ada amina atau berubah secara kimia menjadi asid amino. Ini kemudiannya disatukan menjadi molekul yang lebih kompleks.

Proses ini memerlukan tenaga kimia, yang berasal dari katabolisme. Antara proses anabolik yang paling penting adalah: sintesis asid lemak, sintesis kolesterol, sintesis asid nukleik (DNA dan RNA), sintesis protein, sintesis glikogen dan sintesis asid amino.

Peranan molekul ini dalam tubuh dan laluan sintesisnya akan dijelaskan secara ringkas di bawah:

Sintesis asid lemak

Lipid adalah biomolekul yang sangat heterogen yang mampu menghasilkan sejumlah besar tenaga apabila teroksidasi, terutamanya molekul triacylglycerol.

Asid lemak adalah lipid archetypal. Mereka terdiri dari kepala dan ekor yang terbuat dari hidrokarbon. Ini boleh menjadi tidak tepu atau tepu, bergantung pada sama ada mereka mempunyai ikatan berganda di ekor atau tidak.

Lipid adalah komponen penting dari semua membran biologi, selain turut serta sebagai bahan simpanan.

Asid lemak disintesis dalam sitoplasma sel dari molekul prekursor yang disebut malonyl-CoA, yang berasal dari asetil-CoA dan bikarbonat. Molekul ini menyumbangkan tiga atom karbon untuk memulakan pertumbuhan asid lemak.

Selepas pembentukan malonil, reaksi sintesis berterusan dalam empat langkah penting:

-Kondensasi asetil-ACP dengan malonyl-ACP, tindak balas yang menghasilkan acetoacetyl-ACP dan melepaskan karbon dioksida sebagai bahan buangan.

-Langkah kedua adalah pengurangan acetoacetyl-ACP, oleh NADPH menjadi D-3-hydroxybutyryl-ACP.

-Tindak balas dehidrasi seterusnya berlaku yang menukar produk sebelumnya (D-3-hydroxybutyryl-ACP) menjadi crotonyl-ACP.

Akhirnya, crotonyl-ACP dikurangkan dan produk akhir adalah butyryl-ACP.

Sintesis kolesterol

Kolesterol adalah sterol dengan inti 17-karbon sterans khas. Ia mempunyai peranan yang berbeza dalam fisiologi, kerana berfungsi sebagai pendahulu pelbagai molekul seperti asid hempedu, hormon yang berbeza (termasuk yang seksual) dan sangat penting untuk sintesis vitamin D.

Sintesis berlaku dalam sitoplasma sel, terutamanya pada sel hati. Jalur anabolik ini mempunyai tiga fasa: pertama unit isoprena terbentuk, kemudian asimilasi progresif unit terjadi untuk menghasilkan squalene, ini berlalu ke lanosterol dan akhirnya kolesterol diperoleh.

Kegiatan enzim dalam laluan ini diatur terutamanya oleh nisbah relatif hormon insulin: glukagon. Apabila nisbah ini meningkat, aktiviti laluan meningkat secara berkadar.

Sintesis nukleotida

Asid nukleik adalah DNA dan RNA, yang pertama mengandungi semua maklumat yang diperlukan untuk pengembangan dan pemeliharaan organisma hidup, sementara yang kedua melengkapi fungsi DNA.

Kedua-dua DNA dan RNA terdiri daripada rantai polimer panjang yang unit asasnya adalah nukleotida. Nukleotida pada gilirannya terdiri dari gula, kumpulan fosfat, dan asas nitrogen. Prekursor purin dan pirimidin adalah ribosa-5-fosfat.

Purin dan pyrimidin dihasilkan di hati dari prekursor seperti karbon dioksida, glisin, ammonia, antara lain.

Sintesis asid nukleik

Nukleotida mesti digabungkan ke dalam rantai DNA atau RNA yang panjang untuk memenuhi fungsi biologi mereka. Proses ini melibatkan serangkaian enzim yang menjadi pemangkin tindak balas.

Enzim yang bertugas menyalin DNA untuk menghasilkan lebih banyak molekul DNA dengan urutan yang serupa adalah DNA polimerase. Enzim ini tidak dapat memulakan sintesis de novo, oleh itu sekeping kecil DNA atau RNA yang disebut primer mesti ikut serta, yang memungkinkan pembentukan rantai.

Acara ini memerlukan penyertaan enzim tambahan. Helicase, misalnya, membantu membuka heliks ganda DNA sehingga polimerase dapat bertindak dan topoisomerase dapat mengubah topologi DNA, baik dengan menjeratnya atau melepaskannya.

Begitu juga, polimerase RNA mengambil bahagian dalam sintesis RNA dari molekul DNA. Tidak seperti proses sebelumnya, sintesis RNA tidak memerlukan primer yang disebutkan.

Sintesis protein

Sintesis protein adalah peristiwa penting dalam semua organisma hidup. Protein menjalankan pelbagai fungsi, seperti mengangkut bahan atau memainkan peranan protein struktur.

Menurut "dogma" pusat biologi, setelah DNA disalin ke RNA messenger (seperti yang dijelaskan di bahagian sebelumnya), ia kemudiannya diterjemahkan oleh ribosom menjadi polimer asid amino. Dalam RNA, setiap triplet (tiga nukleotida) ditafsirkan sebagai salah satu daripada dua puluh asid amino.

Sintesis berlaku di sitoplasma sel, di mana ribosom dijumpai. Proses ini berlaku dalam empat fasa: pengaktifan, inisiasi, pemanjangan, dan penamatan.

Pengaktifan terdiri daripada pengikatan asid amino tertentu ke RNA pemindahan yang sesuai. Permulaan melibatkan pengikatan ribosom ke bahagian terminal 3 'messenger RNA, dibantu oleh "faktor permulaan".

Pemanjangan melibatkan penambahan asid amino mengikut pesanan RNA. Akhirnya, proses berhenti dengan urutan tertentu dalam RNA pemesejan, yang disebut kondom penamatan: UAA, UAG, atau UGA.

Sintesis glikogen

Glikogen adalah molekul yang terdiri daripada unit glukosa berulang. Ia bertindak sebagai bahan simpanan tenaga dan kebanyakannya terdapat di hati dan otot.

Laluan sintesis disebut glikogenogenesis dan memerlukan penyertaan enzim glikogen sintase, ATP dan UTP. Laluan bermula dengan fosforilasi glukosa ke glukosa-6-fosfat dan kemudian ke glukosa-1-fosfat. Langkah seterusnya melibatkan penambahan UDP untuk menghasilkan UDP-glukosa dan fosfat anorganik.

Molekul UDP-glukosa menambah rantai glukosa melalui ikatan alpha 1-4, melepaskan nukleotida UDP. Sekiranya cabang berlaku, ini dibentuk oleh ikatan alpha 1-6.

Sintesis asid amino

Asid amino adalah unit yang membentuk protein. Secara semula jadi terdapat 20 jenis, masing-masing mempunyai sifat fizikal dan kimia yang unik yang menentukan ciri akhir protein.

Tidak semua organisma dapat mensintesis semua 20 jenis. Sebagai contoh, manusia hanya dapat mensintesis 11, selebihnya 9 mesti dimasukkan ke dalam diet.

Setiap asid amino mempunyai jalur sendiri. Walau bagaimanapun, ia berasal dari molekul prekursor seperti alpha-ketoglutarate, oxaloacetate, 3-phosphoglycerate, piruvate, antara lain.

Peraturan anabolisme

Seperti yang telah kami sebutkan sebelumnya, metabolisme diatur oleh zat yang disebut hormon, disekresikan oleh tisu khusus, baik kelenjar atau epitel. Ini berfungsi sebagai utusan dan sifat kimianya agak heterogen.

Contohnya, insulin adalah hormon yang dirembeskan oleh pankreas dan mempunyai kesan besar terhadap metabolisme. Selepas makanan berkarbohidrat tinggi, insulin berfungsi sebagai perangsang laluan anabolik.

Oleh itu, hormon bertanggungjawab untuk mengaktifkan proses yang memungkinkan sintesis bahan simpanan seperti lemak atau glikogen.

Terdapat tempoh kehidupan di mana proses anabolik menjadi dominan, seperti masa kanak-kanak, remaja, semasa kehamilan atau semasa latihan yang difokuskan pada pertumbuhan otot.

Perbezaan dengan katabolisme

Semua proses dan tindak balas kimia yang berlaku di dalam badan kita - khususnya di dalam sel kita - secara global dikenali sebagai metabolisme. Kita dapat tumbuh, berkembang, membiak, dan mengekalkan kepanasan badan berkat rangkaian acara yang sangat terkawal ini.

Sintesis berbanding penurunan

Metabolisme melibatkan penggunaan biomolekul (protein, karbohidrat, lipid atau lemak, dan asid nukleik) untuk mengekalkan semua reaksi penting sistem hidup.

Mendapatkan molekul-molekul ini berasal dari makanan yang kita makan setiap hari dan tubuh kita mampu "memecah" mereka menjadi unit yang lebih kecil semasa proses pencernaan.

Sebagai contoh, protein (yang boleh berasal dari daging atau telur, misalnya) dipecah menjadi komponen utamanya: asid amino. Dengan cara yang sama, kita dapat memproses karbohidrat menjadi unit gula yang lebih kecil, umumnya glukosa, salah satu karbohidrat yang paling banyak digunakan oleh tubuh kita.

Tubuh kita dapat menggunakan unit kecil ini - asid amino, gula, asid lemak, antara lain - untuk membina molekul baru yang lebih besar dalam konfigurasi yang diperlukan oleh badan kita.

Proses perpecahan dan mendapatkan tenaga disebut katabolisme, sementara pembentukan molekul baru yang lebih kompleks adalah anabolisme. Oleh itu, proses sintesis dikaitkan dengan proses anabolisme dan degradasi dengan katabolisme.

Sebagai peraturan mnemonik kita dapat menggunakan "c" dalam kata katabolisme dan mengaitkannya dengan kata "potong".

Penggunaan tenaga

Proses anabolik memerlukan tenaga, sementara proses degradasi menghasilkan tenaga ini, terutamanya dalam bentuk ATP - yang dikenali sebagai mata wang tenaga sel.

Tenaga ini berasal dari proses katabolik. Mari kita bayangkan bahawa kita mempunyai setumpuk kad, jika kita mempunyai semua kad yang tersusun dengan kemas dan kita membuangnya dengan alasan mereka melakukannya secara spontan (serupa dengan katabolisme).

Walau bagaimanapun, sekiranya kita mahu memesannya semula, kita mesti menggunakan tenaga pada sistem dan mengumpulkannya dari permukaan (seperti analog dengan anabolisme).

Dalam beberapa kes, laluan katabolik memerlukan "suntikan tenaga" pada langkah pertama mereka untuk memulakan prosesnya. Sebagai contoh, glikolisis atau glikolisis adalah pemecahan glukosa. Laluan ini memerlukan penggunaan dua molekul ATP untuk memulakan.

Keseimbangan antara anabolisme dan katabolisme

Untuk mengekalkan metabolisme yang sihat dan mencukupi, perlu ada keseimbangan antara proses anabolisme dan katabolisme. Sekiranya proses anabolisme melebihi proses katabolisme, peristiwa sintesis adalah proses yang berlaku. Sebaliknya, ketika tubuh menerima lebih banyak tenaga daripada yang diperlukan, jalur katabolik akan mendominasi.

Apabila tubuh mengalami kesukaran, menyebutnya penyakit atau berpuasa berpanjangan, metabolisme memfokuskan pada jalan penurunan dan menuju ke keadaan katabolik.

Sumber: Oleh Alejandro Porto, dari Wikimedia Commons

Rujukan

1. Chan, YK, Ng, KP, & Sim, DSM (Ed.). (2015). Asas Farmakologi Penjagaan Akut. Penerbitan Springer International.
2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Jemputan ke biologi. Macmillan.
3. Lodish, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP, … & Matsudaira, P. (2008). Biologi sel molekul. Macmillan.
4. Ronzio, RA (2003). Ensiklopedia pemakanan dan kesihatan yang baik. Penerbitan Infobase.
5. Voet, D., Voet, J., & Pratt, CW (2007). Asas Biokimia: Kehidupan pada tahap molekul. Panamerican Medical Ed.