Il anabolismo È una divisione del metabolismo che include reazioni di formazione di grandi molecole da quelle più piccole. Perché si verifichi questa serie di reazioni, è necessaria una fonte di energia e, generalmente, è l'ATP (adenosina trifosfato).
L'anabolismo, e il suo metabolismo inverso, il catabolismo, sono raggruppati in una serie di reazioni chiamate vie o vie metaboliche orchestrate e regolate principalmente dagli ormoni. Ogni piccolo passo è controllato in modo che avvenga un graduale trasferimento di energia.
I processi anabolici possono assumere le unità di base che compongono le biomolecole - aminoacidi, acidi grassi, nucleotidi e monomeri di zucchero - e generare composti più complicati, come proteine, lipidi, acidi nucleici e carboidrati come produttori di energia finale.
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Il metabolismo è un termine che comprende tutte le reazioni chimiche che si verificano all'interno del corpo. La cellula assomiglia a una fabbrica microscopica in cui avvengono costantemente reazioni di sintesi e degradazione..
I due obiettivi del metabolismo sono: primo, utilizzare l'energia chimica immagazzinata nel cibo e, secondo, sostituire strutture o sostanze che non funzionano più nel corpo. Questi eventi si verificano in base alle esigenze specifiche di ciascun organismo e sono diretti da messaggeri chimici chiamati ormoni..
L'energia proviene principalmente dai grassi e dai carboidrati che consumiamo negli alimenti. In caso di carenza, il corpo può utilizzare le proteine per compensare la carenza.
Inoltre, i processi di rigenerazione sono strettamente legati all'anabolismo. La rigenerazione dei tessuti è una condizione sine qua non per mantenere un corpo sano e funzionare correttamente. L'anabolismo è responsabile della produzione di tutti i composti cellulari che li mantengono funzionanti.
C'è un delicato equilibrio nella cellula tra i processi metabolici. Le grandi molecole possono essere scomposte nei loro componenti più piccoli mediante reazioni cataboliche e il processo inverso, da piccolo a grande, può avvenire attraverso l'anabolismo..
L'anabolismo comprende, in generale, tutte le reazioni catalizzate da enzimi (piccole molecole proteiche che accelerano la velocità delle reazioni chimiche di diversi ordini di grandezza) responsabili della "costruzione" o sintesi di componenti cellulari.
La panoramica delle vie anaboliche include i seguenti passaggi: Le molecole semplici che partecipano come intermediari al ciclo di Krebs vengono aminate o trasformate chimicamente in amminoacidi. Successivamente questi vengono assemblati in molecole più complesse.
Questi processi richiedono energia chimica, proveniente dal catabolismo. Tra i processi anabolici più importanti spiccano: sintesi degli acidi grassi, sintesi del colesterolo, sintesi degli acidi nucleici (DNA e RNA), sintesi delle proteine, sintesi del glicogeno e sintesi degli amminoacidi..
Di seguito verrà brevemente descritto il ruolo di queste molecole nell'organismo e le loro vie di sintesi:
I lipidi sono biomolecole altamente eterogenee in grado di generare una grande quantità di energia quando ossidati, in particolare le molecole di triacilglicerolo..
Gli acidi grassi sono i lipidi archetipici. Sono costituiti da una testa e una coda di idrocarburi. Questi possono essere insaturi o saturi, a seconda che abbiano o meno doppi legami nella coda..
I lipidi sono i componenti essenziali di tutte le membrane biologiche, oltre a partecipare come sostanza di riserva.
Gli acidi grassi sono sintetizzati nel citoplasma della cellula da una molecola precursore chiamata malonil-CoA, derivata da acetil-CoA e bicarbonato. Questa molecola dona tre atomi di carbonio per avviare la crescita dell'acido grasso.
Dopo la formazione del malonil, la reazione di sintesi prosegue in quattro fasi essenziali:
-La condensazione di acetil-ACP con malonil-ACP, una reazione che produce acetoacetil-ACP e rilascia anidride carbonica come sostanza di scarto.
-Il secondo passo è la riduzione dell'acetoacetil-ACP, da NADPH a D-3-idrossibutiril-ACP.
-Successivamente, si verifica una reazione di disidratazione che converte il prodotto precedente (D-3-idrossibutiril-ACP) in crotonil-ACP.
-Infine, il crotonil-ACP è ridotto e il prodotto finale è butiril-ACP.
Il colesterolo è uno sterolo con un tipico nucleo di 17 sterani di carbonio. Ha diversi ruoli in fisiologia, poiché funziona come precursore di una varietà di molecole come gli acidi biliari, diversi ormoni (compresi quelli sessuali) ed è essenziale per la sintesi della vitamina D.
La sintesi avviene nel citoplasma della cellula, principalmente nelle cellule del fegato. Questa via anabolica ha tre fasi: prima si forma l'unità isoprene, poi si verifica l'assimilazione progressiva delle unità per dare origine allo squalene, questo passa al lanosterolo e infine si ottiene il colesterolo.
L'attività degli enzimi in questa via è regolata principalmente dal rapporto relativo degli ormoni insulina: glucagone. All'aumentare di questo rapporto, l'attività del percorso aumenta proporzionalmente.
Gli acidi nucleici sono DNA e RNA, il primo contiene tutte le informazioni necessarie per lo sviluppo e il mantenimento degli organismi viventi mentre il secondo completa le funzioni del DNA.
Sia il DNA che l'RNA sono composti da lunghe catene di polimeri la cui unità fondamentale sono i nucleotidi. I nucleotidi, a loro volta, sono costituiti da uno zucchero, un gruppo fosfato e una base azotata. Il precursore delle purine e delle pirimidine è il ribosio-5-fosfato.
Le purine e le pirimidine sono prodotte nel fegato da precursori come anidride carbonica, glicina, ammoniaca, tra gli altri..
I nucleotidi devono essere collegati in lunghe catene di DNA o RNA per svolgere la loro funzione biologica. Il processo coinvolge una serie di enzimi che catalizzano le reazioni.
L'enzima responsabile della copia del DNA per generare più molecole di DNA con sequenze identiche è la DNA polimerasi. Questo enzima non può avviare la sintesi de novo, per questo motivo deve partecipare un piccolo frammento di DNA o RNA chiamato primer, che permette la formazione della catena.
Questo evento richiede la partecipazione di ulteriori enzimi. L'elicasi, ad esempio, aiuta ad aprire la doppia elica del DNA in modo che la polimerasi possa agire e la topoisomerasi sia in grado di modificare la topologia del DNA, sia impigliandolo che districandolo..
Allo stesso modo, l'RNA polimerasi partecipa alla sintesi dell'RNA da una molecola di DNA. A differenza del processo precedente, la sintesi dell'RNA non richiede il primer menzionato.
La sintesi proteica è un evento cruciale in tutti gli organismi viventi. Le proteine svolgono un'ampia varietà di funzioni, come il trasporto di sostanze o il ruolo di proteine strutturali.
Secondo il “dogma” centrale della biologia, dopo che il DNA è stato copiato nell'RNA messaggero (come descritto nella sezione precedente), viene a sua volta tradotto dai ribosomi in un polimero di amminoacidi. Nell'RNA, ogni tripletta (tre nucleotidi) viene interpretata come uno dei venti amminoacidi.
La sintesi avviene nel citoplasma della cellula, dove si trovano i ribosomi. Il processo avviene in quattro fasi: attivazione, inizio, allungamento e terminazione..
L'attivazione consiste nel legame di un particolare amminoacido al suo corrispondente RNA di trasferimento. L'inizio comporta il legame del ribosoma alla porzione terminale 3 'dell'RNA messaggero, assistito da "fattori di iniziazione".
L'allungamento prevede l'aggiunta di amminoacidi secondo il messaggio dell'RNA. Infine, il processo si interrompe con una sequenza specifica nell'RNA messaggero, chiamata preservativo di terminazione: UAA, UAG o UGA..
Il glicogeno è una molecola composta da unità di glucosio ripetute. Agisce come una sostanza di riserva energetica ed è per lo più abbondante nel fegato e nei muscoli.
La via di sintesi è chiamata glicogenogenesi e richiede la partecipazione dell'enzima glicogeno sintasi, ATP e UTP. Il percorso inizia con la fosforilazione del glucosio in glucosio-6-fosfato e quindi in glucosio-1-fosfato. Il passaggio successivo prevede l'aggiunta di un UDP per produrre UDP-glucosio e fosfato inorganico..
La molecola UDP-glucosio si aggiunge alla catena del glucosio tramite un legame alfa 1-4, rilasciando il nucleotide UDP. Nel caso in cui si verifichino rami, questi sono formati da legami alfa 1-6.
Gli amminoacidi sono unità che compongono le proteine. In natura esistono 20 tipi, ciascuno con proprietà fisiche e chimiche uniche che determinano le caratteristiche finali della proteina.
Non tutti gli organismi possono sintetizzare tutti i 20 tipi. Ad esempio, gli esseri umani possono sintetizzarne solo 11, i restanti 9 devono essere incorporati nella dieta..
Ogni amminoacido ha il suo percorso particolare. Tuttavia, provengono da molecole precursori come alfa-chetoglutarato, ossalacetato, 3-fosfoglicerato, piruvato, tra gli altri..
Come accennato in precedenza, il metabolismo è regolato da sostanze chiamate ormoni, secrete da tessuti specializzati, ghiandolari o epiteliali. Questi funzionano come messaggeri e la loro natura chimica è piuttosto eterogenea..
Ad esempio, l'insulina è un ormone secreto dal pancreas e ha un effetto importante sul metabolismo. Dopo pasti ricchi di carboidrati, l'insulina agisce come stimolante delle vie anaboliche.
Pertanto, l'ormone è responsabile dell'attivazione dei processi che consentono la sintesi di sostanze di stoccaggio come i grassi o il glicogeno.
Ci sono periodi della vita in cui i processi anabolici sono predominanti, come l'infanzia, l'adolescenza, durante la gravidanza o durante l'allenamento incentrato sulla crescita muscolare.
Tutti i processi e le reazioni chimiche che avvengono all'interno del nostro corpo, in particolare all'interno delle nostre cellule, sono conosciuti globalmente come metabolismo. Possiamo crescere, sviluppare, riprodurre e mantenere il calore corporeo grazie a questa serie di eventi altamente controllati.
Il metabolismo prevede l'uso di biomolecole (proteine, carboidrati, lipidi o grassi e acidi nucleici) per mantenere tutte le reazioni essenziali di un sistema vivente..
L'ottenimento di queste molecole proviene dal cibo che consumiamo quotidianamente e il nostro corpo è in grado di "scomporle" in unità più piccole durante il processo di digestione..
Ad esempio, le proteine (che possono provenire dalla carne o dalle uova, per esempio) vengono scomposte nei loro componenti principali: gli amminoacidi. Allo stesso modo, i carboidrati possono essere trasformati in unità più piccole di zucchero, generalmente glucosio, uno dei carboidrati più utilizzati dal nostro corpo..
Il nostro corpo è in grado di utilizzare queste piccole unità - amminoacidi, zuccheri, acidi grassi, tra gli altri - per costruire nuove molecole più grandi nella configurazione di cui il nostro corpo ha bisogno..
Il processo di disintegrazione e di ottenimento di energia è chiamato catabolismo, mentre la formazione di nuove molecole più complesse è l'anabolismo. Pertanto, i processi di sintesi sono associati all'anabolismo e ai processi di degradazione con il catabolismo..
Come regola mnemonica possiamo usare la "c" nella parola catabolismo e metterla in relazione con la parola "tagliare".
I processi anabolici richiedono energia, mentre i processi di degradazione producono questa energia, principalmente sotto forma di ATP, nota come la valuta energetica della cellula..
Questa energia proviene da processi catabolici. Immaginiamo di avere un mazzo di carte, se abbiamo tutte le carte impilate ordinatamente e le gettiamo a terra lo fanno spontaneamente (analogo al catabolismo).
Tuttavia, nel caso in cui desideriamo ordinarli di nuovo, dobbiamo applicare energia al sistema e raccoglierli da terra (analogo all'anabolismo).
In alcuni casi le vie cataboliche necessitano di una "iniezione di energia" nei loro primi passi per avviare il processo. Ad esempio, la glicolisi o la glicolisi è la scomposizione del glucosio. Questo percorso richiede l'uso di due molecole di ATP per iniziare..
Per mantenere un metabolismo sano e adeguato, è necessario avere un equilibrio tra i processi di anabolismo e catabolismo. Nel caso in cui i processi di anabolismo eccedano il catabolismo, gli eventi di sintesi sono quelli che prevalgono. Al contrario, quando il corpo riceve più energia del necessario, predominano le vie cataboliche..
Quando il corpo sperimenta delle avversità, chiamate malattia o periodi di digiuno prolungato, il metabolismo si concentra sulle vie di degrado ed entra in uno stato catabolico..
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