ANABOLIZMA: FONKSIYONLAR, SÜREÇLER, KATABOLIZMAYLA FARKLILIKLAR - BIYOLOJI - 2025

Anabolizma küçük olanlardan büyük moleküllerin oluşumu reaksiyonları dahil metabolizmanın bir bölümüdür. Bu reaksiyon dizisinin gerçekleşmesi için bir enerji kaynağı gereklidir ve genellikle ATP'dir (adenozin trifosfat).

Anabolizma ve metabolik tersi olan katabolizma, öncelikle hormonlar tarafından düzenlenen ve düzenlenen metabolik yollar veya yollar olarak adlandırılan bir dizi reaksiyon halinde gruplanır. Her küçük adım kontrol edilir, böylece kademeli bir enerji transferi gerçekleşir.

Kaynak: www.publicdomainpictures.net

Anabolik süreçler, biyomolekülleri oluşturan temel birimleri (amino asitler, yağ asitleri, nükleotitler ve şeker monomerleri) alabilir ve nihai enerji üreticileri olarak proteinler, lipitler, nükleik asitler ve karbonhidratlar gibi daha karmaşık bileşikler oluşturabilir.

Özellikleri

Metabolizma, vücutta meydana gelen tüm kimyasal reaksiyonları kapsayan bir terimdir. Hücre, sentez ve bozunma reaksiyonlarının sürekli olarak gerçekleştiği mikroskobik bir fabrikayı andırır.

Metabolizmanın iki amacı şunlardır: Birincisi, gıdalarda depolanan kimyasal enerjiyi kullanmak ve ikincisi, vücutta artık işlev görmeyen yapıları veya maddeleri değiştirmek. Bu olaylar, her organizmanın özel ihtiyaçlarına göre meydana gelir ve hormon adı verilen kimyasal haberciler tarafından yönlendirilir.

Enerji, esas olarak gıdalarda tükettiğimiz yağlardan ve karbonhidratlardan gelir. Eksiklik durumunda vücut, eksikliği telafi etmek için protein kullanabilir.

Ayrıca, rejenerasyon süreçleri anabolizma ile yakından bağlantılıdır. Dokuların yenilenmesi, sağlıklı bir vücuda sahip olmak ve düzgün çalışmak için olmazsa olmaz bir koşuldur. Anabolizma, işlevlerini sürdürmelerini sağlayan tüm hücresel bileşiklerin üretilmesinden sorumludur.

Hücrede metabolik süreçler arasında hassas bir denge vardır. Büyük moleküller katabolik reaksiyonlarla en küçük bileşenlerine parçalanabilir ve küçükten büyüğe ters işlem anabolizma yoluyla gerçekleşebilir.

Anabolik süreçler

Anabolizma, genel olarak, hücresel bileşenlerin "inşasından" veya sentezinden sorumlu olan enzimler (kimyasal reaksiyonların hızını birkaç büyüklük derecesinde hızlandıran küçük protein molekülleri) tarafından katalize edilen tüm reaksiyonları içerir.

Anabolik yollara genel bakış aşağıdaki adımları içerir: Krebs döngüsüne aracı olarak katılan basit moleküller ya aminlenir ya da kimyasal olarak amino asitlere dönüştürülür. Bunlar daha sonra daha karmaşık moleküller halinde birleştirilir.

Bu işlemler katabolizmadan gelen kimyasal enerji gerektirir. En önemli anabolik süreçler arasında: yağ asidi sentezi, kolesterol sentezi, nükleik asit sentezi (DNA ve RNA), protein sentezi, glikojen sentezi ve amino asit sentezi bulunmaktadır.

Bu moleküllerin vücuttaki rolü ve sentez yolları aşağıda kısaca anlatılacaktır:

Yağ asidi sentezi

Lipitler, özellikle triasilgliserol molekülleri olmak üzere, oksitlendiklerinde büyük miktarda enerji üretebilen oldukça heterojen biyomoleküllerdir.

Yağ asitleri arketip lipitlerdir. Hidrokarbonlardan yapılmış bir baş ve bir kuyruktan oluşurlar. Bunlar kuyrukta çift bağ olup olmamasına bağlı olarak doymamış veya doymuş olabilir.

Lipitler, rezerv madde olarak katılmanın yanı sıra tüm biyolojik zarların temel bileşenleridir.

Yağ asitleri, hücrenin sitoplazmasında asetil-CoA ve bikarbonattan türetilen malonil-CoA adı verilen bir öncü molekülden sentezlenir. Bu molekül, yağ asidinin büyümesini başlatmak için üç karbon atomu bağışlar.

Malonil oluşumundan sonra sentez reaksiyonu dört temel adımda devam eder:

-Asetil-ACP'nin, asetoasetil-ACP üreten ve atık madde olarak karbondioksiti serbest bırakan bir reaksiyon olan malonil-ACP ile yoğunlaşması.

İkinci aşama, asetoasetil-ACP'nin NADPH ile D-3-hidroksibütiril-ACP'ye indirgenmesidir.

- Bir önceki ürünü (D-3-hidroksibutiril-ACP) krotonil-ACP'ye dönüştüren müteakip bir dehidrasyon reaksiyonu meydana gelir.

-Son olarak krotonil-ACP indirgenir ve nihai ürün butiril-ACP'dir.

Kolesterol sentezi

Kolesterol, tipik bir 17 karbon sterans çekirdeğine sahip bir steroldür. Safra asitleri, farklı hormonlar (cinsel olanlar dahil) gibi çeşitli moleküllerin öncüsü olarak işlev gördüğü ve D vitamini sentezi için gerekli olduğu için fizyolojide farklı rolleri vardır.

Sentez, hücrenin sitoplazmasında, öncelikle karaciğer hücrelerinde meydana gelir. Bu anabolik yolun üç aşaması vardır: önce izopren birimi oluşturulur, ardından birimlerin kademeli olarak asimilasyonu skualenden kaynaklanır, bu lanosterole geçer ve son olarak kolesterol elde edilir.

Bu yoldaki enzimlerin aktivitesi esas olarak insülin hormonlarının göreceli oranı: glukagon tarafından düzenlenir. Bu oran arttıkça yolun aktivitesi orantılı olarak artar.

Nükleotid sentezi

Nükleik asitler DNA ve RNA'dır, ilki canlı organizmaların gelişimi ve bakımı için gerekli tüm bilgileri içerirken, ikincisi DNA'nın işlevlerini tamamlar.

Hem DNA hem de RNA, temel birimi nükleotid olan uzun polimer zincirlerinden oluşur. Nükleotidler ise bir şeker, bir fosfat grubu ve bir nitrojenli bazdan oluşur. Pürinlerin ve pirimidinlerin öncüsü riboz-5-fosfattır.

Pürinler ve pirimidinler, diğerleri arasında karbondioksit, glisin, amonyak gibi öncülerden karaciğerde üretilir.

Nükleik asit sentezi

Nükleotidler, biyolojik işlevlerini yerine getirmeleri için uzun DNA veya RNA zincirlerine birleştirilmelidir. Süreç, reaksiyonları katalize eden bir dizi enzimi içerir.

Özdeş dizilere sahip daha fazla DNA molekülü üretmek için DNA'yı kopyalamaktan sorumlu enzim, DNA polimerazdır. Bu enzim de novo sentezi başlatamaz, bu nedenle zincir oluşumuna izin veren primer adı verilen küçük bir DNA veya RNA parçası katılmalıdır.

Bu olay, ek enzimlerin katılımını gerektirir. Helikaz, örneğin, DNA çift sarmalının açılmasına yardımcı olur, böylece polimeraz hareket edebilir ve topoizomeraz, DNA'nın topolojisini ya onu dolaştırarak ya da çözerek modifiye edebilir.

Benzer şekilde, RNA polimeraz, bir DNA molekülünden RNA sentezine katılır. Önceki işlemin aksine, RNA sentezi belirtilen primeri gerektirmez.

Protein sentezi

Protein sentezi, tüm canlı organizmalarda çok önemli bir olaydır. Proteinler, maddelerin taşınması veya yapısal proteinlerin rolünü oynaması gibi çok çeşitli işlevleri yerine getirir.

Biyolojinin merkezi "dogmasına" göre, DNA, haberci RNA'ya kopyalandıktan sonra (önceki bölümde anlatıldığı gibi), ribozomlar tarafından bir amino asit polimerine dönüştürülür. RNA'da her üçlü (üç nükleotid) yirmi amino asitten biri olarak yorumlanır.

Sentez, ribozomların bulunduğu hücre sitoplazmasında meydana gelir. İşlem dört aşamada gerçekleşir: aktivasyon, başlama, uzatma ve sonlandırma.

Aktivasyon, belirli bir amino asidin karşılık gelen transfer RNA'sına bağlanmasından oluşur. Başlatma, ribozomun haberci RNA'nın 3 'terminal kısmına bağlanmasını içerir, bu da "başlatma faktörleri" tarafından desteklenir.

Uzama, RNA mesajına göre amino asitlerin eklenmesini içerir. Son olarak, işlem, haberci RNA'da sonlandırma prezervatifleri adı verilen belirli bir sıra ile durur: UAA, UAG veya UGA.

Glikojen sentezi

Glikojen, tekrarlayan glikoz birimlerinden oluşan bir moleküldür. Enerji rezervi olarak hareket eder ve çoğunlukla karaciğer ve kasta bol miktarda bulunur.

Sentez yolu glikojenogenez olarak adlandırılır ve enzim glikojen sentaz, ATP ve UTP'nin katılımını gerektirir. Yol, glikozun glikoz-6-fosfata ve ardından glikoz-1-fosfata fosforilasyonu ile başlar. Bir sonraki adım, UDP-glikoz ve inorganik fosfat elde etmek için bir UDP eklenmesini içerir.

UDP glikoz molekülü, bir alfa 1-4 bağı aracılığıyla glikoz zincirine eklenir ve UDP nükleotidi serbest bırakır. Dalların oluşması durumunda bunlar alfa 1-6 bağlarından oluşur.

Amino asitlerin sentezi

Amino asitler, proteinleri oluşturan birimlerdir. Doğada, proteinin nihai özelliklerini belirleyen, her biri benzersiz fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip 20 tip vardır.

Tüm organizmalar 20 türün tamamını sentezleyemez. Örneğin, insanlar sadece 11 sentezleyebilir, kalan 9'u diyete dahil edilmelidir.

Her amino asidin kendi yolu vardır. Bununla birlikte, diğerleri arasında alfa-ketoglutarat, oksaloasetat, 3-fosfogliserat, piruvat gibi öncü moleküllerden gelirler.

Anabolizmanın düzenlenmesi

Daha önce de bahsettiğimiz gibi, metabolizma, glandüler veya epitelyal özel dokular tarafından salgılanan hormon adı verilen maddeler tarafından düzenlenir. Bunlar haberciler olarak işlev görür ve kimyasal yapıları oldukça heterojendir.

Örneğin insülin, pankreas tarafından salgılanan bir hormondur ve metabolizma üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Yüksek karbonhidratlı yemeklerden sonra insülin, anabolik yolların bir uyarıcısı olarak çalışır.

Bu nedenle hormon, yağlar veya glikojen gibi depolama maddelerinin sentezine izin veren süreçleri aktive etmekten sorumludur.

Çocukluk, ergenlik, hamilelik veya antrenman sırasında kasların büyümesine odaklanan anabolik süreçlerin baskın olduğu yaşam dönemleri vardır.

Katabolizma ile farklılıklar

Vücudumuzda - özellikle hücrelerimizde - meydana gelen tüm kimyasal süreçler ve reaksiyonlar küresel olarak metabolizma olarak bilinir. Bu son derece kontrollü olaylar dizisi sayesinde büyüyebilir, geliştirebilir, yeniden üretebilir ve vücut ısısını koruyabiliriz.

Bozulmaya karşı sentez

Metabolizma, canlı bir sistemin tüm temel reaksiyonlarını sürdürmek için biyomoleküllerin (proteinler, karbonhidratlar, lipitler veya yağlar ve nükleik asitler) kullanılmasını içerir.

Bu molekülleri elde etmek, her gün yediğimiz gıdalardan gelir ve vücudumuz sindirim sürecinde onları daha küçük birimlere "parçalayabilir".

Örneğin, proteinler (örneğin et veya yumurtalardan gelebilir) ana bileşenlerine ayrılır: amino asitler. Aynı şekilde karbonhidratları daha küçük şeker birimlerine, genellikle vücudumuz tarafından en çok kullanılan karbonhidratlardan biri olan glikoza işleyebiliriz.

Vücudumuz, vücudumuzun ihtiyaç duyduğu konfigürasyonda yeni daha büyük moleküller oluşturmak için bu küçük birimleri (diğerleri arasında amino asitler, şekerler, yağ asitleri) kullanabilir.

Parçalanma ve enerji elde etme sürecine katabolizma denir, daha karmaşık yeni moleküllerin oluşumu ise anabolizmdir. Bu nedenle, sentez süreçleri anabolizma ve katabolizma ile bozunma süreçleri ile ilişkilidir.

Anımsatıcı bir kural olarak katabolizma kelimesindeki "c" harfini kullanabilir ve onu "kesik" kelimesiyle ilişkilendirebiliriz.

Enerji kullanımı

Anabolik süreçler enerji gerektirirken, bozunma süreçleri bu enerjiyi hücrenin enerji para birimi olarak bilinen ATP biçiminde üretir.

Bu enerji katabolik süreçlerden gelir. Bir deste kartımız olduğunu hayal edelim, eğer tüm kartları düzgün bir şekilde dizmişsek ve onları yere atarsak kendiliğinden yaparlar (katabolizmaya benzer).

Ancak, onları tekrar sipariş etmek istememiz durumunda, sisteme enerji uygulamalıyız ve onları yerden toplamalıyız (anabolizmaya benzer).

Bazı durumlarda, süreci başlatmak için katabolik yolların ilk adımlarında bir "enerji enjeksiyonuna" ihtiyacı vardır. Örneğin glikoliz veya glikoliz, glikozun parçalanmasıdır. Bu yol, başlamak için iki ATP molekülünün kullanılmasını gerektirir.

Anabolizma ve katabolizma arasındaki denge

Sağlıklı ve yeterli bir metabolizmayı sürdürmek için, anabolizma ve katabolizma süreçleri arasında bir denge olması gerekir. Anabolizma süreçlerinin katabolizma süreçlerini aşması durumunda, sentez olayları hakim olanlardır. Bunun aksine, vücut gereğinden fazla enerji aldığında katabolik yollar baskındır.

Vücut sıkıntı yaşadığında, buna hastalık veya uzun süreli açlık dönemleri olarak adlandırıldığında, metabolizma bozunma yollarına odaklanır ve katabolik bir duruma girer.

Kaynak: Alejandro Porto, Wikimedia Commons'tan

Referanslar

1. Chan, YK, Ng, KP ve Sim, DSM (Eds.). (2015). Akut Bakımın Farmakolojik Temelleri. Springer Uluslararası Yayıncılık.
2. Curtis, H. ve Barnes, NS (1994). Biyolojiye davet. Macmillan.
3. Lodish, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP,… & Matsudaira, P. (2008). Moleküler hücre biyolojisi. Macmillan.
4. Ronzio, RA (2003). Beslenme ve sağlık ansiklopedisi. Bilgi Bankası Yayıncılık.
5. Voet, D., Voet, J. ve Pratt, CW (2007). Biyokimyanın Temelleri: Moleküler düzeyde yaşam. Panamerican Medical Ed.