El anabolismo ( / ə ˈ n æ b ə l ɪ z ə m / ) es el conjunto de vías metabólicas que construyen macromoléculas como ADN o ARN a partir de unidades más pequeñas. [1] [2] Estas reacciones requieren energía , lo que se conoce también como proceso endergónico . [3] El anabolismo es el aspecto de desarrollo del metabolismo , mientras que el catabolismo es el aspecto de descomposición. Anabolismo suele ser sinónimo de biosíntesis .
La polimerización , una vía anabólica utilizada para construir macromoléculas como ácidos nucleicos, proteínas y polisacáridos, utiliza reacciones de condensación para unir monómeros. [4] Las macromoléculas se crean a partir de moléculas más pequeñas utilizando enzimas y cofactores .
El anabolismo está impulsado por el catabolismo, donde las moléculas grandes se descomponen en partes más pequeñas y luego se utilizan en la respiración celular . Muchos procesos anabólicos son impulsados por la escisión del trifosfato de adenosina (ATP) . [5] El anabolismo generalmente implica reducción y disminución de la entropía , lo que lo hace desfavorable sin aporte de energía. [6] Los materiales de partida, llamados moléculas precursoras, se unen utilizando la energía química disponible al hidrolizar el ATP, reducir los cofactores NAD + , NADP + y FAD , o realizar otras reacciones secundarias favorables. [7] Ocasionalmente, también puede ser impulsado por la entropía sin aporte de energía, en casos como la formación de la bicapa de fosfolípidos de una célula, donde las interacciones hidrofóbicas agregan las moléculas. [8]
Los agentes reductores NADH , NADPH y FADH 2 , [9] así como los iones metálicos, [4] actúan como cofactores en varios pasos de las vías anabólicas. NADH, NADPH y FADH 2 actúan como portadores de electrones , mientras que los iones metálicos cargados dentro de las enzimas estabilizan los grupos funcionales cargados en los sustratos .
Los sustratos para el anabolismo son en su mayoría intermediarios tomados de vías catabólicas durante períodos de alta carga energética en la célula. [10]
Los procesos anabólicos construyen órganos y tejidos . Estos procesos producen crecimiento y diferenciación de las células y aumento del tamaño corporal, proceso que implica la síntesis de moléculas complejas . Ejemplos de procesos anabólicos incluyen el crecimiento y mineralización del hueso y el aumento de la masa muscular .
Los endocrinólogos tradicionalmente han clasificado las hormonas en anabólicas o catabólicas, según qué parte del metabolismo estimulan. Las hormonas anabólicas clásicas son los esteroides anabólicos , que estimulan la síntesis de proteínas y el crecimiento muscular, y la insulina .
La síntesis fotosintética de carbohidratos en plantas y ciertas bacterias es un proceso anabólico que produce glucosa , celulosa , almidón , lípidos y proteínas a partir de CO2 . [6] Utiliza la energía producida a partir de las reacciones de la fotosíntesis impulsadas por la luz y crea los precursores de estas grandes moléculas mediante la asimilación de carbono en el ciclo fotosintético de reducción del carbono , también conocido como el ciclo de Calvin. [10]
Todos los aminoácidos se forman a partir de intermediarios en los procesos catabólicos de la glucólisis , el ciclo del ácido cítrico o la vía de las pentosas fosfato . De la glucólisis, la glucosa 6-fosfato es precursora de la histidina ; El 3-fosfoglicerato es un precursor de la glicina y la cisteína ; el piruvato de fosfoenol , combinado con el 4-fosfato eritroso , derivado del 3-fosfoglicerato , forma triptófano , fenilalanina y tirosina ; y el piruvato es un precursor de alanina , valina , leucina e isoleucina . A partir del ciclo del ácido cítrico, el α-cetoglutarato se convierte en glutamato y posteriormente en glutamina , prolina y arginina ; y el oxaloacetato se convierte en aspartato y posteriormente en asparagina , metionina , treonina y lisina . [10]
Durante los períodos de niveles altos de azúcar en sangre, la glucosa 6-fosfato de la glucólisis se desvía a la vía de almacenamiento de glucógeno. Se cambia a glucosa-1-fosfato por la fosfoglucomutasa y luego a UDP-glucosa por la UTP-glucosa-1-fosfato uridililtransferasa . La glucógeno sintasa añade esta UDP-glucosa a una cadena de glucógeno. [10]
El glucagón es tradicionalmente una hormona catabólica, pero también estimula el proceso anabólico de gluconeogénesis en el hígado y, en menor medida, en la corteza renal y los intestinos, durante la inanición para prevenir los niveles bajos de azúcar en sangre . [9] Es el proceso de convertir el piruvato en glucosa. El piruvato puede provenir de la descomposición de la glucosa, el lactato , los aminoácidos o el glicerol . [11] La vía de la gluconeogénesis tiene muchos procesos enzimáticos reversibles en común con la glucólisis, pero no es el proceso de glucólisis a la inversa. Utiliza diferentes enzimas irreversibles para garantizar que la vía general discurra en una sola dirección. [11]
El anabolismo opera con enzimas separadas de la catálisis, que pasan por pasos irreversibles en algún punto de sus vías. Esto permite a la célula regular la tasa de producción y evitar que se forme un bucle infinito, también conocido como ciclo inútil , con el catabolismo. [10]
El equilibrio entre anabolismo y catabolismo es sensible al ADP y ATP, también conocido como carga energética de la célula. Cantidades elevadas de ATP hacen que las células favorezcan la vía anabólica y ralenticen la actividad catabólica, mientras que el exceso de ADP ralentiza el anabolismo y favorece el catabolismo. [10] Estas vías también están reguladas por ritmos circadianos , con procesos como la glucólisis que fluctúan para coincidir con los períodos normales de actividad de un animal a lo largo del día. [12]
La palabra anabolismo es del neolatín , con raíces del griego : ἁνά , "hacia arriba" y βάλλειν , "lanzar".
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