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 , también conocida como proceso endergónico . [3] El anabolismo es el aspecto de construcción del metabolismo , mientras que el catabolismo es el aspecto de descomposición. El 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 es 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 disminuye 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 transportadores 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 las vías catabólicas durante períodos de alta carga energética en la célula. [10]
Los procesos anabólicos forman órganos y tejidos . Estos procesos producen el crecimiento y la diferenciación de las células y el aumento del tamaño corporal, un proceso que implica la síntesis de moléculas complejas . Entre los ejemplos de procesos anabólicos se incluyen el crecimiento y la mineralización de los huesos y el aumento de la masa muscular .
Los endocrinólogos han clasificado tradicionalmente las hormonas como anabólicas o catabólicas, dependiendo de 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 del CO2 . [ 6] Utiliza la energía producida por las reacciones impulsadas por la luz de la fotosíntesis y crea los precursores de estas grandes moléculas a través de la asimilación de carbono en el ciclo de reducción de carbono fotosintético , también conocido como 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 . A partir de la glucólisis, la glucosa 6-fosfato es un precursor de la histidina ; el 3-fosfoglicerato es un precursor de la glicina y la cisteína ; el fosfoenol piruvato , combinado con el derivado del 3-fosfoglicerato , la eritrosa 4-fosfato , forma triptófano , fenilalanina y tirosina ; y el piruvato es un precursor de la alanina , la valina , la leucina y la 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 hacia la vía de almacenamiento de glucógeno. La fosfoglucomutasa la transforma en glucosa-1-fosfato y luego en UDP-glucosa mediante la uridiltransferasa UTP-glucosa-1-fosfato . La glucógeno sintasa agrega esta UDP-glucosa a una cadena de glucógeno. [10]
El glucagón es tradicionalmente una hormona catabólica, pero también estimula el proceso anabólico de la gluconeogénesis por el hígado, y en menor medida la corteza renal y los intestinos, durante la inanición para prevenir la hipoglucemia . [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 la glucólisis a la inversa. Utiliza diferentes enzimas irreversibles para garantizar que la vía general se ejecute en una sola dirección. [11]
El anabolismo funciona con enzimas independientes de la catálisis, que pasan por pasos irreversibles en algún punto de sus vías. Esto permite que la célula regule la tasa de producción y evite que se forme un bucle infinito, también conocido como ciclo inútil , con el catabolismo. [10]
El equilibrio entre el anabolismo y el catabolismo es sensible al ADP y al ATP, también conocidos como la carga energética de la célula. Las 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 proviene del neolatín , con raíces del griego : ἀνά , "hacia arriba" y βάλλειν , "lanzar".
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