Anabolismo

El anabolismo es el conjunto de vías metabólicas que construyen moléculas a partir de unidades más pequeñas. Estas reacciones requieren energía, también conocida como proceso endergónico. 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.

Ruta

La polimerización, una vía anabólica utilizada para construir macromoléculas como ácidos nucleicos, proteínas y polisacáridos, utiliza reacciones de condensación para unir monómeros. Las macromoléculas se crean a partir de moléculas más pequeñas usando enzimas y cofactores.

Fuente de energía

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). El anabolismo generalmente implica reducción y disminución de la entropía, lo que lo hace desfavorable sin aporte de energía. Los materiales de partida, llamados moléculas precursoras, se unen utilizando la energía química disponible al hidrolizar ATP, reducir los cofactores NAD, NADP y FAD, o realizar otras reacciones secundarias favorables. 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.

Cofactores

Los agentes reductores NADH, NADPH y FADH ₂, así como los iones metálicos, 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.

Sustratos

Los sustratos para el anabolismo son en su mayoría intermediarios tomados de vías catabólicas durante períodos de alta carga de energía en la célula.

Funciones

Los procesos anabólicos construyen órganos y tejidos. Estos procesos producen el crecimiento y la diferenciación de las células y el aumento del tamaño corporal, proceso que implica la síntesis de moléculas complejas. Los ejemplos de procesos anabólicos incluyen el crecimiento y la mineralización de los huesos y el aumento de la masa muscular.

Hormonas anabólicas

Los endocrinólogos han clasificado tradicionalmente a las hormonas como anabólicas o catabólicas, según la parte del metabolismo que estimulen. Las hormonas anabólicas clásicas son los esteroides anabólicos, que estimulan la síntesis de proteínas y el crecimiento muscular, y la insulina.

Síntesis de carbohidratos fotosintéticos

La síntesis de carbohidratos fotosintéticos en plantas y ciertas bacterias es un proceso anabólico que produce glucosa, celulosa, almidón, lípidos y proteínas a partir del CO ₂. Utiliza la energía producida a partir de las reacciones de fotosíntesis impulsadas por la luz y crea los precursores de estas moléculas grandes a través de la asimilación de carbono en el ciclo de reducción de carbono fotosintético, también conocido como el ciclo de Calvin.

Biosíntesis de aminoácidos

Todos los aminoácidos se forman a partir de intermediarios en los procesos catabólicos de la glucólisis, el ciclo del ácido cítrico o la ruta 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 piruvato de fosfoenol, combinado con el derivado del 3-fosfoglicerato, la eritrosa 4-fosfato, forma triptófano, fenilalanina y tirosina; y el piruvato es un precursor de alanina, valina, leucina e isoleucina. 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.

Almacenamiento de glucógeno

Durante los períodos de niveles elevados de azúcar en sangre, la glucosa 6-fosfato de la glucólisis se desvía hacia 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 agrega esta UDP-glucosa a una cadena de glucógeno.

Gluconeogénesis

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 niveles bajos de azúcar en la sangre. Es el proceso de convertir el piruvato en glucosa. El piruvato puede provenir de la descomposición de glucosa, lactato, aminoácidos o glicerol. 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 ruta general se ejecute en una sola dirección.

Regulación

El anabolismo opera con enzimas separadas de la catálisis, las cuales experimentan 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 fútil, con catabolismo.

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 altas cantidades de ATP hacen que las células favorezcan la vía anabólica y reduzcan la actividad catabólica, mientras que el exceso de ADP retarda el anabolismo y favorece el catabolismo. Estas vías también están reguladas por los 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.

Etimología

La palabra anabolismo proviene del nuevo latín, con raíces griegas: ἁνά, "hacia arriba" y βάλλειν, "lanzar".