ANABOLISM: หน้าที่กระบวนการความแตกต่างกับ CATABOLISM - ชีววิทยา - 2026

anabolismเป็นส่วนหนึ่งของการเผาผลาญอาหารรวมทั้งปฏิกิริยาการก่อตัวของโมเลกุลขนาดใหญ่จากคนที่มีขนาดเล็ก เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาแบบนี้จำเป็นต้องมีแหล่งพลังงานและโดยทั่วไปคือ ATP (อะดีโนซีนไตรฟอสเฟต)

anabolism และการผกผันของการเผาผลาญ catabolism ถูกจัดกลุ่มเป็นปฏิกิริยาต่างๆที่เรียกว่าทางเดินเมตาบอลิซึมหรือทางเดินที่จัดระเบียบและควบคุมโดยฮอร์โมนเป็นหลัก ทุกขั้นตอนเล็ก ๆ จะถูกควบคุมเพื่อให้เกิดการถ่ายเทพลังงานอย่างค่อยเป็นค่อยไป

ที่มา: www.publicdomainpictures.net

กระบวนการอะนาโบลิกสามารถใช้หน่วยพื้นฐานที่ประกอบขึ้นเป็นสารชีวโมเลกุลเช่นกรดอะมิโนกรดไขมันนิวคลีโอไทด์และโมโนเมอร์น้ำตาลและสร้างสารประกอบที่ซับซ้อนขึ้นเช่นโปรตีนไขมันกรดนิวคลีอิกและคาร์โบไฮเดรตเป็นตัวผลิตพลังงานขั้นสุดท้าย

คุณสมบัติ

การเผาผลาญเป็นคำที่ครอบคลุมปฏิกิริยาทางเคมีทั้งหมดที่เกิดขึ้นภายในร่างกาย เซลล์มีลักษณะคล้ายกับโรงงานขนาดเล็กที่มีปฏิกิริยาการสังเคราะห์และการย่อยสลายเกิดขึ้นตลอดเวลา

เป้าหมายสองประการของการเผาผลาญคือประการแรกเพื่อใช้พลังงานเคมีที่เก็บไว้ในอาหารและประการที่สองเพื่อทดแทนโครงสร้างหรือสารที่ไม่ทำงานในร่างกายอีกต่อไป เหตุการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นตามความต้องการเฉพาะของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดและถูกนำโดยสารเคมีที่เรียกว่าฮอร์โมน

พลังงานส่วนใหญ่มาจากไขมันและคาร์โบไฮเดรตที่เราบริโภคในอาหาร ในกรณีที่มีการขาดร่างกายสามารถใช้โปรตีนเพื่อชดเชยการขาดได้

นอกจากนี้กระบวนการสร้างใหม่ยังเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับ anabolism การสร้างใหม่ของเนื้อเยื่อเป็นภาวะไม่ได้ไซน์เพื่อรักษาร่างกายให้แข็งแรงและทำงานได้อย่างถูกต้อง Anabolism มีหน้าที่ในการผลิตสารประกอบของเซลล์ทั้งหมดที่ยังคงทำงานอยู่

มีความสมดุลที่ละเอียดอ่อนในเซลล์ระหว่างกระบวนการเผาผลาญ โมเลกุลขนาดใหญ่สามารถแบ่งย่อยเป็นส่วนประกอบที่เล็กที่สุดได้โดยปฏิกิริยาคาตาโบลิกและกระบวนการย้อนกลับจากขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่สามารถเกิดขึ้นได้จากการเผาผลาญ

กระบวนการ anabolic

โดยทั่วไปแล้ว Anabolism รวมถึงปฏิกิริยาทั้งหมดที่เร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ (โมเลกุลของโปรตีนขนาดเล็กที่เร่งความเร็วของปฏิกิริยาเคมีตามลำดับขนาดต่างๆ) ซึ่งมีหน้าที่ในการ "สร้าง" หรือการสังเคราะห์ส่วนประกอบของเซลล์

ภาพรวมของวิถีอะนาโบลิกประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้: โมเลกุลอย่างง่ายที่เข้าร่วมเป็นตัวกลางในวงจร Krebs จะถูกเปลี่ยนเป็นกรดอะมิโนหรือถูกแปรสภาพทางเคมี สิ่งเหล่านี้จะรวมตัวกันเป็นโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้นในภายหลัง

กระบวนการเหล่านี้ต้องใช้พลังงานเคมีซึ่งมาจากการเผาผลาญ กระบวนการอะนาโบลิกที่สำคัญที่สุด ได้แก่ การสังเคราะห์กรดไขมันการสังเคราะห์คอเลสเตอรอลการสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก (DNA และ RNA) การสังเคราะห์โปรตีนการสังเคราะห์ไกลโคเจนและการสังเคราะห์กรดอะมิโน

บทบาทของโมเลกุลเหล่านี้ในร่างกายและเส้นทางการสังเคราะห์จะอธิบายสั้น ๆ ด้านล่าง:

การสังเคราะห์กรดไขมัน

ลิปิดเป็นสารชีวโมเลกุลที่แตกต่างกันอย่างมากซึ่งสามารถสร้างพลังงานจำนวนมากเมื่อถูกออกซิไดซ์โดยเฉพาะโมเลกุลของไตรอะซิลกลีเซอรอล

กรดไขมันเป็นไขมันตามแบบฉบับ พวกมันประกอบด้วยหัวและหางที่ทำจากไฮโดรคาร์บอน สิ่งเหล่านี้อาจไม่อิ่มตัวหรืออิ่มตัวขึ้นอยู่กับว่าพวกมันมีพันธะคู่ที่หางหรือไม่

ไขมันเป็นส่วนประกอบสำคัญของเยื่อชีวภาพทั้งหมดนอกเหนือจากการมีส่วนร่วมเป็นสารสำรอง

กรดไขมันถูกสังเคราะห์ในไซโตพลาสซึมของเซลล์จากโมเลกุลของสารตั้งต้นที่เรียกว่า malonyl-CoA ซึ่งได้มาจาก acetyl-CoA และ bicarbonate โมเลกุลนี้บริจาคคาร์บอนสามอะตอมเพื่อเริ่มการเจริญเติบโตของกรดไขมัน

หลังจากการก่อตัวของ malonil ปฏิกิริยาการสังเคราะห์จะดำเนินต่อไปในสี่ขั้นตอนสำคัญ:

- การควบแน่นของ acetyl-ACP กับ malonyl-ACP ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่สร้าง acetoacetyl-ACP และปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมาเป็นสารเสีย

- ขั้นตอนที่สองคือการลด acetoacetyl-ACP โดย NADPH เป็น D-3-hydroxybutyryl-ACP

- ปฏิกิริยาการคายน้ำที่ตามมาเกิดขึ้นซึ่งจะแปลงผลิตภัณฑ์ก่อนหน้า (D-3-hydroxybutyryl-ACP) เป็น crotonyl-ACP

- สุดท้าย crotonyl-ACP จะลดลงและผลิตภัณฑ์สุดท้ายคือ butyryl-ACP

การสังเคราะห์คอเลสเตอรอล

คอเลสเตอรอลเป็นสเตอรอลที่มีนิวเคลียสสเตียรอยด์ 17 คาร์บอน มีบทบาทที่แตกต่างกันในทางสรีรวิทยาเนื่องจากทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นของโมเลกุลต่างๆเช่นกรดน้ำดีฮอร์โมนต่าง ๆ (รวมถึงเรื่องทางเพศ) และจำเป็นสำหรับการสังเคราะห์วิตามินดี

การสังเคราะห์เกิดขึ้นในไซโทพลาซึมของเซลล์โดยส่วนใหญ่อยู่ในเซลล์ตับ วิถีอะนาโบลิกนี้มีสามขั้นตอน: ขั้นแรกหน่วยไอโซพรีนจะถูกสร้างขึ้นจากนั้นการดูดซึมแบบก้าวหน้าของหน่วยจะเกิดขึ้นเพื่อให้กำเนิดสควาลีนซึ่งจะส่งผ่านไปยังลาโนสเตอรอลและในที่สุดก็จะได้รับคอเลสเตอรอล

กิจกรรมของเอนไซม์ในทางเดินนี้ส่วนใหญ่ควบคุมโดยอัตราส่วนสัมพัทธ์ของฮอร์โมนอินซูลิน: กลูคากอน เมื่ออัตราส่วนนี้เพิ่มขึ้นกิจกรรมของทางเดินจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน

การสังเคราะห์นิวคลีโอไทด์

กรดนิวคลีอิกคือ DNA และ RNA ชนิดแรกประกอบด้วยข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาและการบำรุงรักษาสิ่งมีชีวิตในขณะที่กรดนิวคลีอิกคือ DNA และ RNA กลุ่มแรกประกอบด้วยข้อมูลทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการพัฒนาและการบำรุงรักษาสิ่งมีชีวิตในขณะที่กรดนิวคลีอิกคือ DNA และ RNA

ทั้ง DNA และ RNA ประกอบด้วยโซ่ยาวของพอลิเมอร์ซึ่งมีหน่วยพื้นฐานคือนิวคลีโอไทด์ ในทางกลับกันนิวคลีโอไทด์ประกอบด้วยน้ำตาลกลุ่มฟอสเฟตและฐานไนโตรเจน สารตั้งต้นของพิวรีนและไพริมิดีนคือไรโบส -5- ฟอสเฟต

พิวรีนและไพริมิดีนผลิตในตับจากสารตั้งต้นเช่นคาร์บอนไดออกไซด์ไกลซีนแอมโมเนียเป็นต้น

การสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก

นิวคลีโอไทด์จะต้องเชื่อมต่อกับ DNA หรือโซ่ RNA ที่ยาวเพื่อให้การทำงานทางชีวภาพของมันสมบูรณ์ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับชุดของเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยา

เอนไซม์ที่ทำหน้าที่ในการคัดลอก DNA เพื่อสร้างโมเลกุลของ DNA เพิ่มเติมโดยมีลำดับเหมือนกันคือ DNA polymerase เอนไซม์นี้ไม่สามารถเริ่มการสังเคราะห์ de novo ได้ดังนั้น DNA หรือ RNA ชิ้นเล็ก ๆ ที่เรียกว่าไพรเมอร์จะต้องมีส่วนร่วมซึ่งช่วยให้การสร้างห่วงโซ่

งานนี้ต้องมีส่วนร่วมของเอนไซม์เพิ่มเติม ตัวอย่างเช่นเฮลิเคสช่วยในการเปิดเกลียวคู่ของดีเอ็นเอเพื่อให้โพลีเมอเรสสามารถทำหน้าที่ได้และโทโปไอโซเมอเรสสามารถปรับเปลี่ยนโทโพโลยีของดีเอ็นเอได้ไม่ว่าจะโดยการพันเข้าด้วยกันหรือคลายออก

ในทำนองเดียวกัน RNA polymerase มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ RNA จากโมเลกุลดีเอ็นเอ ไม่เหมือนกับกระบวนการก่อนหน้านี้การสังเคราะห์ RNA ไม่จำเป็นต้องใช้ไพรเมอร์ที่กล่าวถึง

การสังเคราะห์โปรตีน

การสังเคราะห์โปรตีนเป็นเหตุการณ์สำคัญในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด โปรตีนทำหน้าที่หลากหลายเช่นการขนส่งสารหรือเล่นบทบาทของโปรตีนโครงสร้าง

ตามหลัก "ความเชื่อ" ของชีววิทยาหลังจากที่ DNA ถูกคัดลอกไปยัง messenger RNA (ตามที่อธิบายไว้ในหัวข้อก่อนหน้า) จะถูกแปลโดยไรโบโซมเป็นโพลีเมอร์ของกรดอะมิโน ใน RNA แต่ละทริปเปิ้ล (สามนิวคลีโอไทด์) ถูกตีความว่าเป็นหนึ่งในกรดอะมิโนยี่สิบชนิด

การสังเคราะห์เกิดขึ้นในไซโทพลาสซึมของเซลล์ซึ่งพบไรโบโซม กระบวนการนี้เกิดขึ้นในสี่ขั้นตอน: การเปิดใช้งานการเริ่มต้นการยืดตัวและการสิ้นสุด

การกระตุ้นประกอบด้วยการจับตัวของกรดอะมิโนเฉพาะกับ RNA การถ่ายโอนที่เกี่ยวข้อง การเริ่มต้นเกี่ยวข้องกับการจับไรโบโซมกับส่วนขั้ว 3 'ของสารอาร์เอ็นเอของผู้ส่งสารโดยได้รับความช่วยเหลือจาก

การยืดตัวเกี่ยวข้องกับการเติมกรดอะมิโนตามข้อความ RNA ในที่สุดกระบวนการจะหยุดลงโดยมีลำดับเฉพาะใน Messenger RNA ที่เรียกว่าถุงยางอนามัยเลิกจ้าง: UAA, UAG หรือ UGA

การสังเคราะห์ไกลโคเจน

ไกลโคเจนเป็นโมเลกุลที่ประกอบด้วยหน่วยกลูโคสที่ทำซ้ำ ทำหน้าที่เป็นสารสำรองพลังงานและส่วนใหญ่จะมีมากในตับและกล้ามเนื้อ

เส้นทางการสังเคราะห์เรียกว่าไกลโคเจนและต้องการการมีส่วนร่วมของเอนไซม์ไกลโคเจนซินเทสเอทีพีและยูทีพี ทางเดินเริ่มต้นด้วยการฟอสโฟรีเลชันของกลูโคสไปเป็นกลูโคส -6- ฟอสเฟตจากนั้นเป็นกลูโคส -1 - ฟอสเฟต ขั้นตอนต่อไปเกี่ยวข้องกับการเพิ่ม UDP เพื่อให้ได้ UDP-glucose และอนินทรีย์ฟอสเฟต

โมเลกุลของกลูโคส UDP จะเพิ่มสายโซ่กลูโคสผ่านพันธะอัลฟา 1-4 โดยปล่อยนิวคลีโอไทด์ UDP ในกรณีที่กิ่งก้านเกิดขึ้นสิ่งเหล่านี้จะเกิดขึ้นจากพันธะอัลฟา 1-6

การสังเคราะห์กรดอะมิโน

กรดอะมิโนเป็นหน่วยที่ประกอบขึ้นเป็นโปรตีน ในธรรมชาติมี 20 ชนิดแต่ละชนิดมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่เป็นเอกลักษณ์ซึ่งกำหนดลักษณะสุดท้ายของโปรตีน

สิ่งมีชีวิตบางชนิดไม่สามารถสังเคราะห์ได้ทั้งหมด 20 ชนิด ตัวอย่างเช่นมนุษย์สังเคราะห์ได้เพียง 11 ตัวส่วนอีก 9 ตัวที่เหลือจะต้องรวมอยู่ในอาหาร

กรดอะมิโนแต่ละชนิดมีวิถีของตัวเอง อย่างไรก็ตามพวกมันมาจากโมเลกุลของสารตั้งต้นเช่น alpha-ketoglutarate, oxaloacetate, 3-phosphoglycerate, pyruvate เป็นต้น

การควบคุม anabolism

ดังที่เราได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้การเผาผลาญอาหารถูกควบคุมโดยสารที่เรียกว่าฮอร์โมนซึ่งหลั่งโดยเนื้อเยื่อเฉพาะไม่ว่าจะเป็นต่อมหรือเยื่อบุผิว สิ่งเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นผู้ส่งสารและลักษณะทางเคมีของพวกมันค่อนข้างต่างกัน

ตัวอย่างเช่นอินซูลินเป็นฮอร์โมนที่หลั่งจากตับอ่อนและมีผลสำคัญต่อการเผาผลาญ หลังจากรับประทานอาหารที่มีคาร์โบไฮเดรตสูงอินซูลินจะทำงานเป็นตัวกระตุ้นของทางเดินอะนาโบลิก

ดังนั้นฮอร์โมนจึงมีหน้าที่กระตุ้นกระบวนการที่อนุญาตให้สังเคราะห์สารกักเก็บเช่นไขมันหรือไกลโคเจน

มีช่วงชีวิตที่กระบวนการ anabolic เป็นส่วนสำคัญเช่นวัยเด็กวัยรุ่นในระหว่างตั้งครรภ์หรือระหว่างการฝึกอบรมที่เน้นการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อ

ความแตกต่างกับ catabolism

กระบวนการและปฏิกิริยาทางเคมีทั้งหมดที่เกิดขึ้นภายในร่างกายของเราโดยเฉพาะภายในเซลล์ของเราเป็นที่รู้จักกันทั่วโลกว่าเมแทบอลิซึม เราสามารถเติบโตพัฒนาผลิตซ้ำและรักษาความร้อนในร่างกายได้ด้วยเหตุการณ์ที่มีการควบคุมสูงนี้

การสังเคราะห์เทียบกับการย่อยสลาย

การเผาผลาญเกี่ยวข้องกับการใช้สารชีวโมเลกุล (โปรตีนคาร์โบไฮเดรตไขมันหรือไขมันและกรดนิวคลีอิก) เพื่อรักษาปฏิกิริยาที่จำเป็นทั้งหมดของระบบสิ่งมีชีวิต

การได้รับโมเลกุลเหล่านี้มาจากอาหารที่เรากินทุกวันและร่างกายของเราสามารถ "สลาย" ให้เป็นหน่วยย่อยได้ในระหว่างกระบวนการย่อยอาหาร

ตัวอย่างเช่นโปรตีน (ซึ่งอาจมาจากเนื้อสัตว์หรือไข่เป็นต้น) แบ่งออกเป็นส่วนประกอบหลัก ได้แก่ กรดอะมิโน ในทำนองเดียวกันเราสามารถแปรรูปคาร์โบไฮเดรตให้เป็นหน่วยน้ำตาลที่เล็กลงโดยทั่วไปคือน้ำตาลกลูโคสซึ่งเป็นหนึ่งในคาร์โบไฮเดรตที่ร่างกายใช้มากที่สุด

ร่างกายของเราสามารถใช้หน่วยเล็ก ๆ เหล่านี้เช่นกรดอะมิโนน้ำตาลกรดไขมันและอื่น ๆ เพื่อสร้างโมเลกุลใหม่ที่ใหญ่ขึ้นในรูปแบบที่ร่างกายต้องการ

กระบวนการสลายตัวและการได้รับพลังงานเรียกว่า catabolism ในขณะที่การก่อตัวของโมเลกุลใหม่ที่ซับซ้อนกว่านั้นคือ anabolism ดังนั้นกระบวนการสังเคราะห์จึงเกี่ยวข้องกับกระบวนการ anabolism และการย่อยสลายด้วย catabolism

ตามกฎช่วยในการจำเราสามารถใช้ "c" ในคำว่า catabolism และเชื่อมโยงกับคำว่า "cut"

การใช้พลังงาน

กระบวนการอะนาโบลิกต้องการพลังงานในขณะที่กระบวนการย่อยสลายจะผลิตพลังงานนี้โดยส่วนใหญ่อยู่ในรูปของ ATP หรือที่เรียกว่าสกุลเงินของเซลล์

พลังงานนี้มาจากกระบวนการ catabolic ลองนึกภาพว่าเรามีไพ่อยู่หนึ่งสำรับถ้าเรามีไพ่ทั้งหมดเรียงซ้อนกันอย่างเรียบร้อยและโยนลงบนพื้นพวกมันจะทำตามธรรมชาติ (คล้ายกับการสลายตัว)

อย่างไรก็ตามในกรณีที่เราต้องการสั่งซื้ออีกครั้งเราจะต้องใช้พลังงานกับระบบและรวบรวมจากพื้นดิน (คล้ายกับการเผาผลาญ)

ในบางกรณีเส้นทาง catabolic จำเป็นต้องมี "การฉีดพลังงาน" ในขั้นตอนแรกเพื่อให้กระบวนการเริ่มต้น ตัวอย่างเช่นไกลโคไลซิสหรือไกลโคไลซิสคือการสลายกลูโคส เส้นทางนี้ต้องใช้โมเลกุล ATP สองตัวในการเริ่มต้น

สมดุลระหว่าง anabolism และ catabolism

เพื่อรักษาระบบการเผาผลาญที่ดีและเพียงพอจำเป็นที่จะต้องมีความสมดุลระหว่างกระบวนการของ anabolism และ catabolism ในกรณีที่กระบวนการของ anabolism เกินกว่า catabolism เหตุการณ์การสังเคราะห์จะเป็นสิ่งที่มีชัย ในทางตรงกันข้ามเมื่อร่างกายได้รับพลังงานมากเกินความจำเป็นวิถีการสลายตัวจะมีอิทธิพลเหนือกว่า

เมื่อร่างกายประสบกับความทุกข์ยากเรียกว่าเจ็บป่วยหรืออดอาหารเป็นเวลานานการเผาผลาญจะมุ่งเน้นไปที่เส้นทางการย่อยสลายและเข้าสู่สภาวะ catabolic

ที่มา: โดย Alejandro Porto จาก Wikimedia Commons

อ้างอิง

1. Chan, YK, Ng, KP, & Sim, DSM (Eds.). (2015) พื้นฐานทางเภสัชวิทยาของการดูแลผู้ป่วยเฉียบพลัน สำนักพิมพ์ Springer International.
2. Curtis, H. , & Barnes, NS (1994). ขอเชิญเข้าร่วมชีววิทยา Macmillan
3. Lodish, H. , Berk, A. , Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M. , Scott, MP, … & Matsudaira, P. (2008) อณูชีววิทยาของเซลล์. Macmillan
4. รอนซิโอ, RA (2003). สารานุกรมโภชนาการและสุขภาพที่ดี สำนักพิมพ์ Infobase.
5. Voet, D. , Voet, J. , & Pratt, CW (2007). รากฐานของชีวเคมี: ชีวิตในระดับโมเลกุล Panamerican Medical Ed.