METABOLISMO

Anabolismo es el conjunto de procesos metabólicos constructivos en los que se utiliza la energía liberada por el catabolismo de sintetizar moléculas complejas. En general, las moléculas complejas que forman estructuras celulares se construyen paso a paso a partir de precursores pequeños y simples. El anabolismo involucra tres etapas básicas.En primer lugar, la producción de precursores tales como aminoácidos, monosacáridos , isoprenoides y nucleótidos, en segundo lugar, su activación en formas reactivos usando energía del ATP, y en tercer lugar, el montaje de estos precursores en moléculas complejas tales como proteínas, polisacáridos, lípidos y ácidos nucleicos .

Los organismos difieren en cuántas de las moléculas en las células que pueden construir por sí mismos. Los autótrofos tales como plantas pueden construir las moléculas orgánicas complejas en las células, tales como polisacáridos y proteínas a partir de moléculas simples, como dióxido de carbono y agua. Heterótrofos, por otro lado, requieren una fuente de sustancias más complejas, tales como monosacáridos y aminoácidos, para producir estas moléculas complejas. Los organismos pueden ser clasificados por su fuente última de la energía: fotoautótrofos y photoheterotrophs obtienen energía de la luz, mientras quimioautótrofos y quimioheterótrofos obtener energía a partir de reacciones de oxidación inorgánicos.

Fijación de carbono

La fotosíntesis es la síntesis de los hidratos de carbono de la luz solar y dióxido de carbono (CO 2 ). En las plantas, cianobacterias y algas, fotosíntesis oxigénica divide el agua, con el oxígeno producido como un producto de desecho. Este proceso utiliza la ATP y NADPH producido por los centros de reacción fotosintéticos, como se describe anteriormente, para convertir el CO 2 en glicerato 3-fosfato, que luego puede ser convertido en glucosa. Esta reacción carbono-fijación se lleva a cabo por la enzima RuBisCO como parte de la Calvin – Benson ciclo. Hay tres tipos de fotosíntesis se producen en las plantas, la fijación de carbono C3, C4 fijación de carbono y la fotosíntesis CAM. Se diferencian por la ruta que el dióxido de carbono necesario para el ciclo de Calvin, con plantas C3 fijación de CO 2 directamente, mientras que la fotosíntesis C4 y CAM incorporan el CO 2 en otros compuestos primero como adaptaciones para hacer frente a la luz solar intensa y las condiciones secas.

En procariotas fotosintéticas de los mecanismos de fijación de carbono son más diversas. Aquí, el dióxido de carbono puede ser fijado por el Calvin – Benson ciclo, un ciclo invertido de ácido cítrico, o la carboxilación de acetil-CoA. Procariótico quimioautótrofos también fijar el CO 2 a través de la Calvin – Benson ciclo, pero el uso de energía a partir de compuestos inorgánicos para conducir la reacción.

Los carbohidratos y glicanos

En carbohidrato anabolismo, ácidos orgánicos simples que se pueden convertir en monosacáridos tales como glucosa y luego se usa para ensamblar polisacáridos como el almidón. La generación de glucosa a partir de compuestos como el piruvato, lactato, glicerol, glicerato ácidos 3-fosfato y amino se llama gluconeogénesis. Gluconeogénesis convierte piruvato en glucosa-6-fosfato a través de una serie de productos intermedios, muchos de los cuales son compartidos con la glucólisis.

Aunque la grasa es una forma común de almacenamiento de energía, en los vertebrados tales como seres humanos los ácidos grasos en estas tiendas no pueden ser convertidos en glucosa a través de la gluconeogénesis como estos organismos no pueden convertir acetil-CoA en piruvato; hacen las plantas, pero los animales no tienen el necesario maquinaria enzimática. Como resultado, a largo plazo después de la inanición, los vertebrados necesitan producir cuerpos cetónicos de los ácidos grasos para reemplazar la glucosa en tejidos tales como el cerebro que no pueden metabolizar los ácidos grasos.En otros organismos, tales como plantas y bacterias, este problema metabólico se resuelve usando el ciclo del glioxilato, que omite el paso de descarboxilación en el ciclo del ácido cítrico y permite la transformación de acetil-CoA a oxaloacetato, donde puede ser utilizado para la producción de glucosa .

Los polisacáridos y glicanos son hechas por la adición secuencial de monosacáridos por glicosiltransferasa de un reactivo de fosfato de azúcar tal como la glucosa donante difosfato de uridina (UDP-glucosa) a un grupo aceptor de hidroxilo en el polisacárido creciente. Como cualquiera de los grupos hidroxilo en el anillo del sustrato puede ser aceptores, los polisacáridos producidos pueden tener estructuras lineales o ramificadas.Los polisacáridos producidos pueden tener funciones estructurales o metabólicas sí mismos, o ser transferidos a lípidos y proteínas por enzimas llamadas oligosaccharyltransferases.

Ácidos grasos, isoprenoides y esteroides

Los ácidos grasos se hacen por sintasas de ácidos grasos que se polimerizan y luego reducir unidades de acetil-CoA. Las cadenas de acilo de los ácidos grasos son extendidas por un ciclo de reacciones que agregan el grupo actyl, para reducirlo a un alcohol, deshidratan a un grupo alqueno y luego reducir de nuevo a un grupo alcano. Las enzimas de la biosíntesis de ácidos grasos se dividen en dos grupos, en los animales y hongos todas estas reacciones de la ácido graso sintasa se lleva a cabo por un solo tipo I multifuncional proteína, mientras que en plástidos de plantas y bacterias separadas de tipo II enzimas realizar cada paso en la vía.

Los terpenos e isoprenoides son una clase grande de lípidos que incluyen los carotenoides y forman la clase más grande de productos vegetales naturales. Estos compuestos son tomadas por la asamblea y modificación de unidades de isopreno donadas por los precursores reactivos isopentenil pirofosfato pirofosfato y dimetilalil.Estos precursores se pueden hacer de diferentes maneras. En los animales y arqueas, la vía del mevalonato produce estos compuestos a partir de acetil-CoA, mientras que en plantas y bacterias de la vía del mevalonato no utiliza piruvato y gliceraldehído 3-fosfato como sustratos. Una reacción importante que utilice estos donantes isopreno activados es la biosíntesis de esteroides. Aquí, las unidades de isopreno se unen entre sí para hacer escualeno y luego doblada y se forman en un conjunto de anillos para hacer lanosterol. Lanosterol entonces se pueden convertir en otros esteroides tales comocolesterol y ergosterol.

Proteínas

Organismos varían en su capacidad para sintetizar los 20 aminoácidos comunes. La mayoría de las bacterias y plantas se pueden sintetizar todos los veinte, pero los mamíferos pueden sintetizar solamente las diez aminoácidos no esenciales.

Los aminoácidos se hacen en proteínas al ser unidos entre sí en una cadena por enlaces peptídicos. Cada proteína diferente tiene una secuencia única de residuos de aminoácidos: esta es la estructura primaria. Así como las letras del alfabeto se pueden combinar para formar una variedad casi interminable de palabras, los aminoácidos pueden estar vinculados en diferentes secuencias para formar una gran variedad de proteínas. Las proteínas están compuestas de aminoácidos que han sido activados por la unión a una transferencia de ARN molécula a través de un enlace éster. Este precursor de aminoacil-tRNA se produce en una reacción dependiente de ATP lleva a cabo por una aminoacil ARNt sintetasa. Esta aminoacil-ARNt es entonces un sustrato para el ribosoma, el cual se une el aminoácido en la cadena de proteína de alargamiento, utilizando la información de la secuencia en un ARN mensajero.

Síntesis de nucleótidos y salvamento

Los nucleótidos están compuestas de aminoácidos, dióxido de carbono y ácido fórmico en rutas que requieren grandes cantidades de energía metabólica. En consecuencia, la mayoría de los organismos tienen sistemas eficientes para salvar los nucleótidos preformados. Las purinas son sintetizadas como nucleósidos (bases unidas a ribosa).Tanto la adenina y la guanina se hacen de la inosina monofosfato precursor nucleósido, que es sintetizada usando átomos de los aminoácidos glicina, glutamina , y ácido aspártico, así como formiato transferido desde la coenzima tetrahidrofolato. Las pirimidinas, por otra parte, se sintetizaron a partir del orotato de base, que está formado a partir de glutamina y aspartato.

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