Anabolisme: fungsi, proses, perbedaan dengan katabolisme

Anabolisme: fungsi, proses, perbedaan dengan katabolisme

anabolisme adalah sebuah divisi dari metabolisme termasuk reaksi pembentukan molekul besar dari yang lebih kecil. Agar rangkaian reaksi ini terjadi, sumber energi diperlukan dan, umumnya, itu adalah ATP (adenosin trifosfat).

Anabolisme, dan kebalikan metabolismenya, katabolisme , dikelompokkan ke dalam serangkaian reaksi yang disebut jalur atau rute metabolisme yang diatur dan diatur terutama oleh hormon. Setiap langkah kecil dikendalikan sehingga terjadi transfer energi secara bertahap.

Sumber: www.publicdomainpictures.net

Proses anabolik dapat mengambil unit dasar yang membentuk biomolekul – asam amino, asam lemak, nukleotida, dan monomer gula – dan menghasilkan senyawa yang lebih rumit, seperti protein, lipid, asam nukleat, dan karbohidrat sebagai penghasil energi akhir.

Indeks artikel

Fitur

Metabolisme adalah istilah yang mencakup semua reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh. Sel menyerupai pabrik mikroskopis di mana reaksi sintesis dan degradasi terus berlangsung.

Dua tujuan metabolisme adalah: pertama, untuk menggunakan energi kimia yang tersimpan dalam makanan, dan kedua, untuk menggantikan struktur atau zat yang tidak lagi berfungsi dalam tubuh. Peristiwa ini terjadi sesuai dengan kebutuhan spesifik setiap organisme dan diarahkan oleh pembawa pesan kimia yang disebut hormon.

Energi terutama berasal dari lemak dan karbohidrat yang kita konsumsi dalam makanan. Jika terjadi kekurangan, tubuh dapat menggunakan protein untuk menutupi kekurangan tersebut.

Juga, proses regenerasi terkait erat dengan anabolisme. Regenerasi jaringan merupakan sine qua non condition untuk menjaga kesehatan tubuh dan bekerja dengan baik. Anabolisme bertanggung jawab untuk memproduksi semua senyawa seluler yang membuatnya tetap berfungsi.

Ada keseimbangan halus dalam sel antara proses metabolisme. Molekul besar dapat dipecah menjadi komponen terkecilnya melalui reaksi katabolik dan proses sebaliknya – dari kecil ke besar – dapat terjadi melalui anabolisme.

Proses anabolik

Anabolisme mencakup, secara umum, semua reaksi yang dikatalisis oleh enzim (molekul protein kecil yang mempercepat kecepatan reaksi kimia beberapa kali lipat) yang bertanggung jawab atas “konstruksi” atau sintesis komponen seluler.

Ikhtisar jalur anabolik meliputi langkah-langkah berikut: Molekul sederhana yang berpartisipasi sebagai perantara dalam siklus Krebs baik aminasi atau kimia diubah menjadi asam amino. Ini kemudian dirakit menjadi molekul yang lebih kompleks.

Proses ini membutuhkan energi kimia, yang berasal dari katabolisme. Di antara proses anabolik yang paling penting, berikut ini menonjol: sintesis asam lemak, sintesis kolesterol, sintesis asam nukleat ( DNA dan RNA ), sintesis protein, sintesis glikogen, dan sintesis asam amino.

Peran molekul-molekul ini dalam tubuh dan rute sintesisnya akan dijelaskan secara singkat di bawah ini:

Sintesis asam lemak

Lipid adalah biomolekul yang sangat heterogen yang mampu menghasilkan sejumlah besar energi ketika teroksidasi, terutama molekul triasilgliserol.

Asam lemak adalah lipid pola dasar. Mereka terdiri dari kepala dan ekor yang terbuat dari hidrokarbon. Ini bisa tidak jenuh atau jenuh, tergantung pada apakah mereka memiliki ikatan rangkap pada ekornya atau tidak.

Lipid adalah komponen penting dari semua membran biologis, serta berpartisipasi sebagai zat cadangan.

Asam lemak disintesis dalam sitoplasma sel dari molekul prekursor yang disebut malonil-KoA, yang berasal dari asetil-KoA dan bikarbonat. Molekul ini menyumbangkan tiga atom karbon untuk memulai pertumbuhan asam lemak.

Setelah pembentukan malonil, reaksi sintesis berlanjut dalam empat langkah penting:

-Kondensasi asetil-ACP dengan malonil-ACP, reaksi yang menghasilkan asetoasetil-ACP dan melepaskan karbon dioksida sebagai zat limbah.

-Langkah kedua adalah reduksi asetoasetil-ACP, oleh NADPH menjadi D-3-hidroksibutiril-ACP.

– Reaksi dehidrasi berikutnya terjadi yang mengubah produk sebelumnya (D-3-hidroksibutiril-ACP) menjadi krotonil-ACP.

-Akhirnya, krotonil-ACP direduksi dan produk akhirnya adalah butiril-ACP.

Sintesis kolesterol

Kolesterol adalah sterol dengan inti steran 17-karbon yang khas. Ini memiliki peran yang berbeda dalam fisiologi dan berfungsi sebagai prekursor dari berbagai molekul seperti asam empedu, berbagai hormon (termasuk seksual) dan sangat penting untuk sintesis vitamin D .

Sintesis terjadi di sitoplasma sel, terutama di sel hati. Jalur anabolik ini memiliki tiga fase: pertama unit isoprena terbentuk, kemudian terjadi asimilasi progresif unit-unit yang berasal dari squalene, ini lolos ke lanosterol dan akhirnya diperoleh kolesterol.

Aktivitas enzim dalam jalur ini diatur terutama oleh rasio relatif hormon insulin: glukagon. Ketika proporsi ini meningkat, aktivitas jalur meningkat secara proporsional.

Sintesis nukleotida

Asam nukleat adalah DNA dan RNA, yang pertama berisi semua informasi yang diperlukan untuk pengembangan dan pemeliharaan organisme hidup sedangkan yang kedua melengkapi fungsi DNA.

Baik DNA dan RNA terdiri dari rantai panjang polimer yang unit dasarnya adalah nukleotida. Nukleotida, pada gilirannya, terdiri dari gula, gugus fosfat, dan basa nitrogen. Prekursor purin dan pirimidin adalah ribosa-5-fosfat.

Purin dan pirimidin diproduksi di hati dari prekursor seperti karbon dioksida, glisin, amonia, antara lain.

Sintesis asam nukleat

Nukleotida harus bergabung menjadi rantai DNA atau RNA yang panjang untuk memenuhi fungsi biologisnya. Proses ini melibatkan serangkaian enzim yang mengkatalisis reaksi.

Enzim yang bertugas menyalin DNA untuk menghasilkan lebih banyak molekul DNA dengan urutan yang identik adalah DNA polimerase. Enzim ini tidak dapat memulai sintesis de novo , oleh karena itu sepotong kecil DNA atau RNA yang disebut primer harus berpartisipasi, yang memungkinkan pembentukan rantai.

Acara ini membutuhkan partisipasi enzim tambahan. Helikase, misalnya, membantu membuka heliks ganda DNA sehingga polimerase dapat bekerja dan topoisomerase dapat memodifikasi topologi DNA, baik dengan menjeratnya atau menguraikannya.

Demikian pula, RNA polimerase berpartisipasi dalam sintesis RNA dari molekul DNA. Berbeda dengan proses sebelumnya, sintesis RNA tidak memerlukan primer yang disebutkan.

Sintesis protein

Sintesis protein adalah peristiwa penting dalam semua organisme hidup. Protein melakukan berbagai fungsi, seperti mengangkut zat atau memainkan peran protein struktural.

Menurut “dogma” utama biologi, setelah DNA disalin ke dalam RNA pembawa pesan (seperti yang dijelaskan di bagian sebelumnya), DNA itu kemudian diterjemahkan oleh ribosom menjadi polimer asam amino. Dalam RNA, setiap triplet (tiga nukleotida) ditafsirkan sebagai salah satu dari dua puluh asam amino.

Sintesis terjadi di sitoplasma sel, di mana ribosom ditemukan . Proses terjadi dalam empat fase: aktivasi, inisiasi, elongasi, dan terminasi.

Aktivasi terdiri dari pengikatan asam amino tertentu ke RNA transfer yang sesuai. Inisiasi melibatkan pengikatan ribosom ke bagian terminal 3′ dari messenger RNA, dibantu oleh “faktor inisiasi.”

Pemanjangan melibatkan penambahan asam amino sesuai dengan pesan RNA. Akhirnya, proses berhenti dengan urutan tertentu dalam RNA pembawa pesan, yang disebut kondom terminasi: UAA, UAG, atau UGA.

Sintesis glikogen

Glikogen adalah molekul yang terdiri dari unit glukosa berulang. Ini bertindak sebagai zat cadangan energi dan sebagian besar berlimpah di hati dan otot.

Rute sintesis disebut glikogenesis dan membutuhkan partisipasi enzim glikogen sintase, ATP dan UTP. Jalur dimulai dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa-6-fosfat dan kemudian menjadi glukosa-1-fosfat. Langkah selanjutnya melibatkan penambahan UDP untuk menghasilkan UDP-glukosa dan fosfat anorganik.

Molekul UDP-glukosa menambah rantai glukosa melalui ikatan alfa 1-4, melepaskan nukleotida UDP. Jika cabang terjadi, ini dibentuk oleh ikatan alfa 1-6.

Sintesis asam amino

Asam amino adalah unit yang menyusun protein. Di alam ada 20 jenis, masing-masing dengan sifat fisik dan kimia unik yang menentukan karakteristik akhir protein.

Tidak semua organisme dapat mensintesis semua 20 jenis. Misalnya, manusia hanya dapat mensintesis 11, sisanya 9 harus dimasukkan ke dalam makanan.

Setiap asam amino memiliki jalur khusus sendiri. Namun, mereka berasal dari molekul prekursor seperti alfa-ketoglutarat, oksaloasetat, 3-fosfogliserat, piruvat, antara lain.

Regulasi anabolisme

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, metabolisme diatur oleh zat yang disebut hormon, yang disekresikan oleh jaringan khusus, baik kelenjar maupun epitel. Ini berfungsi sebagai pembawa pesan dan sifat kimianya cukup heterogen.

Misalnya, insulin adalah hormon yang disekresikan oleh pankreas dan memiliki efek besar pada metabolisme. Setelah makan karbohidrat tinggi, insulin bekerja sebagai stimulan jalur anabolik.

Dengan demikian, hormon bertanggung jawab untuk mengaktifkan proses yang memungkinkan sintesis zat penyimpanan seperti lemak atau glikogen.

Ada periode kehidupan di mana proses anabolik dominan, seperti masa kanak-kanak, remaja, selama kehamilan atau selama pelatihan yang berfokus pada pertumbuhan otot.

Perbedaan dengan katabolisme

Semua proses dan reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh kita – khususnya di dalam sel kita – secara global dikenal sebagai metabolisme. Kita dapat menumbuhkan, mengembangkan, mereproduksi, dan mempertahankan panas tubuh berkat rangkaian acara yang sangat terkontrol ini.

Sintesis versus degradasi

Metabolisme melibatkan penggunaan biomolekul (protein, karbohidrat, lipid atau lemak, dan asam nukleat) untuk mempertahankan semua reaksi penting dari sistem kehidupan.

Mendapatkan molekul-molekul ini berasal dari makanan yang kita makan setiap hari dan tubuh kita mampu “mengurai” mereka menjadi unit-unit yang lebih kecil selama proses pencernaan.

Misalnya, protein (yang bisa berasal dari daging atau telur, misalnya) dipecah menjadi komponen utamanya: asam amino. Dengan cara yang sama, kita dapat mengolah karbohidrat menjadi unit gula yang lebih kecil, umumnya glukosa, salah satu karbohidrat yang paling banyak digunakan oleh tubuh kita.

Tubuh kita dapat menggunakan unit-unit kecil ini – asam amino, gula, asam lemak, antara lain – untuk membangun molekul baru yang lebih besar dalam konfigurasi yang dibutuhkan tubuh kita.

Proses penguraian dan perolehan energi disebut katabolisme, sedangkan pembentukan molekul baru yang lebih kompleks disebut anabolisme. Dengan demikian, proses sintesis dikaitkan dengan anabolisme dan proses degradasi dengan katabolisme.

Sebagai aturan praktis, kita dapat menggunakan “c” dalam kata katabolisme dan menghubungkannya dengan kata “memotong”.

Pemanfaatan energi

Proses anabolik membutuhkan energi, sedangkan proses degradasi menghasilkan energi ini, terutama dalam bentuk ATP – yang dikenal sebagai mata uang energi sel.

Energi ini berasal dari proses katabolik. Mari kita bayangkan bahwa kita memiliki setumpuk kartu, jika kita memiliki semua kartu yang ditumpuk dengan rapi dan kita melemparkannya ke tanah, mereka melakukannya secara spontan (analog dengan katabolisme).

Namun, jika kita ingin memesannya lagi, kita harus menerapkan energi ke sistem dan mengumpulkannya dari tanah (analog dengan anabolisme).

Dalam beberapa kasus jalur katabolik membutuhkan “suntikan energi” dalam langkah pertama mereka untuk memulai proses. Misalnya, glikolisis atau glikolisis adalah pemecahan glukosa. Jalur ini membutuhkan penggunaan dua molekul ATP untuk memulai.

Keseimbangan antara anabolisme dan katabolisme

Untuk menjaga metabolisme yang sehat dan memadai perlu adanya keseimbangan antara proses anabolisme dan katabolisme. Dalam hal proses anabolisme melebihi katabolisme, peristiwa sintesis adalah yang menang. Sebaliknya, ketika tubuh menerima lebih banyak energi daripada yang diperlukan, jalur katabolik mendominasi.

Ketika tubuh mengalami kesulitan, sebut saja penyakit atau periode puasa berkepanjangan, metabolisme berfokus pada jalur degradasi dan memasuki keadaan katabolik.

Sumber: Oleh Alejandro Porto [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], dari Wikimedia Commons

Referensi

  1. Chan, YK, Ng, KP, & Sim, DSM (Eds.). (2015). Dasar Farmakologis Perawatan Akut . Penerbitan Internasional Springer.
  2. Curtis, H., & Barnes, NS (1994). Undangan biologi . Macmillan.
  3. Lodish, H., Berk, A., Darnell, JE, Kaiser, CA, Krieger, M., Scott, MP,… & Matsudaira, P. (2008). Biologi sel molekuler . Macmillan.
  4. Ronzio, RA (2003). Ensiklopedia nutrisi dan kesehatan yang baik . Penerbitan Infobase.
  5. Voet, D., Voet, J., & Pratt, CW (2007). Dasar-dasar Biokimia: Kehidupan pada tingkat molekuler. Ed. Medis Panamerika.