ANABOLISME: FUNGSI, PROSES, PERBEDAAN DENGAN KATABOLISME - BIOLOGI - 2025

The 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 (adenosine triphosphate).

Anabolisme, dan kebalikan metaboliknya, katabolisme, dikelompokkan menjadi serangkaian reaksi yang disebut jalur atau jalur metabolik 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 menyusun 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.

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, menggunakan energi kimia yang tersimpan dalam makanan, dan kedua, mengganti struktur atau zat yang tidak lagi berfungsi di dalam tubuh. Peristiwa ini terjadi sesuai dengan kebutuhan spesifik setiap organisme dan diarahkan oleh pembawa pesan kimiawi 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 kondisi sine qua non untuk menjaga kesehatan tubuh dan bekerja dengan baik. Anabolisme bertanggung jawab untuk menghasilkan semua senyawa seluler yang membuatnya berfungsi.

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

Proses anabolik

Anabolisme mencakup, secara umum, semua reaksi yang dikatalisasi oleh enzim (molekul protein kecil yang mempercepat kecepatan reaksi kimia dengan beberapa kali lipat) yang bertanggung jawab untuk "konstruksi" atau sintesis komponen seluler.

Tinjauan jalur anabolik meliputi langkah-langkah berikut: Molekul sederhana yang berpartisipasi sebagai perantara dalam siklus Krebs baik aminasi atau kimiawi 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 adalah: 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 energi dalam jumlah besar saat 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 ekor atau tidak.

Lipid adalah komponen penting dari semua membran biologis, selain berperan 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-hydroxybutyryl-ACP.

- Reaksi dehidrasi berikutnya terjadi yang mengubah produk sebelumnya (D-3-hydroxybutyryl-ACP) menjadi crotonyl-ACP.

-Akhirnya, crotonyl-ACP berkurang dan produk akhirnya adalah butyryl-ACP.

Sintesis kolesterol

Kolesterol adalah sterol dengan inti sterans 17-karbon yang khas. Ini memiliki peran yang berbeda dalam fisiologi, karena berfungsi sebagai prekursor dari berbagai molekul seperti asam empedu, berbagai hormon (termasuk yang bersifat 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 asimilasi progresif unit terjadi untuk menghasilkan squalene, ini berlanjut ke lanosterol dan akhirnya kolesterol diperoleh.

Aktivitas enzim di jalur ini diatur terutama oleh rasio relatif dari hormon insulin: glukagon. Saat rasio 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, dan lain-lain.

Sintesis asam nukleat

Nukleotida harus digabungkan ke dalam rantai DNA atau RNA yang panjang untuk memenuhi fungsi biologisnya. Proses tersebut melibatkan serangkaian enzim yang mengkatalisasi 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, jadi sepotong kecil DNA atau RNA yang disebut primer harus ikut serta, yang memungkinkan pembentukan rantai.

Acara ini membutuhkan partisipasi enzim tambahan. Misalnya, helikase membantu membuka heliks ganda DNA sehingga polimerase dapat bekerja dan topoisomerase mampu memodifikasi topologi DNA, baik dengan cara menjerat atau mengurai.

Demikian pula, RNA polimerase berpartisipasi dalam sintesis RNA dari molekul DNA. Berbeda dengan proses sebelumnya, sintesis RNA tidak membutuhkan primer tersebut.

Sintesis protein

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

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

Sintesis terjadi di sitoplasma sel, tempat ribosom ditemukan. Proses tersebut terjadi dalam empat fase: aktivasi, inisiasi, perpanjangan, dan penghentian.

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".

Perpanjangan melibatkan penambahan asam amino sesuai dengan pesan RNA. Akhirnya, proses berhenti dengan urutan tertentu di messenger RNA, 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. Jalurnya dimulai dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa-6-fosfat dan kemudian ke 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 terjadi cabang, ini dibentuk oleh ikatan alfa 1-6.

Sintesis asam amino

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

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

Setiap asam amino memiliki jalurnya sendiri. Namun, mereka berasal dari molekul prekursor seperti alfa-ketoglutarat, oksaloasetat, 3-fosfogliserat, piruvat, dan lainnya.

Peraturan anabolisme

Seperti yang kami sebutkan sebelumnya, metabolisme diatur oleh zat yang disebut hormon, yang disekresikan oleh jaringan khusus, baik kelenjar atau epitel. Fungsi ini sebagai pembawa pesan dan sifat kimianya cukup heterogen.

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

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

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

Beda dengan katabolisme

Semua proses dan reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh kita - khususnya di dalam sel kita - secara global dikenal sebagai metabolisme. Kita bisa tumbuh, berkembang, berkembang biak, dan menjaga 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 esensial dari sistem kehidupan.

Molekul-molekul ini diperoleh dari makanan yang kita makan setiap hari dan tubuh kita mampu "memecahnya" 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 bisa memproses 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 disintegrasi dan memperoleh 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 mnemonik, kita dapat menggunakan "c" dalam kata katabolisme dan menghubungkannya dengan kata "potong".

Penggunaan 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 pertamanya 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. Jika proses anabolisme melebihi proses katabolisme, peristiwa sintesislah yang berlaku. 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 masuk ke keadaan katabolik.

Sumber: Oleh Alejandro Porto, 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 ke 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. Infobase Publishing.
5. Voet, D., Voet, J., & Pratt, CW (2007). Dasar-dasar Biokimia: Kehidupan di tingkat molekuler. Panamerican Medical Ed.