Anabolisme: fonctions, processus anaboliques, différences avec le catabolisme

L'anabolisme est une division du métabolisme qui inclut les réactions de formation de grosses molécules à partir de molécules plus petites. Pour que cette série de réactions se produise, une source d’énergie est nécessaire et, en général, c’est l’ATP (adénosine triphosphate).

L'anabolisme et son catabolisme métabolique inverse sont regroupés dans une série de réactions appelées voies métaboliques ou voies orchestrées et régulées principalement par des hormones. Chaque petit pas est contrôlé de sorte qu'un transfert d'énergie progressif se produise.

Les processus anabolisants peuvent prendre les unités de base qui composent les biomolécules - acides aminés, acides gras, nucléotides et monomères de sucre - et générer des composés plus complexes, tels que protéines, lipides, acides nucléiques et glucides en tant que producteur final d'énergie.

Fonctions

Le métabolisme est un terme qui englobe toutes les réactions chimiques qui se produisent dans le corps. La cellule ressemble à une usine microscopique où des réactions de synthèse et de dégradation ont lieu en permanence.

Les deux objectifs du métabolisme sont les suivants: premièrement, utiliser l’énergie chimique stockée dans les aliments et, deuxièmement, remplacer les structures ou les substances qui ne fonctionnent plus dans le corps. Ces événements se produisent en fonction des besoins spécifiques de chaque organisme et sont dirigés par des messagers chimiques appelés hormones.

L'énergie provient principalement des graisses et des glucides que nous consommons dans les aliments. En cas de carence, le corps peut utiliser les protéines pour compenser le manque.

De même, les processus de régénération sont étroitement liés à l'anabolisme. La régénération des tissus est une condition sine qua non pour maintenir un organisme en bonne santé et fonctionner correctement. L'anabolisme est responsable de la production de tous les composés cellulaires qui les maintiennent en activité.

Il existe un équilibre délicat dans la cellule entre les processus métaboliques. Les grosses molécules peuvent être dégradées en leurs composants plus petits par des réactions cataboliques et le processus inverse - du plus petit au plus grand - peut se produire par anabolisme.

Processus anaboliques

L'anabolisme comprend de manière générale toutes les réactions catalysées par des enzymes (petites molécules de nature protéique qui accélèrent la vitesse des réactions chimiques de plusieurs ordres de grandeur) responsables de la "construction" ou de la synthèse de composants cellulaires.

La vision générale des voies anaboliques comprend les étapes suivantes: les molécules simples qui interviennent comme intermédiaires dans le cycle de Krebs sont des acides aminés ou transformés chimiquement en acides aminés. Plus tard, ceux-ci sont assemblés dans des molécules plus complexes.

Ces processus nécessitent une énergie chimique provenant du catabolisme. Les processus anaboliques les plus importants sont: la synthèse des acides gras, la synthèse du cholestérol, la synthèse des acides nucléiques (ADN et ARN), la synthèse des protéines, la synthèse du glycogène et la synthèse des acides aminés.

Le rôle de ces molécules dans l'organisme et ses voies de synthèse seront brièvement décrits ci-dessous:

Synthèse d'acides gras

Les lipides sont des biomolécules très hétérogènes capables de générer une grande quantité d'énergie lorsqu'ils sont oxydés, en particulier les molécules de triacylglycérol.

Les acides gras sont les lipides archétypaux. Ils consistent en une tête et une queue formées d'hydrocarbures. Ceux-ci peuvent être insaturés ou saturés, selon qu’ils ont ou non des doubles liaisons dans la queue.

Les lipides sont les composants essentiels de toutes les membranes biologiques, en plus de participer en tant que substance de réserve.

Les acides gras sont synthétisés dans le cytoplasme de la cellule à partir d'une molécule précurseur appelée malonyl-CoA, à partir d'acétyl-CoA et de bicarbonate. Cette molécule donne trois atomes de carbone pour commencer la croissance de l’acide gras.

Après la formation du malonil, la réaction de synthèse se poursuit en quatre étapes essentielles:

-La condensation de l'acétyl-ACP avec le malonyl-ACP, une réaction qui produit de l'acétoacétyl-ACP et libère du dioxyde de carbone sous forme de déchets.

-La deuxième étape est la réduction de l'acétoacétyl-ACP par le NADPH en D-3-hydroxybutyryl-ACP.

- Ensuite, une réaction de déshydratation se produit qui convertit le produit précédent (D-3-hydroxybutyryl-ACP) en crotonyl-ACP.

-Enfin, le crotonil-ACP est réduit et le produit final est le butiril-ACP.

Synthèse du cholestérol

Le cholestérol est un stérol avec un noyau typique de 17 atomes de carbone. Il joue différents rôles en physiologie, car il agit comme précurseur de diverses molécules telles que les acides biliaires, différentes hormones (y compris le sexe) et est essentiel à la synthèse de la vitamine D.

La synthèse se produit dans le cytoplasme de la cellule, principalement dans les cellules du foie. Cette voie anabolique comporte trois phases: premièrement, l'unité d'isoprène est formée, puis l'assimilation progressive des unités à l'origine du squalène se produit, cela se produit pour le lanostérol et finalement, le cholestérol est obtenu.

L'activité des enzymes dans cette voie est régulée principalement par la proportion relative des hormones insuline: glucagon. À mesure que cette proportion augmente, l'activité de la route augmente proportionnellement.

Synthèse de nucléotides

Les acides nucléiques sont l'ADN et l'ARN, le premier contient toutes les informations nécessaires au développement et à la maintenance des organismes vivants, tandis que le second complète les fonctions de l'ADN.

L'ADN et l'ARN sont composés de longues chaînes de polymères dont l'unité fondamentale sont les nucléotides. Les nucléotides, à leur tour, sont composés d'un sucre, d'un groupe phosphate et d'une base azotée. Le précurseur des purines et des pyrimidines est le ribose-5-phosphate.

Les purines et les pyrimidines sont produites dans le foie à partir de précurseurs tels que le dioxyde de carbone, la glycine, l'ammoniac, entre autres.

Synthèse d'acide nucléique

Les nucléotides doivent être réunis en de longs brins d’ADN ou d’ARN pour remplir leur fonction biologique. Le processus implique une série d'enzymes qui catalysent les réactions.

L'ADN polymérase est l'enzyme responsable de la copie de l'ADN pour générer plus de molécules d'ADN avec des séquences identiques. Cette enzyme ne peut pas initier la synthèse de novo . Par conséquent, un petit fragment d’ADN ou d’ARN appelé amorce qui permet la formation de la chaîne doit participer.

Cet événement nécessite la participation d'enzymes supplémentaires. L'hélicase, par exemple, aide à ouvrir la double hélice de l'ADN afin que la polymérase puisse agir et que la topoisomérase puisse modifier la topologie de l'ADN, en l'enchevêtrant ou en la démêlant.

De même, l'ARN polymérase participe à la synthèse de l'ARN à partir d'une molécule d'ADN. Contrairement au procédé précédent, la synthèse d'ARN ne nécessite pas l'amorce susmentionnée.

Synthèse de protéines

La synthèse des protéines est un événement crucial pour tous les organismes vivants. Les protéines remplissent une grande variété de fonctions, telles que le transport de substances ou le rôle de protéines structurelles.

Selon le "dogme" central de la biologie, une fois que l'ADN est copié dans l'ARN messager (comme décrit dans la section précédente), les ribosomes le traduisent en un polymère d'acides aminés. Dans l'ARN, chaque triplet (trois nucléotides) est interprété comme l'un des vingt acides aminés.

La synthèse se produit dans le cytoplasme de la cellule, où se trouvent les ribosomes. Le processus se déroule en quatre phases: activation, initiation, allongement et fin.

L'activation consiste en la liaison d'un acide aminé particulier à l'ARN de transfert qui lui correspond. L'initiation implique la liaison du ribosome à la partie 3'-terminale de l'ARN messager, assistée par les "facteurs d'initiation".

L'élongation implique l'addition d'acides aminés en fonction du message de l'ARN. Enfin, le processus s’arrête avec une séquence spécifique dans l’ARN messager, appelée préservatif de terminaison: UAA, UAG ou UGA.

Synthèse de glycogène

Le glycogène est une molécule composée d'unités répétées de glucose. Il agit comme une substance de réserve d'énergie et est largement abondant dans le foie et les muscles.

La voie de synthèse s'appelle glycogengenesis et nécessite la participation de l'enzyme glycogène synthase, l'ATP et l'UTP. La voie commence par la phosphorylation du glucose en glucose-6-phosphate, puis passe au glucose-1-phosphate. L'étape suivante implique l'ajout d'un UDP pour obtenir du UDP-glucose et du phosphate inorganique.

La molécule UDP-glucose est ajoutée à la chaîne de glucose au moyen d'une liaison alpha 1-4, libérant le nucléotide UDP. Si des ramifications se produisent, elles sont formées par les liens alpha 1-6.

Synthèse d'acides aminés

Les acides aminés sont des unités qui composent les protéines. Dans la nature, il existe 20 types, chacun possédant des propriétés physiques et chimiques uniques qui déterminent les caractéristiques finales de la protéine.

Tous les organismes ne peuvent pas synthétiser les 20 types. Par exemple, l'être humain ne peut en synthétiser que 11, les 9 restants doivent être intégrés au régime alimentaire.

Chaque acide aminé a sa voie particulière. Cependant, ils proviennent de molécules précurseurs telles que l'alpha-cétoglutarate, l'oxaloacétate, le 3-phosphoglycérate, le pyruvate, entre autres.

Régulation de l'anabolisme

Comme mentionné précédemment, le métabolisme est régulé par des substances appelées hormones, sécrétées par des tissus spécialisés, qu'ils soient glandulaires ou épithéliaux. Ceux-ci fonctionnent comme des messagers et leur nature chimique est assez hétérogène.

Par exemple, l'insuline est une hormone sécrétée par le pancréas et a un effet important sur le métabolisme. Après les repas riches en glucides, l’insuline agit comme un stimulant des voies anaboliques.

Ainsi, l'hormone est responsable de l'activation des processus permettant la synthèse de substances stockées telles que les graisses ou le glycogène.

Il existe des périodes de la vie où les processus anaboliques sont prédominants, telles que l'enfance, l'adolescence, pendant une grossesse ou un entraînement axé sur la croissance des muscles.

Différences avec le catabolisme

Tous les processus et réactions chimiques qui ont lieu dans notre corps - en particulier dans nos cellules - sont mondialement connus sous le nom de métabolisme. Nous pouvons développer, développer, reproduire et maintenir la chaleur du corps grâce à cette série d’événements hautement contrôlés.

Synthèse versus dégradation

Le métabolisme implique l'utilisation de biomolécules (protéines, glucides, lipides ou lipides et acides nucléiques) pour maintenir toutes les réactions essentielles d'un système vivant.

L'obtention de ces molécules provient des aliments que nous consommons quotidiennement et notre corps est capable de les "décomposer" en unités plus petites au cours du processus de digestion.

Par exemple, les protéines (pouvant provenir de la viande ou des œufs, par exemple) sont fragmentées en leurs composants principaux: les acides aminés. De la même manière, nous pouvons traiter les glucides en petites unités de sucre, généralement en glucose, l'un des glucides les plus utilisés par notre corps.

Notre corps est capable d'utiliser ces petites unités - acides aminés, sucres, acides gras, entre autres - pour construire de nouvelles molécules plus grosses dans la configuration dont notre corps a besoin.

Le processus de désintégration et d'obtention d'énergie s'appelle le catabolisme, tandis que la formation de nouvelles molécules plus complexes s'appelle l'anabolisme. Ainsi, les processus de synthèse sont associés à l'anabolisme et ceux de dégradation au catabolisme.

En règle mnémonique, nous pouvons utiliser le "c" du mot catabolisme et le relier au mot "couper".

Utilisation de l'énergie

Les processus anabolisants nécessitent de l'énergie, tandis que les processus de dégradation produisent cette énergie, principalement sous la forme d'ATP - appelée monnaie énergétique de la cellule.

Cette énergie provient de processus cataboliques. Imaginez que nous ayons un jeu de cartes, si toutes les cartes sont bien empilées et que nous les jetons au sol, elles le sont spontanément (analogue au catabolisme).

Toutefois, si nous voulons les commander à nouveau, nous devons appliquer de l’énergie au système et les collecter au sol (comme pour l’anabolisme).

Dans certains cas, les voies cataboliques nécessitent une "injection d'énergie" dans les premières étapes pour que le processus commence. Par exemple, la glycolyse ou glycolyse est la dégradation du glucose. Cette voie nécessite l'utilisation de deux molécules d'ATP pour démarrer.

Équilibre entre anabolisme et catabolisme

Pour maintenir un métabolisme sain et adéquat, il est nécessaire d’équilibrer les processus d’anabolisme et de catabolisme. Au cas où les processus d'anabolisme dépasseraient ceux du catabolisme, les événements de synthèse sont ceux qui prévalent. En revanche, lorsque le corps reçoit plus d’énergie que nécessaire, les voies cataboliques prédominent.

Lorsque le corps fait face à des situations d’adversité, qu’il s’agisse de maladies ou de périodes de jeûne prolongées, le métabolisme se concentre sur les voies de dégradation et entre dans un état catabolique.