Anabolismus: anaboler Stoffwechsel

Der Anabolismus ist der Prozess, bei dem der Körper die durch den Katabolismus freigesetzte Energie nutzt, um komplexe Moleküle zu synthetisieren. Diese komplexen Moleküle werden dann verwendet, um zelluläre Strukturen zu bilden, die aus kleinen und einfachen Vorprodukten gebildet werden, die als Bausteine dienen.
Anabole Reaktionen benötigen Energie und werden auch als endergonische Prozesse bezeichnet.

Definition

Anabolismus ist die Gesamtheit der Stoffwechselwege, bei denen Moleküle aus kleineren Einheiten aufgebaut werden.

Der Begriff Anabolismus bezieht sich demnach auf alle Prozesse chemischer Reaktionen, bei denen aus kleineren Molekülen oder Atomen größere Moleküle entstehen; diese Prozesse werden auch als anabole Prozesse oder anabole Wege bezeichnet.

Das Gegenteil von Anabolismus ist Katabolismus - also die Prozesse, bei denen größere Moleküle in kleinere zerlegt werden.

Anabolismus und Katabolismus sind die beiden Arten von Stoffwechselwegen. Stoffwechselwege sind eine Reihe von chemischen Reaktionen, die in der Zelle ablaufen. Anabole Stoffwechselwege verbrauchen Energie, während katabole Stoffwechselwege Energie freisetzen

Synonyme für Anabolismus

Anabolismus ist normalerweise ein Synonym für Biosynthese.

Gleichbedeutend mit dem Wort Anabolismus sind auch die zusammengesetzten Begrifflichkeiten „anaboler Stoffwechsel“.

Funktion des Anabolismus

Anabole Stoffwechselwege in einer Zelle führen zur Bildung größerer, komplexerer Moleküle aus kleineren Molekülen.

Zunächst werden katabole Wege benötigt, um die Nährstoffmoleküle aus der Nahrung in kleine Bausteine zu zerlegen. Diese kleineren Moleküle werden dann zu anderen, größeren Molekülen, den Makromolekülen, zusammengefügt.

Beim Anabolismus wird Energie zugeführt, die benötigt wird, um chemische Bindungen zwischen kleineren Molekülen zu bilden und Makromoleküle herzustellen.

Die Moleküle, die beim Anabolismus entstehen, werden dann für den Aufbau von Strukturen in der Zelle oder sogar für den Aufbau neuer Zellen verwendet.

Anabolismus und Katabolismus werden von zirkadianen Rhythmen gesteuert, und beide sind wichtig für die Entwicklung, das Wachstum und die Erhaltung der Zellen eines Organismus.

Anabole Hormone

Anabole Hormone sind Chemikalien, die das Zellwachstum durch die Aktivierung anaboler Stoffwechselwege fördern.

Zwei Beispiele für anabole Hormone sind

• Testosteron und
• Insulin.

Hormone können auch künstlich im Labor hergestellt werden; auf diese Weise werden anabole Steroide erzeugt.

Stadien des Anabolismus

Es gibt drei grundlegende Phasen des Anabolismus:

Phase 1
Es werden Vorstufen wie Aminosäuren, Monosaccharide, Isoprenoide und Nukleotide produziert.

Phase 2
Aktivierung der Vorstufen in reaktive Formen unter Verwendung von ATP-Energie.

Phase 3
Es werden die Vorstufen zu komplexen Molekülen wie Proteinen, Polysacchariden, Lipiden und Nukleinsäuren zusammengesetzt.

Anabolismus von Kohlenhydraten

In den oben genannten Schritten können einfache organische Säuren in Monosaccharide wie Glukose umgewandelt und dann zum Aufbau von Polysacchariden wie Stärke verwendet werden.

Glukose wird aus Pyruvat, Laktat, Glycerin, Glycerat-3-Phosphat und Aminosäuren hergestellt.

Dieser Prozess wird Glukoneogenese genannt. Bei der Glukoneogenese wird Pyruvat über eine Reihe von Zwischenstufen, von denen viele mit der Glykolyse gemeinsam sind, in Glukose-6-Phosphat umgewandelt.

Normalerweise können Fettsäuren, die im Fettgewebe gespeichert sind, nicht durch Glukoneogenese in Glukose umgewandelt werden, da diese Organismen Acetyl-CoA nicht in Pyruvat umwandeln können.

Das ist der Grund, warum Menschen und Tiere bei langfristigem Hunger Ketonkörper aus Fettsäuren produzieren müssen, um Glukose in Geweben wie dem Gehirn zu ersetzen, die keine Fettsäuren verstoffwechseln können.

Anabolismus von Proteinen

Proteine sind Makromoleküle, die zelluläre Aktivitäten ausführen, die in den Genen eines Organismus kodiert sind. Sie haben viele verschiedene Funktionen im Körper, z. B. die Replikation der DNA, die Unterstützung chemischer Reaktionen (als Enzyme), den Transport von Materialien in der Zelle, das Zellwachstum und die Signalgebung sowie die Bereitstellung der physischen Struktur. Jede Zelle im menschlichen Körper enthält etwa 1 bis 3 Milliarden Proteine.

Proteine werden aus kleineren Molekülen, den Aminosäuren, in den Ribosomen der Zelle synthetisiert. Jedes Protein ist eine Kette aus einer bestimmten Abfolge von Aminosäuren. Da Proteine größere Moleküle sind, die aus kleineren Molekülen zusammengesetzt werden, ist der Prozess der Proteinsynthese anabolisch.

Die meisten Bakterien und Pflanzen können alle zwanzig synthetisieren, aber Menschen und Tiere können nur die zehn nicht-essentiellen Aminosäuren synthetisieren.

Die Aminosäuren werden durch Peptidbindungen zu Polypeptidketten zusammengefügt. Jedes unterschiedliche Protein hat eine einzigartige Abfolge von Aminosäureresten.

Anabolismus von Fetten und Fettsäuren

Fette werden mithilfe von Fettsäuresynthasen synthetisiert, die Acetyl-CoA-Einheiten polymerisieren und dann reduzieren.

Diese Fettsäuren enthalten Acylketten, die durch einen Zyklus von Reaktionen verlängert werden, bei denen die Actylgruppe hinzugefügt, zu einem Alkohol reduziert und zu einer Alkan-Gruppe dehydriert.

DNA-Synthese

Die Desoxyribonukleinsäure, kurz DNA, ist das genetische Material eines Organismus.

Sie ist ein Makromolekül, das aus kleineren Molekülen, den Nukleinsäuren, besteht, die wiederum aus einer Nukleotidbase, die an einen Desoxyribosezucker und ein Phosphatmolekül gebunden ist, aufgebaut sind.

Die DNA-Synthese ist ein anaboler Prozess, der im Zellkern stattfindet, kurz bevor sich die Zelle teilt.

Dabei werden die DNA-Doppelstränge aufgetrennt und neue passende Nukleotide an jede Hälfte des aufgetrennten Strangs angehängt, sodass zwei neue Stränge entstehen, die jeweils die Hälfte des alten DNA-Strangs enthalten.

Wachstum von Knochen

In größerem Maßstab ist das Wachstum von Körperteilen wie Knochen und Muskeln anabolisch.

Das Knochenwachstum oder die Verknöcherung findet statt, wenn der Knochen von Zellen, den Osteoklasten, gebildet wird.

Anschließend wird er durch Zellen, die Osteoblasten, mineralisiert.

Dieser Prozess ist ebenfalls anabol: Während der Mineralisierung produzieren die Osteoblasten Kalziumphosphatkristalle, die in die Knochenstruktur eingebaut werden und die Knochen hart und stabil machen.

Wachstum von Muskeln

Muskelwachstum, auch Muskelhypertrophie genannt, tritt auf, wenn die Zellen der Skelettmuskeln, die Myozyten, an Größe zunehmen.

Dies geschieht vor allem durch Krafttraining.

Faktoren wie Geschlecht, Alter und Ernährung beeinflussen die Hypertrophie.

Während der Hypertrophie kommt es zu einer erhöhten Proteinsynthese von Aktin und Myosin, und das Volumen der sarkoplasmatischen Flüssigkeit im Myozyten nimmt zu.