ANABOLISME: FONCTIONS, PROCESSUS, DIFFÉRENCES AVEC LE CATABOLISME - LA BIOLOGIE - 2024

L' anabolisme est une division du métabolisme comprenant des réactions de formation de grosses molécules à partir de plus petites. Pour que cette série de réactions se produise, une source d'énergie est nécessaire et, généralement, il s'agit de l'ATP (adénosine triphosphate).

L'anabolisme et son inverse métabolique, le catabolisme, sont regroupés en une série de réactions appelées voies métaboliques ou voies orchestrées et régulées principalement par les hormones. Chaque petit pas est contrôlé de manière à ce qu'un transfert d'énergie progressif se produise.

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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 des protéines, des lipides, des acides nucléiques et des glucides en tant que producteurs d'énergie finale.

Caractéristiques

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 se produisent constamment.

Les deux objectifs du métabolisme sont: premièrement, utiliser l'énergie chimique stockée dans les aliments, et deuxièmement, remplacer des structures ou des substances qui ne fonctionnent plus dans l'organisme. 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 des protéines pour compenser la carence.

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

Il existe un équilibre délicat dans la cellule entre les processus métaboliques. Les grosses molécules peuvent être décomposées en leurs plus petits composants par des réactions cataboliques et le processus inverse - de petite à grande - peut se produire par anabolisme.

Processus anabolisants

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

La vue d'ensemble des voies anabolisantes comprend les étapes suivantes: Les molécules simples qui participent en tant qu'intermédiaires au cycle de Krebs sont soit aminées, soit transformées chimiquement en acides aminés. Ceux-ci sont ensuite assemblés en molécules plus complexes.

Ces processus nécessitent de l'énergie chimique, issue du catabolisme. Parmi les processus anabolisants les plus importants figurent: 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 leurs 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'elles sont oxydées, en particulier des molécules de triacylglycérol.

Les acides gras sont les lipides archétypaux. Ils sont constitués d'une tête et d'une queue en hydrocarbures. Ceux-ci peuvent être insaturés ou saturés, selon qu'ils ont ou non des doubles liaisons sur 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, dérivée de l'acétyl-CoA et du bicarbonate. Cette molécule donne trois atomes de carbone pour démarrer 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 en tant que déchet.

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

-Une réaction de déshydratation ultérieure se produit qui convertit le produit précédent (D-3-hydroxybutyryl-ACP) en crotonyl-ACP.

-Enfin, le crotonyl-ACP est réduit et le produit final est le butyryl-ACP.

Synthèse du cholestérol

Le cholestérol est un stérol avec un noyau de stérane typique de 17 atomes de carbone. Il a différents rôles en physiologie, car il fonctionne comme un précurseur d'une variété de molécules telles que les acides biliaires, différentes hormones (y compris sexuelles) et est essentiel pour la synthèse de la vitamine D.

La synthèse se produit dans le cytoplasme de la cellule, principalement dans les cellules hépatiques. Cette voie anabolique comporte trois phases: d'abord l'unité isoprène est formée, puis l'assimilation progressive des unités se produit pour générer le squalène, cela passe au lanostérol et enfin le cholestérol est obtenu.

L'activité des enzymes dans cette voie est régulée principalement par le rapport relatif des hormones insuline: glucagon. À mesure que ce rapport augmente, l'activité de la voie augmente proportionnellement.

Synthèse nucléotidique

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

L'ADN et l'ARN sont tous deux composés de longues chaînes de polymères dont l'unité fondamentale est les nucléotides. Les nucléotides, à leur tour, sont constitués 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 joints en longues chaînes d'ADN ou d'ARN afin de remplir leur fonction biologique. Le processus implique une série d'enzymes qui catalysent les réactions.

L'enzyme chargée de copier l'ADN pour générer plus de molécules d'ADN avec des séquences identiques est l'ADN polymérase. Cette enzyme ne peut pas initier la synthèse de novo, donc un petit morceau d'ADN ou d'ARN appelé amorce doit participer, ce qui permet la formation de la chaîne.

Cet événement nécessite la participation d'enzymes supplémentaires. L'hélicase, par exemple, permet d'ouvrir la double hélice d'ADN pour que la polymérase puisse agir et que la topoisomérase soit capable de modifier la topologie de l'ADN, soit en l'enchevêtrant soit en le démêlant.

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

Synthèse des protéines

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

Selon le «dogme» central de la biologie, une fois que l'ADN est copié dans l'ARN messager (comme décrit dans la section précédente), il est à son tour traduit par les ribosomes en 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 terminaison.

L'activation consiste en la liaison d'un acide aminé particulier à l'ARN de transfert correspondant. L'initiation implique la liaison du ribosome à la partie terminale 3 'de l'ARN messager, assistée par des «facteurs d'initiation».

L'allongement implique l'ajout d'acides aminés selon le 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 du glycogène

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

La voie de synthèse est appelée glycogénogenèse et nécessite la participation de l'enzyme glycogène synthase, ATP et UTP. La voie commence par la phosphorylation du glucose en glucose-6-phosphate puis en glucose-1-phosphate. L'étape suivante implique l'ajout d'un UDP pour produire de l'UDP-glucose et du phosphate inorganique.

La molécule UDP-glucose s'ajoute à la chaîne du glucose via une liaison alpha 1-4, libérant le nucléotide UDP. Dans le cas où des branches se produisent, celles-ci sont formées par des liaisons 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 avec 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, les humains ne peuvent en synthétiser que 11, les 9 autres doivent être incorporés à l'alimentation.

Chaque acide aminé a sa propre voie. 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 nous l'avons mentionné précédemment, le métabolisme est régulé par des substances appelées hormones, sécrétées par des tissus spécialisés, 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 majeur sur le métabolisme. Après des repas riches en glucides, l'insuline agit comme un stimulant des voies anaboliques.

Ainsi, l'hormone est chargée d'activer les processus qui permettent la synthèse de substances de stockage telles que les graisses ou le glycogène.

Il y a des périodes de la vie où les processus anabolisants sont prédominants, comme l'enfance, l'adolescence, pendant la grossesse ou pendant l'entraînement axé sur la croissance des muscles.

Différences avec le catabolisme

Tous les processus et réactions chimiques qui se produisent dans notre corps - en particulier dans nos cellules - sont globalement connus sous le nom de métabolisme. Nous pouvons grandir, développer, reproduire et maintenir la chaleur corporelle grâce à cette série d'événements hautement contrôlés.

Synthèse contre dégradation

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

L'obtention de ces molécules provient de la nourriture que nous mangeons chaque jour et notre corps est capable de les «décomposer» en unités plus petites pendant le processus de digestion.

Par exemple, les protéines (qui peuvent provenir de la viande ou des œufs, par exemple) sont décomposées en leurs principaux composants: les acides aminés. De la même manière, nous pouvons transformer les glucides en unités plus petites de sucre, généralement du 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 est l'anabolisme. Ainsi, les processus de synthèse sont associés aux processus d'anabolisme et de dégradation avec le catabolisme.

Comme règle mnémotechnique, nous pouvons utiliser le «c» dans le mot catabolisme et le relier au mot «couper».

Utilisation d'énergie

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

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

Cependant, au cas où nous voudrions les commander à nouveau, nous devons appliquer de l'énergie au système et les collecter du sol (analogue à l'anabolisme).

Dans certains cas, les voies cataboliques ont besoin d'une «injection d'énergie» dans leurs premiers pas pour démarrer le processus. Par exemple, la glycolyse ou la 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 qu'il y ait un équilibre entre les processus d'anabolisme et de catabolisme. Dans le cas où les processus d'anabolisme dépassent 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 éprouve de l'adversité, appelez-le maladie ou périodes de jeûne prolongé, le métabolisme se concentre sur les voies de dégradation et entre dans un état catabolique.

Source: par Alejandro Porto, de Wikimedia Commons

Références

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