البناء الحيوي

الموسوعة الحرة
رسم تخطيطي يوضح عملية البناء والهدم

البناء ( يُلفظ: /əˈnæbəlɪzəm / ə - NAB - ə - liz-əm ) [1] هو مجموعة المسارات الأيضية التي تُشيّد جزيئات ضخمة مثل الحمض النووي DNA أو RNA من وحدات أصغر . [ 2 ] [ 3 ] تتطلب هذه التفاعلات طاقة ، وتُعرف أيضًا بالعمليات الماصة للطاقة . [ 4 ] البناء هو جانب التشييد في عملية الأيض ، بينما الهدم هو جانب التفكيك. عادةً ما يُستخدم مصطلح البناء كمرادف للتخليق الحيوي .

المسار

البلمرة ، وهي مسار بنائي يُستخدم لبناء الجزيئات الكبيرة مثل الأحماض النووية والبروتينات والسكريات المتعددة، تستخدم تفاعلات التكثيف لربط المونومرات. [ 5 ] تُصنع الجزيئات الكبيرة من جزيئات أصغر باستخدام الإنزيمات والعوامل المساعدة .

استخدام الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) لدفع عملية البناء الماصة للطاقة.

مصدر الطاقة

تعتمد عملية البناء على الهدم، حيث تُفكك الجزيئات الكبيرة إلى أجزاء أصغر ثم تُستهلك في التنفس الخلوي . وتعتمد العديد من عمليات البناء على انشطار الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) . [ 6 ] عادةً ما تتضمن عملية البناء اختزالًا ، مما يقلل من الإنتروبيا ، ويجعلها غير مواتية بدون مدخلات طاقة. [ 7 ] تتحد المواد الأولية، التي تُسمى جزيئات السلائف، باستخدام الطاقة الكيميائية المُتاحة من تحلل ATP، أو اختزال العوامل المساعدة NAD + و NADP + و FAD ، أو من خلال تفاعلات جانبية أخرى مواتية. [ 8 ] في بعض الأحيان، يمكن أن تعتمد عملية البناء أيضًا على الإنتروبيا بدون مدخلات طاقة، كما في حالة تكوين الطبقة الثنائية للفوسفوليبيدات في الخلية، حيث تعمل التفاعلات الكارهة للماء على تجميع الجزيئات. [ 9 ]

العوامل المساعدة

تعمل عوامل الاختزال NADH و NADPH و FADH2 ، [ 10 ] بالإضافة إلى أيونات المعادن، [ 5 ] كعوامل مساعدة في خطوات مختلفة من مسارات البناء. تعمل NADH وNADPH و FADH2 كناقلات للإلكترونات ، بينما تعمل أيونات المعادن المشحونة داخل الإنزيمات على تثبيت المجموعات الوظيفية المشحونة على الركائز .

الركائز

تُعتبر الركائز المستخدمة في عملية البناء في الغالب مواد وسيطة مأخوذة من مسارات الهدم خلال فترات ارتفاع مستوى الطاقة في الخلية. [ 11 ]

الوظائف

تُساهم العمليات البنائية في بناء الأعضاء والأنسجة . وتُنتج هذه العمليات نموًا وتمايزًا للخلايا، وزيادة في حجم الجسم، وهي عملية تتضمن تخليق جزيئات معقدة . ومن أمثلة العمليات البنائية نمو العظام وتمعدنها ، وزيادة كتلة العضلات .

الهرمونات البنائية

يصنف أخصائيو الغدد الصماء الهرمونات تقليديًا إلى هرمونات بنائية وهدمية، وذلك بناءً على الجزء من عملية الأيض الذي تحفزه. ومن الهرمونات البنائية الكلاسيكية الستيرويدات البنائية ، التي تحفز تخليق البروتين ونمو العضلات، وخاصة الأنسولين ، وهو الهرمون البنائي الرئيسي في الجسم، [ 12 ] الذي ينظم استقلاب البروتين والكربوهيدرات والدهون . [ 13 ]

تخليق الكربوهيدرات الضوئي

يُعدّ تخليق الكربوهيدرات الضوئي في النباتات وبعض أنواع البكتيريا عملية بنائية تُنتج الجلوكوز والسليلوز والنشا والدهون والبروتينات من ثاني أكسيد الكربون . [ 7 ] وتستغل هذه العملية الطاقة الناتجة عن تفاعلات التمثيل الضوئي التي تعمل بالضوء، وتُنتج المواد الأولية لهذه الجزيئات الكبيرة عبر استيعاب الكربون في دورة اختزال الكربون الضوئية ، والمعروفة أيضًا بدورة كالفن. [ 11 ]

التخليق الحيوي للأحماض الأمينية من وسائط عملية تحلل الجلوكوز ودورة حمض الستريك.

تخليق الأحماض الأمينية

تتكون جميع الأحماض الأمينية من مركبات وسيطة في عمليات الهدم، مثل تحلل الجلوكوز ، ودورة حمض الستريك ، ومسار فوسفات البنتوز . من تحلل الجلوكوز، يُعد جلوكوز 6-فوسفات طليعةً للهيستيدين ؛ و3-فوسفوجليسيرات طليعةً للجليسين والسيستين ؛ ويتحد فوسفينول بيروفات مع مشتق 3-فوسفوجليسيرات، إريثروس 4-فوسفات ، لتكوين التربتوفان والفينيل ألانين والتيروسين ؛ ويُعد البيروفات طليعةً للألانين والفالين والليوسين والإيزوليوسين . من دورة حمض الستريك، يتحول ألفا - كيتوجلوتارات إلى جلوتامات ، ثم إلى جلوتامين وبرولين وأرجينين . ويتحول الأوكسالوأسيتات إلى أسبارتات ثم إلى أسباراجين وميثيونين وثريونين وليسين . [ 11 ]​​

تخزين الجليكوجين

خلال فترات ارتفاع مستوى السكر في الدم، يُحوَّل جلوكوز-6-فوسفات الناتج عن عملية تحلل الجلوكوز إلى مسار تخزين الجليكوجين. ويُحوَّل إلى جلوكوز-1-فوسفات بواسطة إنزيم فوسفوجلوكوموتاز ، ثم إلى UDP-جلوكوز بواسطة إنزيم UTP-جلوكوز-1-فوسفات يوريديل ترانسفيراز . ويُضيف إنزيم جليكوجين سينثاز هذا الـ UDP-جلوكوز إلى سلسلة الجليكوجين. [ 11 ]

استحداث الجلوكوز

يُعدّ الجلوكاجون هرمونًا هدميًا تقليديًا، ولكنه يُحفّز أيضًا عملية بناء الجلوكوز في الكبد، وبدرجة أقل في قشرة الكلى والأمعاء، أثناء المجاعة لمنع انخفاض سكر الدم . [ 10 ] وهي عملية تحويل البيروفات إلى جلوكوز. يمكن الحصول على البيروفات من تكسير الجلوكوز أو اللاكتات أو الأحماض الأمينية أو الجلسرين . [ 14 ] يشترك مسار استحداث الجلوكوز مع مسار تحلل الجلوكوز في العديد من العمليات الإنزيمية العكسية، ولكنه ليس عملية تحلل الجلوكوز في الاتجاه المعاكس. فهو يستخدم إنزيمات غير عكسية مختلفة لضمان سير المسار الكلي في اتجاه واحد فقط. [ 14 ]

أنظمة

تعتمد عملية البناء على إنزيمات منفصلة عن عملية التحفيز، والتي تخضع لخطوات لا رجعة فيها في مرحلة ما من مساراتها. وهذا يسمح للخلية بتنظيم معدل الإنتاج ومنع تكوّن حلقة لا نهائية، تُعرف أيضًا بالدورة غير المجدية ، مع عملية الهدم. [ 11 ]

يتأثر التوازن بين البناء والهدم بجزيئات ADP وATP، والمعروفة أيضًا بشحنة الطاقة في الخلية. يؤدي ارتفاع مستويات ATP إلى تفضيل الخلايا لمسار البناء وإبطاء نشاط الهدم، بينما يؤدي ارتفاع مستويات ADP إلى إبطاء البناء وتفضيل الهدم. [ 11 ] كما تُنظَّم هذه المسارات بواسطة الإيقاعات اليومية ، حيث تتذبذب عمليات مثل تحلل الجلوكوز لتتوافق مع فترات النشاط الطبيعية للحيوان على مدار اليوم. [ 15 ]

أصل الكلمة

كلمة anabolism مشتقة من اللاتينية الحديثة ، ولها جذور من اليونانية القديمة : ἀνά ، "إلى الأعلى" و βάλλειν ، "يرمي".

مراجع

  1. ↑ "البناء" . قاموس Merriam-Webster.com . Merriam-Webster. OCLC 1032680871. تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 يوليو 2025 . 
  2. ↑ شيميزو، كازويوكي (2013). "الأيض الرئيسي". أنظمة الأيض الخلوية البكتيرية . إلسيفير. ص 1-54. doi : 10.1533/9781908818201.1 . ISBN  978-1-907568-01-5.
  3. ↑ دي بولستر، م. و. (1997). "مسرد المصطلحات المستخدمة في الكيمياء الحيوية اللاعضوية: البناء" . الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية. مؤرشف من الأصل في 30 أكتوبر 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 30-10-2007 .
  4. ↑ راي سي، وايز آر، جوروكوفسكي في، تشوي جيه، أفيسار واي (2013). علم الأحياء . جامعة رايس، هيوستن، تكساس: أوبن ستاكس. ISBN 978-1-938168-09-3.
  5. 1 2 ألبرتس ب، جونسون أ، جوليان ل، راف م، روبرتس ك، والتر ب (2002). البيولوجيا الجزيئية للخلية (الطبعة الخامسة ). مطبعة سي آر سي. رقم ISBN  978-0-8153-3218-3أُرشف من الأصل بتاريخ 27 سبتمبر 2017. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 نوفمبر 2018 .رابط بديل
  6. ↑ نيكولز دي جي، فيرغسون إس جيه (2002). الطاقة الحيوية ( الطبعة الثالثة). دار النشر الأكاديمية. رقم ISBN  978-0-12-518121-1.
  7. 1 2 أهيرن ك، راجاجوبال إي (2013). الكيمياء الحيوية مجاناً وبسهولة (ملف PDF) ( الطبعة الثانية). جامعة ولاية أوريغون. 
  8. ↑ فويت د، فويت جي جي، برات سي دبليو (2013). أساسيات الكيمياء الحيوية : الحياة على المستوى الجزيئي ( الطبعة الرابعة). هوبوكين، نيوجيرسي: وايلي. ISBN   978-0-470-54784-7. OCLC 738349533 . 
  9. ↑ هانين، آي، وبيبيو، جي (11 نوفمبر 2013). الفوسفوليبيدات: اعتبارات بيوكيميائية وصيدلانية وتحليلية . نيويورك. ISBN 978-1-4757-1364-0. OCLC 885405600 . {{cite book}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
  10. 1 2 جاكوبوفسكي هـ (2002). "نظرة عامة على المسارات الأيضية - البناء" . الكيمياء الحيوية على الإنترنت . كلية سانت بينيديكت، جامعة سانت جون: ليبرتيكستس.
  11. 1 2 3 4 5 6 نيلسون دي إل، لينينجر إيه إل، كوكس إم إم (2013). مبادئ الكيمياء الحيوية . نيويورك: دبليو إتش فريمان. ISBN 978-1-4292-3414-6.
  12. ^ فويت د، فويت جي جي (2011). الكيمياء الحيوية ( الطبعة الرابعة). نيويورك: وايلي. 
  13. ↑ ستراير، ل. (1995). الكيمياء الحيوية ( الطبعة الرابعة). نيويورك: دبليو إتش فريمان وشركاه. الصفحات 773-774 . ISBN   0-7167-2009-4.
  14. 1 2 بيرج جي إم، تيموكزكو جي إل، سترير إل (2002). الكيمياء الحيوية ( الطبعة الخامسة). نيويورك: دبليو إتش فريمان. رقم ISBN  978-0-7167-3051-4. OCLC 48055706 . 
  15. ↑ رامزي كيه إم، مارشيفا بي، كوساكا إيه، باس جيه (2007). "آلية الأيض". المراجعة السنوية للتغذية . 27 : 219-240 . doi : 10.1146/annurev.nutr.27.061406.093546 . PMID 17430084 .