同化作用

同化作用は異化作用によって促進され、異化作用では大きな分子がより小さな部分に分解され、細胞呼吸で消費されます。多くの同化プロセスはアデノシン三リン酸（ATP）の分解によって促進されます。^{[ 6 ]}同化作用は通常、還元を伴いエントロピーを減少させるため、エネルギー入力がないと不利になります。^{[ 7 ]}前駆体分子と呼ばれる出発物質は、ATPの加水分解、補因子NAD+、NADP+、FADの還元、またはその他の有利な副反応の実行によって利用可能になる化学エネルギーを^使用して^結合されます。 ^{[ 8 ]}まれに、疎水性相互作用によって分子が凝集する細胞のリン脂質二重層の形成などの場合、エネルギー入力なしでエントロピーによって促進されることもあります。 ^{[ 9 ]}

還元剤であるNADH、NADPH、FADH ₂ ^{[ 10 ]}、および金属イオン^{[ 5 ]}は、同化経路のさまざまな段階で補因子として機能します。NADH、NADPH、FADH _2は電子キャリアとして機能し、酵素内の荷電金属イオンは基質の荷電官能基を安定化させます。

同化作用の基質は、細胞内のエネルギーチャージが高い期間に異化経路から取り込まれる中間体であることがほとんどである。 ^{[ 11 ]}

内分泌学者は従来、ホルモンが代謝のどの部分を刺激するかによって、ホルモンを同化ホルモンまたは異化ホルモンに分類してきた。古典的な同化ホルモンは、タンパク質合成と筋肉の成長を刺激する同化ステロイド、特に体内で主要な同化ホルモンであるインスリンであり、タンパク質、炭水化物、脂肪の代謝を調節する。^{[ 12 ] [ 13 ]}

植物や特定の細菌における光合成による炭水化物合成は、 _CO2からグルコース、セルロース、デンプン、脂質、タンパク質を生成する同化プロセスです。^{[ 7 ]}このプロセスは、光合成の光駆動反応から生成されたエネルギーを利用し、光合成炭素還元サイクル（別名カルビン回路）における炭素同化を介してこれらの大きな分子の前駆体を生成します。 ^{[ 11 ]}

すべてのアミノ酸は、解糖系、クエン酸回路、またはペントースリン酸経路の異化過程の中間体から形成されます。解糖系では、グルコース6-リン酸がヒスチジンの前駆体となり、3-ホスホグリセリン酸がグリシンとシステインの前駆体となり、ホスホエノールピルビン酸が3-ホスホグリセリン酸誘導体であるエリスロース4-リン酸と結合してトリプトファン、フェニルアラニン、チロシンを形成し、ピルビン酸がアラニン、バリン、ロイシン、イソロイシンの前駆体となります。クエン酸回路では、α-ケトグルタル酸がグルタミン酸に変換され、続いてグルタミン、プロリン、アルギニンに変換され、オキサロ酢酸がアスパラギン酸に変換され、続いてアスパラギン、メチオニン、トレオニン、リジンに変換されます。^{[ 11 ]}

血糖値が高い期間には、解糖系由来のグルコース6-リン酸がグリコーゲン貯蔵経路に転用される。これはホスホグルコムターゼによってグルコース-1-リン酸に変換され、次にUTP-グルコース-1-リン酸ウリジリルトランスフェラーゼによってUDP-グルコースに変換される。グリコーゲンシンターゼはこのUDP-グルコースをグリコーゲン鎖に付加する。^{[ 11 ]}

グルカゴンは伝統的に異化ホルモンですが、飢餓時には低血糖を防ぐために肝臓、そして程度は低いものの腎皮質と腸による糖新生の同化プロセスも刺激します。^{[ 10 ]}これはピルビン酸をグルコースに変換するプロセスです。ピルビン酸はグルコース、乳酸、アミノ酸、またはグリセロールの分解から得られます。^{[ 14 ]}糖新生経路は解糖と多くの可逆的な酵素プロセスを共有していますが、解糖の逆プロセスではありません。全体的な経路が一方向にのみ進むように、異なる不可逆的な酵素を使用します。^{[ 14 ]}