동화작용 문서 원본 보기

'''동화작용'''({{llang|en|anabolism}})은 더 작은 단위의 [[분자]]를 더 큰 단위의 분자로 합성하는 일련의 [[대사 경로]]이다.<ref>{{웹 인용|url=http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/bioinorg/AB.html#20|title=Glossary of Terms Used in Bioinorganic Chemistry: Anabolism | vauthors = de Bolster MW |year=1997 |publisher=International Union of Pure and Applied Chemistry |archive-url= https://web.archive.org/web/20071030105041/http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/bioinorg/AB.html |archive-date=30 October 2007 |url-status=dead |access-date=2007-10-30}}</ref> '''합성대사'''(合成代謝)라고도 한다. 이러한 반응에는 [[에너지]]를 필요로 하며, 이는 [[에너지 흡수반응]]이다.<ref>{{서적 인용| first1 = Connie | last1 = Rye | first2 = Robert | last2 = Wise | first3 = Vladimir | last3 = Jurukovski | first4 = Jung | last4 = Choi | first5 = Yael | last5 = Avissar | name-list-style = vanc |url= https://cnx.org/contents/GFy_h8cu@11.6:rZudN6XP@2/Introduction |title=Biology|year=2013 | publisher = OpenStax |location= Rice University, Houston Texas | isbn = 978-1-938168-09-3 }}</ref> 동화작용은 [[물질대사]]의 합성 과정이며, [[이화작용]]은 물질대사의 분해 과정이다. 동화작용은 일반적으로 [[생합성]]과 [[동의어]]로 간주된다.

== 경로 ==
[[핵산]], [[단백질]], [[다당류]]와 같은 [[거대 분자]]를 만드는 데 사용되는 동화경로는 [[축합 반응]]을 사용하여 [[단량체]]들을 서로 연결한다.<ref name = "MBC_2002">{{서적 인용|url= https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21054/ |title=Molecular Biology of the Cell |last=Alberts |first=Bruce |last2=Johnson |first2=Alexander |last3=Julian |first3=Lewis |last4=Raff |first4=Martin |last5=Roberts |first5=Keith |last6=Walter |first6=Peter | name-list-style = vanc |publisher=CRC Press |year=2002 |isbn=978-0-8153-3218-3|edition= 5th |access-date=2018-11-01 |archive-url= https://web.archive.org/web/20170927035510/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21054/ |archive-date=27 September 2017}} [https://archive.org/details/MolecularBiologyOfTheCell5th Alt URL]</ref> 거대 분자는 [[효소]]와 [[보조 인자]]를 사용하여 더 작은 분자들로부터 생성된다.
[[파일:Catabolism, energy carriers and anabolism.png|섬네일|ATP를 사용하여 동화작용의 에너지 흡수과정을 유도한다.|alt=|495x495px]]

=== 에너지원 ===
동화작용에 필요한 에너지는 큰 분자가 더 작은 분자로 분해되는 과정에서 에너지를 방출하는 이화작용(예: [[세포 호흡]])에 의해 공급된다. 많은 동화작용들은 [[ATP 가수분해|아데노신 삼인산(ATP)의 가수분해]]에 의해 에너지를 공급받는다.<ref>{{서적 인용| vauthors = Nicholls DG, Ferguson SJ |title=Bioenergetics | url = https://archive.org/details/bioenergetics30000nich | edition = 3rd |publisher=Academic Press | date = 2002 |isbn=978-0-12-518121-1}}</ref> 동화작용은 일반적으로 [[환원]] 과정이며 [[엔트로피]]가 감소하는 과정이기 때문에 에너지의 투입이 없으면 열역학적으로 불리한 과정이다.<ref name=":0">{{서적 인용|url=https://biochem.science.oregonstate.edu/files/biochem/ahern/BiochemistryFreeandEasy3.pdf|title=Biochemistry Free and Easy|last=Ahern|first=Kevin|last2=Rajagopal|first2=Indira|name-list-style=vanc|publisher=Oregon State University|year=2013|edition=2nd|access-date=2022-09-26|archive-date=2018-11-06|archive-url=https://web.archive.org/web/20181106053229/https://biochem.science.oregonstate.edu/files/biochem/ahern/BiochemistryFreeandEasy3.pdf|url-status=}}</ref> [[전구체]]라고 불리는 출발 물질들은 ATP를 가수분해하거나 보조 인자인 [[NADH]], [[NADPH]], [[FADH2|FADH<sub>2</sub>]]를 산화시키거나 다른 유리한 부반응을 수행하여 얻을 수 있는 [[화학 에너지]]를 사용하여 서로 결합한다.<ref>{{서적 인용| first1 = Donald | last1 = Voet | first2 = Judith G | last2 = Voet | first3 = Charlotte W | last3 = Pratt | name-list-style = vanc |title=Fundamentals of biochemistry : life at the molecular level | url = https://archive.org/details/fundamentalsofbi0000voet_l2x7 |date=2013|publisher=Wiley |isbn=978-0-470-54784-7|edition= Fourth |location=Hoboken, NJ |oclc=738349533}}</ref> 때로는 소수성 상호작용이 분자들을 응집시키는 세포의 [[인지질 이중층]] 형성과 같은 경우에서처럼 에너지의 투입 없이 엔트로피에 의해 일어날 수도 있다.<ref>{{서적 인용| first1 = Israel | last1 = Hanin | first2 = Giancarlo | last2 = Pepeu  | name-list-style = vanc |title=Phospholipids: biochemical, pharmaceutical, and analytical considerations |isbn=978-1-4757-1364-0 |location=New York |oclc=885405600| date = 2013-11-11 }}</ref>

=== 보조 인자 ===
[[환원제]]인 [[NADH]], [[NADPH]], [[FADH2|FADH<sub>2</sub>]]<ref name=":1" />와 금속 이온<ref name = "MBC_2002" />은 동화 경로의 다양한 단계에서 보조 인자로 작용한다. NADH, NADPH, FADH<sub>2</sub>는 전자 운반체로 작용하며, 효소 내의 하전된 금속 이온은 [[기질 (화학)|기질]]의 하전된 [[작용기]]를 안정화시킨다.

=== 기질 ===
동화 경로에 사용되는 기질은 대부분 세포에서 높은 [[에너지 충전]] 기간 동안 [[이화 경로]]로부터 얻어지는 [[대사 중간생성물]]이다.<ref name=":2" />

== 기능 ==
동화작용은 [[조직 (생물학)|조직]]과 [[기관 (해부학)|기관]]의 형성에 관여한다. 이러한 과정은 [[세포]]의 생장과 분화를 일으키고 복잡한 [[분자]]의 합성을 포함하는 과정으로 신체의 크기를 증가시킨다. 동화 과정의 예로는 [[뼈]]의 생장과 무기질화, 근육량의 증가가 있다.

=== 동화 호르몬 ===
[[내분비학|내분비학자]]들은 전통적으로 [[호르몬]]이 자극하는 물질대사의 부분에 따라 호르몬을 동화 호르몬 또는 이화 호르몬으로 분류했다. 고전적인 동화 호르몬은 단백질 합성 및 근육 생장을 자극하는 [[동화 스테로이드]]와 [[인슐린]]이다.

=== 광합성 탄수화물 합성 ===
[[식물]]과 특정 [[세균]]에서 [[광합성|광합성 탄수화물 합성]]은 이산화 탄소(CO<sub>2</sub>)로부터 [[포도당]], [[셀룰로스]], [[녹말]], [[지질 (생물학)|지질]] 및 [[단백질]]을 생성하는 동화 과정이다.<ref name=":0" /> 광합성의 광의존적 반응에서 생성된 에너지를 사용하고 광합성의 탄소 고정 반응([[캘빈 회로]])에서 [[탄소 고정|탄소 동화]]를 통해 이러한 큰 분자의 전구체를 생성한다.<ref name=":2" />
[[파일:Amino acid biosynthesis overview.png|섬네일|해당과정과 시트르산 회로의 대사 중간생성물로부터 아미노산의 생합성|alt=|407x407px]]

=== 아미노산 생합성 ===
모든 [[아미노산]]은 [[해당과정]], [[시트르산 회로]] 또는 [[오탄당 인산 경로]]의 이화 과정에서 [[대사 중간생성물]]로부터 생성된다. 해당과정의 대사 중간생성물인 [[포도당 6-인산]]은 [[히스티딘]]의 [[전구체]]이다. [[3-포스포글리세르산]]은 [[글리신]]과 [[시스테인]]의 전구체이다. 3-포스포글리세르산의 [[유도체]]인 [[에리트로스 4-인산]]과 결합된 [[포스포엔올피루브산]]은 [[트립토판]], [[페닐알라닌]], [[티로신 (아미노산)|티로신]]을 형성한다. 그리고 [[피루브산]]은 [[알라닌]], [[발린]], [[류신]], [[아이소류신]]의 전구체이다. 시트르산 회로의 대사 중간생성물인 [[α-케토글루타르산]]은 [[글루탐산]]으로 전환되고, 이어서 [[글루타민]], [[프롤린]], [[아르기닌]]으로 전환된다. 그리고 [[옥살로아세트산]]은 [[아스파르트산]]으로 전환되고, 이어서 [[아스파라긴]], [[메티오닌]], [[트레오닌]], [[리신]]으로 전환된다.<ref name=":2" />

=== 글리코젠 저장 ===
고혈당 상태가 지속되는 동안 해당과정의 [[포도당 6-인산]]은 글리코젠 저장 경로로 전환된다. 포도당 6-인산은 [[포스포글루코뮤테이스]]에 의해 [[포도당 1-인산]]으로 전환되고, 포도당 1-인산은 [[UTP-포도당 1-인산 유리딜릴기전이효소]]에 의해 [[UDP-포도당]]으로 전환된다. [[글리코젠 생성효소]]는 UDP-포도당을 글리코젠 사슬에 첨가한다.<ref name=":2" />

=== 포도당신생합성 ===
[[글루카곤]]은 전통적으로 이화 호르몬이지만, 또한 [[간]]에서 [[포도당신생합성]]의 동화 과정을 자극하고, [[굶주림|기아]] 상태에서 [[저혈당증|저혈당]]을 방지하기 위해 콩팥 겉질과 내장을 덜 자극한다.<ref name=":1">{{서적 인용| chapter-url = https://bio.libretexts.org/TextMaps/Biochemistry/Book%3A_Biochemistry_Online_(Jakubowski)/10%3A_Metabolic_Pathways/B._MP2%3A_An_Overview_of_Metabolic_Pathways_-_Anabolism | chapter = An Overview of Metabolic Pathways - Anabolism |title=Biochemistry Online |last=Jakubowski |first=Henry | name-list-style = vanc |publisher=LibreTexts | location = College of St. Benedict, St. John's University|year=2002 }}</ref> 포도당신생합성은 피루브산을 포도당으로 변환하는 과정이다. 피루브산은 포도당, [[젖산]], 아미노산, 또는 [[글리세롤]]의 분해로부터 얻을 수 있다.<ref name=":3">{{서적 인용| first1 = Jeremy M | last1 = Berg | first2 = John L | last2 = Tymoczko | first3 = Lubert | last3 = Stryer | name-list-style = vanc | url = https://archive.org/details/biochemistrychap00jere | title = Biochemistry | date = 2002 | publisher = W.H. Freeman | isbn = 978-0-7167-3051-4 | edition = 5th | location = New York | oclc = 48055706 | url-access = registration }}</ref> 포도당신생합성은 해당과정과 가역 반응을 촉매하는 많은 효소들을 공유하지만, 해당과정의 단순한 역반응은 아니다. 포도당신생합성은 전체 경로가 한 방향으로만 진행되도록 하기 위해 해당과정의 효소는 다른 비가역적 효소를 사용한다.<ref name=":3" />

== 조절 ==
동화작용은 [[촉매 작용]]과 별개의 [[효소]]로 조절되며, 이 효소는 경로의 특정 지점에서 비가역적인 단계를 거친다. 이것은 [[세포]]가 생산 속도를 조절하고 이화작용으로 형성되는 [[낭비 회로]]로 알려진 무한 루프를 방지할 수 있도록 한다.<ref name=":2">{{서적 인용| title=Principles of Biochemistry | first1 = David L | last1 = Nelson | first2 = Albert L | last2 = Lehninger | first3 = Michael M | last3 = Cox | name-list-style = vanc |year= 2013 |isbn=978-1-4292-3414-6|location=  New York |publisher=W.H. Freeman }}</ref>

동화작용과 이화작용 사이의 균형은 [[아데노신 이인산|ADP]]와 [[아데노신 삼인산|ATP]](세포의 [[에너지 충전]]이라고도 함)에 민감하다. 과잉의 ATP는 세포가 동화작용을 촉진하고 이화작용을 늦추게 하는 반면, 과잉의 ADP는 세포가 동화작용을 늦추고 이화작용을 촉진하게 한다.<ref name=":2" /> 이러한 경로는 또한 하루 종일 동물의 정상적인 활동 기간에 맞춰 변동하는 [[해당과정]]과 같은 과정을 [[일주기 리듬]]에 맞추어 조절한다.<ref>{{저널 인용| vauthors = Ramsey KM, Marcheva B, Kohsaka A, Bass J | title = The clockwork of metabolism | journal = Annual Review of Nutrition | volume = 27 | pages = 219–40 | year = 2007 | pmid = 17430084 | doi = 10.1146/annurev.nutr.27.061406.093546 }}</ref>

== 어원 ==
동화작용(anabolism)이라는 용어는 "위쪽으로(upward)"라는 의미의 [[그리스어]] "ἁνά"와 "던지다(to throw)"라는 의미의 그리스어 "βάλλειν"로부터 유래하였다.

== 같이 보기 ==
* [[물질대사]]
* [[이화작용]]

== 각주 ==
{{각주}}

{{물질대사}}

{{전거 통제}}
{{위키데이터 속성 추적}}

[[분류:물질대사]]