主な違い – 異化作用と同化作用
同化作用と異化作用は、代謝の一種で、まとめて代謝と呼ばれている。
同化作用は、体内の低分子から複雑な分子を合成する反応の集合体です。
異化作用は、タンパク質、グリコーゲン、トリグリセリドなどの複雑な分子を、それぞれアミノ酸、グルコース、脂肪酸などの単純な分子またはモノマーに分解する一連の反応です。
同化と異化の主な違いは、同化は建設的なプロセスであり、異化は破壊的なプロセスであることである。
この記事では、以下のことを説明します。
- 同化作用とは
– 定義、過程、段階、機能 - 異化作用とは
– 定義、プロセス、ステージ、機能 - 同化と異化の違いは？
アナボリズムとは
低分子から出発して、複雑な分子を合成する一連の反応を同化作用という。
つまり、同化作用は構成的な過程です。
同化反応には、ATPというエネルギーが必要である。
これらは、エンドエルゴニックプロセスと考えられている。
複雑な分子の合成は、段階的なプロセスによって組織や器官を構築する。
これらの複合分子は、細胞の成長、発達、および分化に必要である。
また、筋肉量を増加させ、骨をミネラル化する。
同化作用のプロセスには、インスリン、成長ホルモン、ステロイドなど、多くのホルモンが関与している。
同化作用には3つの段階があります。
第一段階では、単糖類、ヌクレオチド、アミノ酸、イソプレノイドなどの前駆物質が生成される。
第二に、これらの前駆体はATPを用いて活性型に活性化される。
第三に、これらの活性型は、多糖類、核酸、ポリペプチド、脂質のような複雑な分子に組み上げられる。
生物は、単純な前駆体から複雑な分子を合成する能力によって、2つのグループに分けることができる。
植物のように、二酸化炭素のような単一の炭素を前駆体として、細胞内で複雑な分子を合成することができる生物もいる。
これらは独立栄養生物と呼ばれる。
従属栄養生物は、単糖類やアミノ酸のような中間の複雑な分子を利用して、それぞれ多糖類やポリペプチドを合成する。
一方、生物はエネルギー源によって、光栄養生物と化学栄養生物に分類される。
光合成生物は太陽光からエネルギーを得て、化学合成生物は無機化合物の酸化からエネルギーを得る。
二酸化炭素からの炭素固定は、光合成と化学合成のどちらかで行われる。
植物の場合、光合成は光反応とカルビン環によって行われる。
光合成では、ATPを加水分解してグリセリン酸3-リン酸が生成される。
グリセリン酸3-リン酸は、その後、糖新生によりグルコースに変換される。
糖転移酵素は単糖を重合し、単糖と糖鎖を生成する。
図1に光合成の概要を示す。
図1: 光合成の概要
脂肪酸の合成では、アセチルCoAが重合して脂肪酸が作られる。
イソプレノイドやテルペン類は、メバロン酸経路でイソプレン単位が重合して合成される大型の脂質です。
アミノ酸合成では、一部の生物は必須アミノ酸を合成することが可能である。
タンパク質の生合成では、アミノ酸が重合してポリペプチドになる。
ヌクレオチドの合成には、デノボ経路とサルベージ経路があり、DNA合成の際には、ヌクレオチドが重合してポリヌクレオチドを形成する。
カタボリックとは
複雑な分子を小さな単位に分解する一連の反応を異化作用という。
したがって、異化作用は破壊的なプロセスです。
異化反応では、ATPと熱の形でエネルギーが放出される。
これらは、発熱性のプロセスであると考えられている。
異化反応で生成された小さな単位の分子は、他の同化反応の前駆体として使用されるか、酸化によってエネルギーを放出することができる。
このように、異化反応は同化反応に必要な化学エネルギーを生産するものと考えられている。
尿素、アンモニア、乳酸、酢酸、二酸化炭素のような細胞の老廃物も異化作用の際に生成される。
異化作用には、グルカゴン、アドレナリン、コルチゾールなど多くのホルモンが関与している。
有機化合物を炭素源として利用するか、電子供与体として利用するかで、生物はそれぞれ従属栄養生物と有機栄養生物に分類される。
従属栄養生物は、中間的な複合有機分子のような単糖を分解し、細胞プロセスのためのエネルギーを生成する。
有機栄養生物は、有機分子を分解して電子を生成し、その電子を電子輸送系で使用してATPエネルギーを生成する。
食事から摂取したデンプン、脂肪、タンパク質などの高分子は、消化酵素によって消化される際に、それぞれ単糖、脂肪酸、アミノ酸などの小さな単位に分解される。
そして、単糖は解糖で使われ、アセチル-CoAが生成されます。
このアセチル-CoAは、クエン酸サイクルで利用される。
酸化的リン酸化によりATPが産生される。
脂肪酸は、β酸化によりアセチル-CoAを生成するために利用されます。
アミノ酸は、タンパク質の合成に再利用されるか、尿素サイクルで尿素に酸化される。
解糖、クエン酸サイクル、酸化的リン酸化を含む細胞呼吸の過程を図2に示す。
図2：細胞呼吸の様子
同化と異化の違い
定義
同化作用。
同化作用とは、単純な物質が複雑な分子に合成される代謝過程です。
異化作用。
異化作用とは、大きな分子を小さな分子に分解する代謝過程です。
代謝における役割
同化作用。
代謝の構成的段階です。
異化作用。
異化作用は代謝の破壊的な段階です。
エネルギー必要量
同化作用。
同化作用はATPエネルギーを必要とする。
異化作用。
異化作用によりATPエネルギーが放出される。
熱
同化作用。
同化作用は内向性の反応です。
異化作用。
異化作用は、発熱反応です。
ホルモン
同化作用。
エストロゲン、テストステロン、成長ホルモン、インスリンなどが同化作用に関与している。
異化作用。
異化：アドレナリン、コルチゾール、グルカゴン、サイトカインなどが関与する。
酸素利用率
同化作用。
同化は酸素を利用しない嫌気性です。
異化作用。
異化：酸素を利用する好気性代謝。
身体への影響
同化作用。
同化作用は、筋肉量を増加させる。
組織を形成し、修復し、供給する。
異化作用。
異化作用は、脂肪とカロリーを燃やす。
エネルギーを生成するために、蓄積された食物を使い切ります。
機能性
同化作用。
安静時や睡眠時には同化作用が働いている。
異化作用。
体の活動時に異化作用が働く。
エネルギー変換
同化作用。
運動エネルギーが位置エネルギーに変換され、同化する。
異化作用。
ポテンシャルエネルギーが運動エネルギーに変換される。
プロセス
同化作用。
植物では光合成、動物ではタンパク質合成、グリコーゲン合成、同化作用で同化作用が起こる。
異化。
異化：細胞呼吸、消化、排泄の過程で起こる。
例
同化作用。
アミノ酸からポリペプチドが、グルコースからグリコーゲンが、脂肪酸から中性脂肪が合成されるなど。
異化作用。
異化作用：タンパク質をアミノ酸に、グリコーゲンをグルコースに、中性脂肪を脂肪酸に分解する作用。
結論
同化と異化を総称して代謝と呼ぶことがあります。
同化作用は、ATPの形でエネルギーを利用する建設的なプロセスです。
これは、光合成、タンパク質合成、グリコーゲン合成などのプロセスで発生する。
同化作用は、体内の潜在的なエネルギーを蓄え、体格を増加させる。
異化作用は同化作用の間に使用することができるATPを解放する破壊的なプロセスです。
それは貯えられた複雑な分子を燃やし、ボディ固まりを減らす。
同化と異化の主な違いは、この2つのプロセスに関与する反応の種類です。
