同化作用

同化作用，又稱為合成代謝，是指生物體利用能量將小分子合成為諸如DNA、RNA，以及脂質等大分子的一系列代謝途徑^[1]。合成大分子是熵減的過程，因此合成代謝屬吸能反應（英語：Endergonic reaction），需要提供額外的能量。細胞一般藉助三磷酸腺苷（ATP）的水解為合成代謝提供能量。與合成代謝相對的概念是將大分子分解為一系列小分子的分解代謝（又名異化作用）過程^[2]。

合成代謝的英文詞「anabolism」本是一個近現代新創的拉丁語詞，由源自希臘語ἁνά的詞根ana-（意為「向上」）以及源自希臘語βάλλειν的詞根-bolism（意為投、擲）組成。

通路

合成代謝原理圖

合成代謝一般是在酶的催化下，由小分子聚合為生物大分子的反應。這種反應是吸能反應（英語：Endergonic reaction），因此需要能量的輸入。所需的能量一般是由細胞內三磷酸腺苷（ATP）水解釋放的能量供應的。此外，合成代謝中還可能發生還原反應^[3]，因此一些合成代謝反應也會牽涉到細胞內的還原性物質如NAD⁺、NADP⁺，以及FAD等^[4]。不過也有一些合成代謝是熵增反應，如細胞合成磷脂雙分子層的過程^[5]^[6]。

調節

為了滿足細胞生長的需求，細胞常常需要根據所處環境的不同，調節分解代謝和合成代謝之間的平衡，以滿足自身所需。因為細胞往往具有兩套獨立調節、代謝上互為可逆的合成代謝、分解代謝通路，所以細胞往往需要避免「無效循環（英語：futile cycle）」的出現^[2]。無效循環指一對反應發生後，空耗能量，但底物卻未發生變化的現象。以下就是一對無效循環的例子^[2]^[7]：

ATP + 6-磷酸果糖 → 1,6-二磷酸果糖 + ADP

1,6-二磷酸果糖 + H₂O → 6-磷酸果糖 + P_i

ATP、ADP的濃度變化可令細胞調節合成代謝和分解代謝的速率^[8]。也存在基因表達調節機制來調整細胞合成代謝、分解代謝的平衡^[2]。此外，諸如心率等生理學指標也可令高等生物的細胞調節合成代謝和分解代謝的速率^[9]。

參考文獻

^ de Bolster, M.W.G. Glossary of Terms Used in Bioinorganic Chemistry: Anabolism. International Union of Pure and Applied Chemistry. 1997 [2007-10-30]. （原始內容存檔於2007-10-30）.
^ ^2.0 ^2.1 ^2.2 ^2.3 Shimizu, Kazuyuki. Main metabolism. Bacterial Cellular Metabolic Systems. Elsevier. 2013: 1–54. ISBN 978-1-907568-01-5. doi:10.1533/9781908818201.1.
^ Ahern K, Rajagopal I. Biochemistry Free and Easy (PDF) 2nd. Oregon State University. 2013 [2024-01-27]. （原始內容存檔 (PDF)於2018-11-06）.
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^ Nelson DL, Lehninger AL, Cox MM. Principles of Biochemistry. New York: W.H. Freeman. 2013. ISBN 978-1-4292-3414-6.
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參見

[1] Bolster, M.W.G. Glossary of Terms Used in Bioinorganic Chemistry: Anabolism. International Union of Pure and Applied Chemistry. 1997 [2007-10-30]. （原始內容存檔於2007-10-30）.

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[:0-3] Ahern K, Rajagopal I. Biochemistry Free and Easy (PDF) 2nd. Oregon State University. 2013 [2024-01-27]. （原始內容存檔 (PDF)於2018-11-06）.

[4] Voet D, Voet JG, Pratt CW. Fundamentals of biochemistry : life at the molecular level Fourth. Hoboken, NJ: Wiley. 2013. ISBN 978-0-470-54784-7. OCLC 738349533.

[5] Hanin I, Pepeu G. Phospholipids: biochemical, pharmaceutical, and analytical considerations. New York. 2013-11-11. ISBN 978-1-4757-1364-0. OCLC 885405600.

[MBC_2002-6] Alberts B, Johnson A, Julian L, Raff M, Roberts K, Walter P. Molecular Biology of the Cell 5th. CRC Press. 2002 [2018-11-01]. ISBN 978-0-8153-3218-3. （原始內容存檔於27 September 2017）. Alt URL

[:2-7] Nelson DL, Lehninger AL, Cox MM. Principles of Biochemistry. New York: W.H. Freeman. 2013. ISBN 978-1-4292-3414-6.

[8] Ramsey KM, Marcheva B, Kohsaka A, Bass J. The clockwork of metabolism. Annual Review of Nutrition. 2007, 27: 219–40. PMID 17430084. doi:10.1146/annurev.nutr.27.061406.093546.

[9] Ramsey KM, Marcheva B, Kohsaka A, Bass J. The clockwork of metabolism. Annual Review of Nutrition. 2007, 27: 219–40. PMID 17430084. doi:10.1146/annurev.nutr.27.061406.093546.

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