La biosíntesis es un proceso catalizado por enzimas de varios pasos en el que los sustratos se convierten en productos más complejos en los organismos vivos. En la biosíntesis, los compuestos simples se modifican, se convierten en otros compuestos o se unen para formar macromoléculas . Este proceso a menudo consta de vías metabólicas . Algunas de estas vías biosintéticas están ubicadas dentro de un solo orgánulo celular , mientras que otras involucran enzimas que están ubicadas dentro de múltiples orgánulos celulares. Ejemplos de estas rutas biosintéticas incluyen la producción de componentes de membrana lipídica y nucleótidos .. La biosíntesis suele ser sinónimo de anabolismo .
Los elementos necesarios para la biosíntesis incluyen: compuestos precursores , energía química (p. ej ., ATP ) y enzimas catalíticas que pueden requerir coenzimas (p. ej ., NADH , NADPH ). Estos elementos crean monómeros , los componentes básicos de las macromoléculas. Algunas macromoléculas biológicas importantes incluyen: proteínas , que se componen de monómeros de aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos , y moléculas de ADN , que se componen de nucleótidos unidos mediante enlaces fosfodiéster .
La biosíntesis ocurre debido a una serie de reacciones químicas. Para que estas reacciones se lleven a cabo son necesarios los siguientes elementos: [1]
Muchas macromoléculas complejas se sintetizan en un patrón de estructuras simples y repetidas. [4] Por ejemplo, las estructuras más simples de los lípidos son los ácidos grasos . Los ácidos grasos son derivados de hidrocarburos ; contienen una "cabeza" de grupo carboxilo y una "cola" de cadena de hidrocarburo. [4] Estos ácidos grasos crean componentes más grandes, que a su vez incorporan interacciones no covalentes para formar la bicapa lipídica. [4] Las cadenas de ácidos grasos se encuentran en dos componentes principales de los lípidos de membrana: fosfolípidos y esfingolípidos . Un tercer componente importante de la membrana, el colesterol , no contiene estas unidades de ácidos grasos. [5]
La base de todas las biomembranas consiste en una estructura bicapa de fosfolípidos. [6] La molécula de fosfolípido es anfipática ; contiene una cabeza polar hidrófila y una cola no polar hidrófoba . [4] Las cabezas de fosfolípidos interactúan entre sí y con medios acuosos, mientras que las colas de hidrocarburos se orientan en el centro, lejos del agua. [7] Estas últimas interacciones impulsan la estructura bicapa que actúa como barrera para iones y moléculas. [8]
Hay varios tipos de fosfolípidos; en consecuencia, sus vías de síntesis difieren. Sin embargo, el primer paso en la síntesis de fosfolípidos implica la formación de fosfatidato o diacilglicerol 3-fosfato en el retículo endoplásmico y la membrana mitocondrial externa . [7] La vía de síntesis se encuentra a continuación: