Biosyntesprocesser

Biosyntesprocesser är biokemiska steg där levande organismer omvandlar enklare föreningar till komplexa molekyler genom enzymatiska reaktioner. Processerna sker i celler och drivs av energi i form av ATP och reduktionsmedel som NADPH. De omfattar primär metabolism, som behövs för tillväxt, samt sekundär metabolism, som ofta ger försvars- eller signalsamband men inte är nödvändiga för överlevnad under standardförhållanden. Enzymer fungerar som katalysatorer och regleras av faktorer som näring, energi och genuttryck.

Primär metabolism omfattar syntes av byggstenar som aminosyror, nukleotider, lipider och kolhydrater samt deras nedbrytning. Sekundär metabolism innefattar specialiserade molekyler som alkaloider, terpenoider och polyketider hos olika organismer. Dessa föreningar används bland annat för försvar, kommunikation eller konkurrens.

Regleringen av biosyntesprocesser sker både på enzymnivå och på gennivå. Allosterisk reglering, feedbackinhibition och kontroll av genuttryck svarar på näringsstatus, energibalans och miljöförhållanden. Inom bioteknologi används metabolic engineering och cellodling för att öka produktionen av önskade föreningar, ofta genom omfördelning av metaboliska fluxer och överexpression av nyckelenzymer.

Användningar finns inom läkemedelsproduktion, livsmedelsnäringsämnen, enzymer och drivmedel i industriell skala. Metoder inkluderar i vivo biosyntes i mikroorganismer och växter samt cellfria biosyntesystem där enzymer bygger molekyler utanför celler. Utmaningar inkluderar avkastning, renhet och kostnader samt regler och säkerhetsaspekter vid kommersiell användning.