Anaboolsed vs kataboolsed (raku ainevahetus): määratlus ja näited

Rakud on väikseimad elusolendite ühikud, millel on kõik eluga seotud omadused. Üks neist määratlevatest omadustest on ainevahetusvõi keskkonnast kogutud molekulide või energia kasutamine elus püsimiseks ja lõpuks paljunemiseks vajalike biokeemiliste reaktsioonide läbiviimiseks.

Ainevahetusprotsesse, mida sageli nimetatakse metaboolseteks radadeks, võib jagada nendeks anaboolsedvõi mis hõlmavad uute ja nende molekulide sünteesi kataboolne, mis hõlmab olemasolevate molekulide lagundamist.

Kõnekeeles räägivad anaboolsed protsessid maja ehitamisest ja selliste asjade asendamisest nagu aknad ja vihmaveerennid vastavalt vajadusele ja kataboolsed protsessid on seotud kulunud või katkiste majaosade viimisega äärekivi. Kui neid tehakse koos sobivas tempos, eksisteerib maja võimalikult stabiilses olekus, kuid mitte kunagi passiivselt.

Rakud ja nende moodustuvad koed läbivad pidevalt "kahesuunalisi" ainevahetus, mis tähendab, et kui mõned asjad voolavad anaboolses suunas, siis teised lähevad vastupidises suunas.

See ilmneb ehk rohkem tervete organismide tasandil: kui te põete läbi glükoos koerale järele jõudmiseks sprintimise ajal (kataboolne protsess) paraneb eelmisel päeval teie käele lõigatud paber (anaboolne protsess). Kuid sama dihhotoomia on üksikute rakkude puhul.

Rakureaktsioone katalüüsivad spetsiaalsed kerakujulised valgumolekulid, mida nimetatakse ensüümid, mis definitsiooni järgi osalevad keemilistes reaktsioonides, ilma et neid lõpuks ise muudetaks. Need kiirendavad oluliselt reaktsioone - mõnikord isegi üle tuhande korra - ja toimivad seega katalüsaatorid.

Anaboolsed reaktsioonid tavaliselt vajavad sisend energiat ja seetõttu on endotermiline (lõdvalt tõlgituna "soojust seestpoolt"). See on mõistlik; te ei saa lihaseid kasvatada ega kasvatada, kui te ei söö, kusjuures teie toidukogused vastavad tavaliselt antud tegevuse intensiivsusele ja kestusele.

Kataboolsed reaktsioonid on tavaliselt eksotermiline ("soojus väljapoole") ja vabastavad energiat, millest rakk rakendab suure osa adenosiinitrifosfaat (ATP) ja kasutatakse teiste ainevahetusprotsesside jaoks.

Keha peamised struktuurielemendid ja molekulid, mida see kütuseks vajab, pluss kudede kasv ja asendamine monomeeridvõi väiksemad korduvad üksused suuremas tervikus, mida nimetatakse a polümeer.

Need ühikud võivad olla identsed nagu glükoosimolekulid, mis on paigutatud ladustamiskütuse pikkadesse ahelatesse glükogeenvõi võivad need olla sarnased ja olla "maitsestatud" nagu ka nukleiinhapped ja neid moodustavad nukleotiidid.

Kolm peamist makrotoitainet klassid makromolekulid inimese toitumises, nn süsivesikud, valgud ja rasvad, kumbki koosneb oma tüüpi monomeeridest.

Glükoos on kogu Maa elu põhisubstraat, kusjuures iga elus rakk suudab selle energiaks metaboliseerida. Nagu märgitud, võib glükoosimolekule siduda "ahelateks", moodustades glükogeeni, mida inimestel leidub peamiselt lihastes ja maksas. Valgud koosnevad monomeeridest, mis on saadud 20 erinevast kotist aminohapped.

Rasvad ei ole polümeerid, kuna need koosnevad kolmest rasvhapped seotud kolme süsiniku molekuli "selgrooga" glütserool. Kui need kasvavad või kahanevad, toimub see aatomite lisamise või eemaldamise teel rasvhapete ahelate otstesse, pigem nagu suurtäht "E", mille vertikaalne osa jääb sama suureks, kuid horisontaalsed ribad varieeruvad pikkus.

Kaaluge, kui teile antakse karp piiramatu suurusega mänguasjade ehitusplokkidest. Paljud on identsed, välja arvatud nende värv; teised on erineva suurusega, kuid neid saab omavahel ühendada; teised pole mõeldud ühendamiseks, olenemata valitud konfiguratsioonist. Saate luua identsed konstruktsioonid, mis sisaldavad näiteks kolme kuni viit tükki, ja siduda need omavahel nii, et ka nende konstruktsioonide ristmikud oleksid identsed.

See on sisuliselt anaboolne ainevahetus toimides. Kolmest kuni viiest mänguasjaosast koosnevad üksikud rühmad tähistavad "monomeere" ja valmistoode on analoogne "polümeer". Rakkudes juhivad ensüümid selle asemel, et teie käed tükke kokku paneksid protsess. Mõlemal juhul on võtmetähtsusega energia sisend suurema keerukusega (ja tavaliselt ka suurema) molekulide genereerimiseks.

Anaboolsete protsesside näited hõlmavad lisaks valgusünteesile ka glükoneogenees (glükoosi süntees erinevatest ülesvoolu substraatidest), rasvhapete süntees, lipogenees (rasvade süntees rasvhapetest ja glütseroolist) ja karbamiid ja ketokehad.

Enamasti ei ole kataboolsed protsessid individuaalsete reaktsioonide tasandil lihtsalt vastavad anaboolsed reaktsioonid, mis toimuvad vastupidi, kuigi paljud neist on samad. Tavaliselt on kaasatud erinevad ensüümid.

Näiteks esimene samm sisse glükolüüs (glükoosi katabolism) on ensüümi nõusolekul glükoosile fosfaatrühma lisamine heksokinaas, et moodustada glükoos-6-fosfaat. Kuid glükoneogeneesi viimane etapp, fosfaadi eemaldamine glükoos-6-fosfaadist glükoosi moodustamiseks, katalüüsitakse glükoos-6-fosfataasiga.

Muud teie kehas toimuvad elutähtsad kataboolsed protsessid on glükogenolüüs (glükogeeni lagunemine lihastes või maksas), lipolüüs (rasvhapete eemaldamine glütseroolist), beeta-oksüdeerumine (rasvhapete "põletamine") ja ketoonide, valkude või üksikute aminohapete lagunemine.

Keha reaalajas kooskõlastamine tema vajadustega nõuab kõrget reageerimisvõimet ja koordinatsiooni. Anaboolsete ja kataboolsete reaktsioonide kiirust saab kontrollida, muutes ensüümi või substraadi kogust, mis on mobiliseeritud raku teatud ossa, või tagasiside pärssimine, mille korral toote kogunemine annab märku reaktsioonist ülesvoolu, et kulgeda aeglasemalt.

Ja mis on ainevahetuse tervikliku visualiseerimise seisukohast oluline, saab vajaduse korral ühest makrotoitainete rajast pärit substraate maneerida teise omadeks.

Radade integreerimise näide on see, et aminohapped alaniin ja glutamiin võivad lisaks valkude ehituskividena toimida ka glükoneogeneesi. Selle juhtumiseks peavad nad valama oma lämmastiku, mida käitlevad nn ensüümid transaminaasid.

• Glütserool, lipolüüsi produkt, võib siseneda ka glükoneogeneesi rajale, mis on üks võimalus vabas mõttes rasvast suhkrut saada. Siiani pole aga tõendeid selle kohta, et rasvhapete oksüdeerumise saadused võivad sattuda glükoneogeneesi.

Füüsiline vorm on avalikkuse jaoks suur probleem, kus inimestel on sageli valikuliste treeningute luksus.

Paljud levinumad viisid on suunatud kindlalt ühe või teise protsessi suunas, näiteks raskuste tõstmine lihasmassi suurendamiseks (anaboolsed harjutused) või elliptilise treeneri või jooksulindi kasutamine "südame" jaoks ja rasvase või rasvase kehamassi (või kehakaalu) heitmine kehakaalu langetamiseks (kataboolne harjutused).
Üks näide mõlema süsteemi toimimisest on maratonijooksja, kes valmistub 42,2 km (26,2 miili) jooksuks. Nädal enne seda laadivad paljud inimesed tahtlikult süsivesikuterikkaid toite, samal ajal pingutades.

Tänu nende igapäevastele jooksutreeningutele ja kataboliseeritud kütuse asendamise pidevale vajadusele on nende sportlaste tase kõrge ensüümi glükogeeni süntaasi aktiivsus, mis võimaldab nende lihastel ja maksal sünteesida glükogeeni ebatavaliselt innukus.

Maratoni ajal muundatakse see glükogeen glükoosiks, et voolata jooksjat tundide kaupa, kuigi needki sportlased võtavad kogu ürituse vältel tavaliselt ka glükoosiallikaid (nt spordijoogid), et vältida "löömist" sein. "

• Keha võimetus rasvhapetest glükoosi toota on põhjus, miks süsivesikuid peetakse kriitiliseks kõrge intensiivsusega, pidev treening, kuna rasvhapete beetaoksüdeerimisel ei teki piisavalt ATP-d, millega tempot pidada ainevahetusvajadused.