Anaboliset vs kataboliset (solujen aineenvaihdunta): Määritelmä ja esimerkkejä

Solut ovat pienimpiä elollisia yksikköjä, joilla on kaikki elämään liittyvät ominaisuudet. Yksi näistä määrittelevistä ominaisuuksista on aineenvaihduntatai ympäristöstä kerättyjen molekyylien tai energian käyttö biokemiallisten reaktioiden suorittamiseksi, joita vaaditaan elossa pysymiseen ja lopulta lisääntymiseen.

Aineenvaihduntaprosessit, joita usein kutsutaan metabolisiksi reiteiksi, voidaan jakaa prosesseihin, jotka ovat anabolinentai joihin liittyy uusien molekyylien ja sellaisten molekyylien synteesi katabolinen, johon liittyy olemassa olevien molekyylien hajoaminen.

Puhekielellä anaboliset prosessit koskevat talon rakentamista ja esimerkiksi ikkunoiden ja kourut tarpeen mukaan, ja kataboliset prosessit koskevat kuluneiden tai rikkoutuneiden talonpalojen viemistä hillitä. Jos nämä tehdään yhdessä oikeassa tahdissa, talo tulee olemaan mahdollisimman vakaassa tilassa, mutta ei koskaan passiivisesti.

Solut ja niiden muodostamat kudokset ovat jatkuvasti "kaksisuuntaisia"

Tämä on ehkä ilmeisempää koko organismien tasolla: Jos poltat läpi glukoosi samalla kun sprintti kiinni koirallesi (katabolinen prosessi), edellisestä päivästä kädellesi leikattu paperi paranee edelleen (anabolinen prosessi). Mutta sama kahtiajako toimii yksittäisissä soluissa.

Solureaktioita katalysoivat erityiset pallomaiset proteiinimolekyylit, joita kutsutaan entsyymit, jotka määritelmän mukaan osallistuvat kemiallisiin reaktioihin muuttamatta itseään lopulta. Ne nopeuttavat reaktioita huomattavasti - joskus yli tuhannen kertoimella - ja toimivat siten katalyytit.

Anaboliset reaktiot yleensä edellyttävät energian syöttämistä ja siksi endoterminen (löyhästi käännettynä "lämpö sisälle"). Tässä on järkeä; et voi kasvaa tai rakentaa lihaksia, ellet syö, ruoan saanti yleensä skaalautuu tietyn toiminnan intensiteettiin ja kestoon.

Kataboliset reaktiot on yleensä eksoterminen ("lämpö ulkopuolelle") ja vapauttaa energiaa, josta suurin osa solu valjastaa adenosiinitrifosfaatti (ATP) ja käytetään muihin aineenvaihduntaprosesseihin.

Kehon pääosat ja molekyylit, joita se tarvitsee polttoaineeksi sekä kudosten kasvuksi ja korvaamiseksi, koostuvat monomeerittai pienet toistuvat yksiköt suuremmassa kokonaisuudessa, nimeltään a polymeeri.

Nämä yksiköt voivat olla identtisiä, kuten glukoosimolekyylien kanssa, jotka on järjestetty varastointipolttoaineen pitkiin ketjuihin glykogeeni, tai ne voivat olla samanlaisia ​​ja tulla "makuiksi", kuten nukleiinihapot ja niitä muodostavat nukleotidit.

Kolme suurta makroravintoaine luokat makromolekyylit ihmisen ravitsemuksessa hiilihydraatit, proteiineja ja rasvat, jokainen koostuu omasta tyypistään monomeereistä.

Glukoosi on koko maapallon elämän perussubstraatti, ja jokainen elävä solu kykenee metabolisoimaan sen energiaksi. Kuten on todettu, glukoosimolekyylit voidaan liittää "ketjuihin" glykogeenin muodostamiseksi, jota ihmisillä esiintyy pääasiassa lihaksissa ja maksassa. Proteiinit koostuvat monomeereistä, jotka on vedetty 20 erilaisesta pussista aminohappoja.

Rasvat eivät ole polymeerejä, koska ne koostuvat kolmesta rasvahapot kytketty kolmen hiilen molekyylin "runkoon" glyseroli. Kun ne kasvavat tai kutistuvat, tämä tapahtuu lisäämällä tai poistamalla atomeja rasvahappoketjujen päihin, pikemminkin kuin iso kirjain "E", jossa pystysuora osa pysyy samankokoisena, mutta vaakapalkit vaihtelevat sisäänpäin pituus.

Harkitse, että sinulle annetaan laatikko rajoittamattoman kokoisia lelujen rakennuspalikoita. Monet ovat identtisiä paitsi väriltään; toiset ovat erikokoisia, mutta ne voidaan liittää toisiinsa; Toisten muiden ei ole tarkoitus muodostaa yhteyttä riippumatta valitsemastasi kokoonpanosta. Voit luoda identtisiä rakenteita, jotka sisältävät sanottuna kolmesta viiteen kappaletta, ja linkittää ne yhteen siten, että myös näiden rakenteiden risteykset ovat identtiset.

Tämä on käytännössä anabolista aineenvaihduntaa toiminnassa. Yksittäiset kolmen tai viiden lelukappaleen ryhmät edustavat "monomeerejä" ja lopputuote on analoginen "polymeeri." Ja soluissa entsyymit ohjaavat sen sijaan, että kätesi tekisivät kappaleiden yhteenlaskemisen prosessi. Molemmissa tapauksissa avainkysymys on energian syöttö monimutkaisempien (ja yleensä myös suurempien) molekyylien tuottamiseksi.

Esimerkkejä anabolisista prosesseista ovat proteiinisynteesin lisäksi glukoneogeneesi (glukoosin synteesi useista ylävirran substraateista), rasvahappojen, lipogeneesi (rasvojen synteesi rasvahapoista ja glyserolista) ja urea ja ketonirungot.

Suurimman osan ajasta kataboliset prosessit, yksittäisten reaktioiden tasolla, eivät ole vain vastaavat anaboliset reaktiot, jotka kulkevat päinvastoin, vaikka monet niistä ovat samat. Yleensä mukana ovat erilaiset entsyymit.

Esimerkiksi ensimmäinen askel sisään glykolyysi (glukoosin katabolia) on fosfaattiryhmän lisääminen glukoosiin entsyymin avulla heksokinaasi, jolloin muodostuu glukoosi-6-fosfaatti. Mutta glukoneogeneesin viimeinen vaihe, fosfaatin poisto glukoosi-6-fosfaatista glukoosin muodostamiseksi, katalysoidaan glukoosi-6-fosfataasilla.

Muut elimistössäsi käynnissä olevat tärkeät kataboliset prosessit ovat glykogenolyysi (glykogeenin hajoaminen lihaksessa tai maksassa), lipolyysi (rasvahappojen poisto glyserolista), beeta-hapetus (rasvahappojen "polttaminen") ja ketonien, proteiinien tai yksittäisten aminohappojen hajoaminen.

Kehon pitäminen sopusoinnussa sen tarpeiden kanssa reaaliajassa vaatii suurta reagointikykyä ja koordinaatiota. Anabolisten ja katabolisten reaktioiden nopeutta voidaan säätää vaihtelemalla solun tiettyyn osaan mobilisoidun entsyymin tai substraatin määrää tai palautteen esto, jossa tuotteen kertyminen merkitsee reaktiota ylävirtaan etenevän hitaammin.

Lisäksi ja mikä on tärkeää aineenvaihdunnan visuaalisen visualisoinnin näkökulmasta, substraatit yhdestä makroravintereitistä voidaan vaihtaa tarpeen mukaan toiseen.

Esimerkki tästä reittien integraatiosta on, että aminohapot alaniini ja glutamiini voivat proteiinien rakennuspalikoiden lisäksi myös päästä glukoneogeneesiin. Tätä varten heidän on päästettävä typpeään, jota kutsutut entsyymit käsittelevät transaminaasit.

• Glyseroli, lipolyysituote, voi myös päästä glukoneogeneesireitille, mikä on yksi tapa saada löyhässä mielessä sokeria rasvasta. Tähän mennessä ei kuitenkaan ole näyttöä siitä, että rasvahappojen hapettumistuotteet voivat päästä glukoneogeneesiin.

Fyysinen kunto on suuri yleisön huolenaihe maissa, joissa ihmisillä on usein ylellisyyttä vapaaehtoisesta liikunnasta.

Monet yleisimmistä tavoista on suunnattu voimakkaasti jonkin prosessin suuntaan, kuten painonnostaminen lihasmassan rakentamiseksi (anaboliset harjoituksia) tai elliptisen kunto-ohjaimen tai juoksumaton käyttämistä "sydämeen" ja laihan tai rasvaisen ruumiinpainon (tai ruumiinpainon) irtoamista laihtumiseen (katabolinen harjoitukset).
Yksi esimerkki molemmista järjestelmistä toiminnassa on maratonin juoksija, joka valmistautuu 42,2 kilometrin (26,2 mailin) ​​kilpailuun ja juoksi sitä. Viikkoa aikaisemmin monet ihmiset lataavat tarkoituksellisesti runsaasti hiilihydraatteja sisältäviä ruokia lepäämään vaivaa varten.

Päivittäisen juoksuharjoittelun ja kataboloidun polttoaineen jatkuvan tarpeen vuoksi näiden urheilijoiden taso on korkea glykogeenisyntaasin entsyymin aktiivisuus, mikä antaa heidän lihaksilleen ja maksalleen mahdollisuuden syntetisoida glykogeenia epätavallisella tavalla ahneus.

Maratonin aikana tämä glykogeeni muuttuu glukoosiksi, jotta juoksija saa virtaa tuntikausia pitkin, vaikka nämäkin urheilijat ottavat tyypillisesti glukoosilähteitä (esim. urheilujuomat) koko tapahtuman ajan estääkseen "lyömisen seinä. "

• Kehon kyvyttömyys tuottaa glukoosia rasvahapoista on syy siihen, että hiilihydraatteja pidetään kriittisinä korkean intensiteetin kestävä liikunta, koska rasvahappojen beeta-hapettuminen ei johda riittävään ATP: hen pysymään mukana aineenvaihdunnan tarpeet.