Anabolic vs Catabolic (Metabolisme Sel): Definisi & Contoh

Sel adalah unit terkecil dari makhluk hidup yang membanggakan semua sifat yang terkait dengan kehidupan. Salah satu karakteristik yang menentukan ini adalah metabolisme, atau penggunaan molekul atau energi yang dikumpulkan dari lingkungan untuk melakukan reaksi biokimia yang diperlukan untuk tetap hidup dan, pada akhirnya, bereproduksi.

Proses metabolisme, sering disebut jalur metabolisme, dapat dibagi menjadi: anabolik, atau yang melibatkan sintesis molekul baru, dan yang katabolik, yang melibatkan pemecahan molekul yang ada.

Bahasa sehari-hari, proses anabolik adalah tentang membangun rumah dan mengganti hal-hal seperti jendela dan selokan sesuai kebutuhan, dan proses katabolik adalah tentang mengambil bagian rumah yang aus atau rusak untuk mengekang. Jika ini dilakukan bersama-sama dengan kecepatan yang tepat, rumah akan ada dalam keadaan setenang mungkin, tetapi tidak pernah pasif.

Sel dan jaringan yang mereka bentuk terus mengalami "dua arah" metabolisme, yang berarti bahwa sementara beberapa hal mengalir ke arah anabolik, yang lain bergerak ke arah yang berlawanan.

Ini mungkin lebih jelas pada tingkat seluruh organisme: Jika Anda terbakar glukosa sambil berlari mengejar anjing Anda (proses katabolik), potongan kertas di tangan Anda dari hari sebelumnya terus sembuh (proses anabolik). Tetapi dikotomi yang sama sedang bekerja di sel-sel individual.

Reaksi seluler dikatalisis oleh molekul protein globular khusus yang disebut enzim, yang menurut definisi berpartisipasi dalam reaksi kimia tanpa diubah sendiri pada akhirnya. Mereka sangat mempercepat reaksi – kadang-kadang dengan faktor lebih dari seribu – dan dengan demikian berfungsi sebagai katalis.

Reaksi anabolik biasanya membutuhkan masukan energi dan oleh karena itu endotermik (Diterjemahkan secara longgar, "panas ke dalam"). Ini masuk akal; Anda tidak dapat menumbuhkan atau membentuk otot kecuali Anda makan, dengan asupan makanan Anda biasanya disesuaikan dengan intensitas dan durasi aktivitas tertentu.

Reaksi katabolik biasanya eksotermis ("panas ke luar") dan membebaskan energi, yang sebagian besar dimanfaatkan oleh sel dalam bentuk adenosin trifosfat (ATP) dan digunakan untuk proses metabolisme lainnya.

Elemen struktural utama tubuh dan molekul yang dibutuhkannya untuk bahan bakar ditambah pertumbuhan dan penggantian jaringan terdiri dari: monomer, atau unit berulang kecil dalam keseluruhan yang lebih besar, yang disebut a polimer.

Unit-unit ini mungkin identik, seperti molekul glukosa yang disusun menjadi rantai panjang bahan bakar penyimpanan glikogen, atau mereka mungkin serupa dan memiliki "rasa", seperti asam nukleat dan nukleotida yang menyusunnya.

Tiga besar makronutrien kelas dari makromolekul dalam nutrisi manusia, disebut karbohidrat, protein dan lemak, masing-masing terdiri dari jenis monomer mereka sendiri.

Glukosa adalah substrat dasar dari semua kehidupan di Bumi, dengan setiap sel hidup mampu memetabolismenya untuk energi. Sebagaimana dicatat, molekul glukosa dapat dihubungkan menjadi "rantai" untuk membentuk glikogen, yang pada manusia ditemukan terutama di otot dan hati. Protein terdiri dari monomer yang diambil dari kantong berisi 20 berbeda asam amino.

Lemak bukan polimer karena terdiri dari tiga asam lemak terkait dengan "tulang punggung" dari molekul tiga karbon gliserin. Ketika mereka tumbuh atau menyusut, ini terjadi melalui penambahan atau penghapusan atom ke ujung rantai asam lemak, agak seperti huruf kapital "E" dengan bagian vertikal tetap berukuran sama tetapi palang horizontal bervariasi dalam varying panjangnya.

Pertimbangkan untuk diberi sekotak blok bangunan mainan dengan ukuran tidak terbatas. Banyak yang identik kecuali warnanya; yang lain memiliki ukuran yang berbeda, tetapi dapat disatukan; yang lain tidak dimaksudkan untuk terhubung apa pun konfigurasi yang Anda pilih. Anda dapat membuat konstruksi identik yang mencakup katakanlah, tiga hingga lima bagian, dan hubungkan ini bersama sedemikian rupa sehingga persimpangan konstruksi ini juga identik.

Ini pada dasarnya adalah metabolisme anabolik yang sedang beraksi. Kelompok individu yang terdiri dari tiga hingga lima buah mainan mewakili "monomer" dan produk jadinya serupa dengan "polimer." Dan di dalam sel, alih-alih tangan Anda melakukan pekerjaan menyatukan potongan-potongan itu, enzim memandu proses. Dalam kedua kasus tersebut, aspek kuncinya adalah masukan energi untuk menghasilkan molekul dengan kompleksitas yang lebih besar (dan biasanya juga berukuran lebih besar).

Contoh proses anabolik termasuk, selain sintesis protein, glukoneogenesis (sintesis glukosa dari berbagai substrat hulu), sintesis asam lemak, lipogenesis (sintesis lemak dari asam lemak dan gliserol) dan pembentukan urea dan badan keton.

Sebagian besar waktu, proses katabolik, pada tingkat reaksi individu, bukan hanya reaksi anabolik yang sesuai yang berjalan secara terbalik, meskipun banyak dari mereka yang sama. Biasanya, enzim yang berbeda terlibat.

Misalnya, langkah pertama dalam glikolisis (katabolisme glukosa) adalah penambahan gugus fosfat ke glukosa, berkat enzim heksokinase, untuk membentuk glukosa-6-fosfat. Tetapi langkah terakhir dari glukoneogenesis, penghilangan fosfat dari glukosa-6-fosfat untuk membentuk glukosa, dikatalisis oleh glukosa-6-fosfatase.

Proses katabolik vital lainnya yang terjadi di tubuh Anda adalah glikogenolisis (pemecahan glikogen di otot atau hati), lipolisis (penghilangan asam lemak dari gliserol), beta-oksidasi ("pembakaran" asam lemak), dan degradasi keton, protein atau asam amino individu.

Menjaga tubuh selaras dengan kebutuhannya secara real time membutuhkan tingkat respons dan koordinasi yang tinggi. Laju reaksi anabolik dan katabolik dapat dikontrol dengan memvariasikan jumlah enzim atau substrat yang dimobilisasi ke bagian sel tertentu, atau dengan penghambatan umpan balik, di mana akumulasi produk menandakan reaksi ke hulu untuk berlangsung lebih lambat.

Juga, dan yang penting dari sudut pandang visualisasi metabolisme secara holistik, substrat dari satu jalur makronutrien dapat dialihkan ke jalur lain sesuai kebutuhan.

Contoh dari integrasi jalur ini adalah bahwa asam amino alanin dan glutamin, selain berfungsi sebagai bahan penyusun protein, juga dapat memasuki glukoneogenesis. Agar ini terjadi, mereka perlu melepaskan nitrogen mereka, yang ditangani oleh enzim yang disebut transaminase.

• Gliserol, produk lipolisis, juga dapat memasuki jalur glukoneogenesis, yang merupakan salah satu cara untuk mendapatkan gula dari lemak. Namun, sampai saat ini, tidak ada bukti bahwa produk oksidasi asam lemak dapat memasuki glukoneogenesis.

Kebugaran fisik merupakan perhatian publik utama di negara-negara di mana orang sering memiliki kemewahan olahraga opsional.

Banyak modalitas umum ditujukan kuat ke arah satu proses atau lainnya, seperti angkat beban untuk membangun massa otot (anabolic latihan) atau menggunakan pelatih elips atau treadmill untuk "cardio" dan menghilangkan massa tubuh tanpa lemak atau lemak (atau berat badan) untuk menurunkan berat badan (katabolik latihan).
Salah satu contoh dari kedua sistem yang sedang beraksi adalah pelari maraton yang bersiap untuk dan menjalankan lomba sejauh 42,2 km (26,2 mil). Seminggu sebelumnya, banyak orang dengan sengaja mengonsumsi makanan kaya karbohidrat sambil beristirahat.

Karena latihan lari harian mereka dan kebutuhan konstan untuk mengganti bahan bakar yang dikatabolisme, para atlet ini memiliki level tinggi aktivitas enzim glikogen sintase, yang memungkinkan otot dan hati mereka mensintesis glikogen dengan cara yang tidak biasa keinginan besar.

Selama maraton, glikogen ini diubah menjadi glukosa untuk memberi daya pada pelari selama berjam-jam, meskipun ini atlet biasanya mengambil sumber glukosa (misalnya, minuman olahraga) sepanjang acara juga untuk mencegah "memukul" dinding."

• Ketidakmampuan tubuh untuk menghasilkan glukosa dari asam lemak adalah alasan mengapa karbohidrat dianggap penting untuk latihan intensitas tinggi dan berkelanjutan, karena beta-oksidasi asam lemak tidak menghasilkan cukup ATP untuk mengimbangi kebutuhan metabolisme.