Anabolizzanti vs catabolici (metabolismo cellulare): definizione ed esempi

Le cellule sono le più piccole unità degli esseri viventi che vantano tutte le proprietà associate alla vita. Una di queste caratteristiche distintive è metabolismo, o l'uso di molecole o energia raccolta dall'ambiente per eseguire le reazioni biochimiche necessarie per rimanere in vita e, infine, riprodursi.

I processi metabolici, spesso chiamati vie metaboliche, possono essere suddivisi in quelli che sono anabolico, o che comportano la sintesi di nuove molecole, e quelle che sono catabolico, che comportano la rottura delle molecole esistenti.

Colloquialmente, i processi anabolici riguardano la costruzione di una casa e la sostituzione di cose come finestre e grondaie, se necessario, e i processi catabolici riguardano il portare i pezzi logori o rotti della casa a frenare. Se questi vengono fatti di concerto al ritmo giusto, la casa esisterà in uno stato il più stabile possibile, ma mai passivamente.

Le cellule e i tessuti che formano sono continuamente "bidirezionali"

Questo è forse più evidente a livello di interi organismi: se stai bruciando glucosio mentre corri per raggiungere il tuo cane (processo catabolico), la carta tagliata sulla tua mano dal giorno prima continua a guarire (processo anabolico). Ma la stessa dicotomia è all'opera nelle singole cellule.

Le reazioni cellulari sono catalizzate da speciali molecole proteiche globulari chiamate enzimi, che per definizione partecipano alle reazioni chimiche senza essere modificati alla fine. Accelerano notevolmente le reazioni – a volte di un fattore ben oltre il migliaio – e quindi funzionano come catalizzatori.

Reazioni anabolizzanti di solito richiedono un apporto di energia e sono quindi Endotermico (tradotto liberamente, "calore verso l'interno"). Questo ha senso; non puoi crescere o costruire muscoli se non mangi, con l'assunzione di cibo che di solito si adatta all'intensità e alla durata di una determinata attività.

Reazioni cataboliche sono di solito esotermico ("calore verso l'esterno") e liberare energia, gran parte della quale viene imbrigliata dalla cellula sotto forma di adenosina trifosfato (ATP) e utilizzato per altri processi metabolici.

I principali elementi strutturali del corpo e le molecole necessarie per il carburante più la crescita e la sostituzione dei tessuti sono composti da are monomeri, o piccole unità ripetitive all'interno di un insieme più grande, chiamate a polimero.

Queste unità possono essere identiche, come con le molecole di glucosio disposte in lunghe catene del combustibile di stoccaggio glicogeno, oppure possono essere simili e venire in "sapori", come con acidi nucleici e i nucleotidi che li compongono.

I tre maggiori macronutrienti classi di macromolecole nella nutrizione umana, chiamato carboidrati, proteine e grassi, ciascuno costituito dal proprio tipo di monomero.

Il glucosio è il substrato fondamentale di tutta la vita sulla Terra, con ogni cellula vivente in grado di metabolizzarlo per produrre energia. Come notato, le molecole di glucosio possono essere collegate in "catene" per formare il glicogeno, che nell'uomo si trova principalmente nei muscoli e nel fegato. Le proteine ​​sono costituite da monomeri estratti da un grab-bag di 20 differenti aminoacidi.

I grassi non sono polimeri perché sono costituiti da tre acidi grassi legato a una "spina dorsale" della molecola a tre atomi di carbonio glicerolo. Quando crescono o si restringono, ciò avviene tramite l'aggiunta o la rimozione di atomi alle estremità delle catene di acidi grassi, piuttosto come una "E" maiuscola con la parte verticale che rimane della stessa dimensione ma le barre orizzontali che variano in lunghezza.

Considera di ricevere una scatola di mattoncini giocattolo di dimensioni illimitate. Molti sono identici tranne che nel colore; altri sono di dimensioni diverse, ma possono essere uniti tra loro; altri ancora non sono destinati a connettersi, indipendentemente dalla configurazione selezionata. Puoi creare costrutti identici che includono, ad esempio, da tre a cinque pezzi e collegarli insieme in modo tale che anche le giunzioni di questi costrutti siano identiche.

Questo è essenzialmente il metabolismo anabolico in azione. I singoli gruppi da tre a cinque pezzi del giocattolo rappresentano "monomeri" e il prodotto finito è analogo a "polimero." E nelle cellule, invece delle tue mani che fanno il lavoro di mettere insieme i pezzi, gli enzimi guidano il processi. In entrambi i casi, l'aspetto chiave è un input di energia per generare molecole di maggiore complessità (e solitamente anche di dimensioni maggiori).

Esempi di processi anabolici includono, oltre alla sintesi proteica, gluconeogenesi (la sintesi del glucosio da vari substrati a monte), la sintesi di acidi grassi, lipogenesi (la sintesi dei grassi da acidi grassi e glicerolo) e la formazione di urea e corpi chetonici.

Il più delle volte, i processi catabolici, a livello di reazioni individuali, non sono semplicemente le corrispondenti reazioni anaboliche eseguite al contrario, sebbene molte di esse siano le stesse. Di solito, sono coinvolti diversi enzimi.

Ad esempio, il primo passo in glicolisi (il catabolismo del glucosio) è l'aggiunta di un gruppo fosfato al glucosio, per gentile concessione dell'enzima esochinasi, per formare glucosio-6-fosfato. Ma la fase finale della gluconeogenesi, la rimozione del fosfato dal glucosio-6-fosfato per formare il glucosio, è catalizzata dalla glucosio-6-fosfatasi.

Altri processi catabolici vitali in corso nel tuo corpo sono glicogenolisi (la degradazione del glicogeno nei muscoli o nel fegato), lipolisi (la rimozione degli acidi grassi dal glicerolo), beta-ossidazione (la "combustione" degli acidi grassi), e la degradazione di chetoni, proteine ​​o singoli amminoacidi.

Mantenere il corpo in sintonia con le sue esigenze in tempo reale richiede un alto grado di reattività e coordinazione. Le velocità delle reazioni anaboliche e cataboliche possono essere controllate variando la quantità di enzima o substrato mobilitato in una data parte della cellula, o inibizione del feedback, in cui l'accumulo di un prodotto segnala alla reazione a monte di procedere più lentamente.

Inoltre, e soprattutto dal punto di vista della visualizzazione olistica del metabolismo, i substrati di un percorso di macronutrienti possono essere deviati in quello di un altro, se necessario.

Un esempio di questa integrazione di percorsi è che gli amminoacidi alanina e glutammina, oltre a fungere da elementi costitutivi delle proteine, possono anche entrare nella gluconeogenesi. Perché ciò accada, hanno bisogno di liberare il loro azoto, che viene gestito da enzimi chiamati transaminasi.

• Il glicerolo, un prodotto della lipolisi, può anche entrare nella via della gluconeogenesi, che è un modo per ottenere, in senso lato, lo zucchero dal grasso. Ad oggi, tuttavia, non ci sono prove che i prodotti dell'ossidazione degli acidi grassi possano entrare nella gluconeogenesi.

L'idoneità fisica è una delle principali preoccupazioni pubbliche nei paesi in cui le persone spesso possono concedersi il lusso dell'esercizio facoltativo.

Molte delle modalità comuni sono fortemente orientate nella direzione di un processo o di un altro, come il sollevamento pesi per costruire massa muscolare (anabolizzanti esercizi) o utilizzando un trainer ellittico o un tapis roulant per il "cardio" e la perdita di massa corporea magra o grassa (o peso corporeo) per la perdita di peso (catabolico esercizi).
Un esempio di entrambi i sistemi in azione è un maratoneta che si prepara e corre per una gara di 42,2 km (26,2 miglia). La settimana prima, molte persone si caricano intenzionalmente di cibi ricchi di carboidrati mentre si riposano per lo sforzo.

A causa del loro allenamento quotidiano di corsa e della costante necessità di sostituire il carburante catabolizzato, questi atleti hanno livelli elevati di attività dell'enzima glicogeno sintasi, che consente ai muscoli e al fegato di sintetizzare il glicogeno con insolito avidità.

Durante la maratona, questo glicogeno viene convertito in glucosio per alimentare il corridore per ore e ore, anche se questi gli atleti in genere assumono fonti di glucosio (ad es. Bevande sportive) durante l'evento anche per prevenire "colpire il parete."

• L'incapacità del corpo di generare glucosio dagli acidi grassi è la ragione per cui i carboidrati sono considerati critici per esercizio ad alta intensità e prolungato, poiché la beta-ossidazione degli acidi grassi non produce abbastanza ATP per stare al passo con esigenze metaboliche.