אנבוליים לעומת קטבוליים (מטבוליזם של תאים): הגדרה ודוגמאות

תאים הם היחידות הקטנות ביותר של יצורי חיים המתהדרות בכל המאפיינים הקשורים לחיים. אחד המאפיינים המגדירים הללו הוא חילוף חומרים, או שימוש במולקולות או אנרגיה שנאספה מהסביבה לצורך ביצוע התגובות הביוכימיות הנדרשות כדי להישאר בחיים ובסופו של דבר להתרבות.

ניתן לחלק תהליכים מטבוליים, המכונים לעיתים קרובות מסלולים מטבוליים, לאלה שהם אנבוליים, או שכוללים סינתזה של מולקולות חדשות, ואלה שיש קטבולית, הכוללים פירוק מולקולות קיימות.

באופן כללי, תהליכים אנבוליים עוסקים בבניית בית והחלפת דברים כמו חלונות ו מרזבים לפי הצורך, ותהליכים קטבוליים נוגעים לקחת חתיכות שחוקות או שבורות של הבית לְרַסֵן. אם אלה נעשים בקונצרט בקצב הנכון, הבית יתקיים במצב יציב ככל האפשר, אך לעולם לא באופן פסיבי.

התאים והרקמות שהם יוצרים עוברים ללא הרף "דו כיוונית" חילוף חומרים, כלומר בעוד דברים מסוימים זורמים לכיוון אנאבולי, אחרים הולכים בכיוון ההפוך.

זה אולי ניכר יותר ברמה של אורגניזמים שלמים: אם אתה נשרף גלוקוז תוך כדי ריצה רציפה כדי להדביק את כלבך (תהליך קטבולי), הנייר שנחתך על ידך מיום קודם ממשיך להחלים (תהליך אנאבולי). אך אותה דיכוטומיה פועלת בתאים בודדים.

תגובות תאיות מזרזות על ידי מולקולות חלבון כדוריות מיוחדות הנקראות אנזימים, אשר בהגדרה משתתפים בתגובות כימיות מבלי ששינו את עצמם בסופו של דבר. הם מזרזים מאוד את התגובות - לפעמים בגורם של יותר מאלף - וכך מתפקדים כ- זרזים.

תגובות אנבוליות בדרך כלל דורשים קלט של אנרגיה ולכן הם אנדותרמית (בתרגום חופשי, "חום מבפנים"). זה הגיוני; אינך יכול לגדול או לבנות שרירים אלא אם כן אתה אוכל, כאשר צריכת המזון שלך בדרך כלל משתנה לעוצמה ומשך הפעילות הנתונה.

תגובות קטבוליות הם בדרך כלל אקסותרמי ("חום כלפי חוץ") ולשחרר אנרגיה, שחלק גדול ממנה נרתם על ידי התא בצורה של אדנוזין טריפוספט (ATP) ומשמש לתהליכים מטבוליים אחרים.

היסודות המבניים העיקריים של הגוף והמולקולות שהוא זקוק לדלק בתוספת צמיחת רקמות והחלפתם מורכבים מונומרים, או יחידות חוזרות קטנות בתוך שלם גדול יותר, הנקרא a פּוֹלִימֵר.

יחידות אלו עשויות להיות זהות, כמו מולקולות הגלוקוז המסודרות בשרשראות ארוכות של דלק האחסון גליקוגן, או שהם עשויים להיות דומים ומגיעים ב"טעמים ", כמו עם חומצות גרעין והנוקלאוטידים המרכיבים אותם.

שלושת הגדולים חומר מזין שיעורים של מקרומולקולות בתזונת האדם, נקרא פחמימות, חלבונים ו שומניםכל אחד מהם מורכב מסוג מונומר משלו.

גלוקוז הוא המצע הבסיסי של כל החיים על פני כדור הארץ, כאשר כל תא חי מסוגל לחולל אותו לצורך אנרגיה. כאמור, ניתן לקשר מולקולות גלוקוז ל"שרשראות "ליצירת גליקוגן, שבבני אדם נמצא בעיקר בשרירים ובכבד. חלבונים מורכבים ממונומרים הנשאבים משקית אחיזה של 20 שונים חומצות אמינו.

שומנים אינם פולימרים מכיוון שהם מורכבים משלושה חומצות שומן מקושר ל"עמוד שדרה "של מולקולת שלוש הפחמן גליצרול. כאשר הם גדלים או מתכווצים, זה קורה באמצעות הוספה או הסרה של אטומים לקצות שרשראות חומצות השומן, אלא כמו "E" באותיות גדולות, כאשר החלק האנכי נשאר באותו הגודל, אך הסורגים האופקיים משתנים אורך.

שקול לתת לך קופסת אבני בניין לצעצועים בגודל בלתי מוגבל. רבים זהים למעט בצבעם; אחרים בגדלים שונים, אך ניתן לחברם יחד; עדיין אחרים לא נועדו להתחבר לא משנה התצורה שתבחר. אתה יכול ליצור מבנים זהים הכוללים אומרים, שלוש עד חמש חלקים ולקשר אותם יחד באופן שגם צמתים של מבנים אלה זהים.

זהו למעשה חילוף חומרים אנבוליים בפעולה. הקבוצות הבודדות של שלוש עד חמש חלקי צעצוע מייצגות "מונומרים" והמוצר המוגמר מקביל ל "פּוֹלִימֵר." ובתאים, במקום שהידיים שלך יעשו את העבודה של הרכבת החלקים, אנזימים מנחים את תהליך. בשני המקרים, ההיבט המרכזי הוא קלט של אנרגיה ליצירת מולקולות בעלות מורכבות גדולה יותר (ובדרך כלל גם גודל גדול יותר).

דוגמאות לתהליכים אנבוליים כוללים, בנוסף לסינתזת חלבון, גלוקונאוגנזה (סינתזת גלוקוז ממצעים שונים במעלה הזרם), סינתזה של חומצות שומן, ליפוגנזה (סינתזה של שומנים מחומצות שומן וגליצרול) והיווצרות אוריאה ו גופי קטון.

לרוב, תהליכים קטבוליים, ברמת התגובות האינדיבידואליות, אינם פשוט התגובות האנבוליות המתאימות המתנהלות לאחור, אם כי רבות מהן זהות. בדרך כלל מעורבים אנזימים שונים.

לדוגמא, השלב הראשון ב גליקוליזה (הקטבוליזם של הגלוקוז) הוא תוספת של קבוצת פוספט לגלוקוז, באדיבות האנזים הקסוקינאז, ליצירת גלוקוז -6-פוספט. אך השלב האחרון של גלוקונאוגנזה, הוצאת הפוספט מגלוקוז-6-פוספט ליצירת גלוקוז, מזרז על ידי גלוקוז -6-פוספטאז.

תהליכים קטבוליים חיוניים אחרים המתרחשים בגופך הם גליקוגנוליזה (פירוק הגליקוגן בשריר או בכבד), ליפוליזה (סילוק חומצות שומן מגליצרול), חמצון בטא ("שריפת" חומצות שומן), והתמוטטות קטונים, חלבונים או חומצות אמינו בודדות.

שמירת הגוף בהתאם לצרכיו בזמן אמת דורשת מידת תגובה גבוהה ותיאום. ניתן לשלוט על שיעורי התגובות האנאבוליות והקטבוליות על ידי שינוי בכמות האנזים או המצע המגויסים לחלק נתון בתא, או על ידי עיכוב משוב, שבו הצטברות של מוצר מסמנת את התגובה במעלה הזרם להמשיך לאט יותר.

כמו כן, וחשוב מנקודת המבט של הדמיית מטבוליזם באופן הוליסטי, ניתן להחליף מצעים ממסלול מקרונוטריאנטים אחד למסלול אחר לפי הצורך.

דוגמה לשילוב מסלולים זה היא כי חומצות האמינו אלנין וגלוטמין, בנוסף לשמש אבני הבניין של חלבונים, יכולות להיכנס גם לגלוקונאוגנזה. כדי שזה יקרה, הם צריכים להשיל את החנקן שלהם, המטופל על ידי אנזימים הנקראים טרנסמינאזות.

• גליצרול, תוצר של ליפוליזה, יכול גם להיכנס למסלול הגלוקונאוגנזה, שהוא דרך אחת, במובן הרופף, לקבל סוכר משומן. עם זאת, עד כה אין עדות לכך שמוצרים של חמצון חומצות שומן יכולים להיכנס לגלוקונאוגנזה.

כושר גופני הוא עניין ציבורי מרכזי במדינות בהן לעתים קרובות יש לאנשים מותרות של פעילות גופנית אופציונלית.

רבים מהאופנים הנפוצים מכוונים חזק לכיוון של תהליך כזה או אחר, כגון הרמת משקולות לבניית מסת שריר (אנבולית תרגילים) או שימוש במאמן אליפטי או בהליכון ל"קרדיו "והשלכת מסת גוף רזה או שומנית (או משקל גוף) לירידה במשקל (קטבולית תרגילים).
דוגמה אחת לשתי המערכות בפעולה היא רץ מרתון המתכונן למרוץ של 42.2 ק"מ (26.2 ק"מ). שבוע לפני כן אנשים רבים מעמיסים בכוונה מזון עשיר בפחמימות בזמן שהם נחים למאמץ.

בגלל אימוני הריצה היומיומיים והצורך התמידי להחליף דלק קטוללי, לספורטאים אלה יש רמות גבוהות של פעילות האנזים גליקוגן סינתאז, המאפשר לשרירים ולכבד שלהם לסנתז גליקוגן עם יוצא דופן התלהבות.

במהלך המרתון, גליקוגן זה מומר לגלוקוז כדי להניע את הרץ במשך שעות על גבי שעות, אם כי אלה ספורטאים בדרך כלל לוקחים מקורות גלוקוז (למשל, משקאות ספורט) לאורך כל האירוע, כדי למנוע "להכות את קִיר."

• חוסר היכולת של הגוף לייצר גלוקוז מחומצות שומן היא הסיבה לכך שפחמימות נחשבות קריטיות פעילות גופנית מתמשכת בעצימות גבוהה, מכיוון שחמצון בטא של חומצות שומן אינו גורם למספיק ATP כדי לעמוד בקצב צרכים מטבוליים.