ანაბოლური და კატაბოლური (უჯრედების მეტაბოლიზმი): განმარტება და მაგალითები

უჯრედები ცოცხალი არსების ყველაზე პატარა ერთეულია, რომლებიც თავს იწონებენ სიცოცხლესთან დაკავშირებული ყველა თვისებით. ერთ-ერთი ასეთი განმსაზღვრელი მახასიათებელია მეტაბოლიზმი, ან გარემოდან შეგროვებული მოლეკულების ან ენერგიის გამოყენება ბიოქიმიური რეაქციების განსახორციელებლად, რომლებიც საჭიროა ცოცხალი დარჩეს და, საბოლოოდ, გამრავდეს.

მეტაბოლური პროცესები, რომლებსაც ხშირად უწოდებენ მეტაბოლურ გზებს, შეიძლება დავყოთ მათში, რომლებიც არიან ანაბოლური, ან რომლებიც გულისხმობს ახალი მოლეკულების სინთეზს და მათ კატაბოლური, რაც გულისხმობს არსებული მოლეკულების დაშლას.

სასაუბროდ, ანაბოლური პროცესები ეხება სახლის აშენებას და შეცვლის ნივთებს, როგორიცაა ფანჯრები და საჭიროების შემთხვევაში ღარები და კატაბოლიკური პროცესები არის სახლის ნახმარი ან გატეხილი ნატეხების გადატანა ასალაგმად თუ ეს გაკეთდა შეთანხმებულად სწორი ტემპით, სახლი იარსებებს რაც შეიძლება სტაბილურ მდგომარეობაში, მაგრამ არასდროს პასიურად.

უჯრედები და მათ მიერ წარმოქმნილი ქსოვილები მუდმივად განიცდიან "ორმხრივ" მეტაბოლიზმი, რაც იმას ნიშნავს, რომ სანამ ზოგი რამ ანაბოლური მიმართულებით მიედინება, სხვები საპირისპირო მიმართულებით მიდიან.

ეს, ალბათ, უფრო აშკარაა მთელი ორგანიზმების დონეზე: თუ იწვავთ გლუკოზა თქვენი ძაღლის დასაჭერად სრიალის დროს (კატაბოლური პროცესი), წინა დღიდან თქვენს ხელზე დაჭრილი ქაღალდი აგრძელებს განკურნებას (ანაბოლური პროცესი). მაგრამ იგივე დიქოტომია მოქმედებს ცალკეულ უჯრედებში.

უჯრედული რეაქციები კატალიზდება სპეციალური გლობულური ცილის მოლეკულების მიერ, რომლებსაც ე.წ. ფერმენტები, რომლებიც განმარტებით მონაწილეობენ ქიმიურ რეაქციებში საბოლოოდ თვითონ არ შეცვლიან. ისინი მნიშვნელოვნად აჩქარებენ რეაქციებს - ზოგჯერ ათასზე მეტი ფაქტორით - და ამრიგად, ფუნქციონირებენ როგორც კატალიზატორები.

ანაბოლური რეაქციები ჩვეულებრივ მოითხოვს ენერგიის შეყვანას და, შესაბამისად, ენდოთერმული (თავისუფლად თარგმნილია, "სითბო შიგნით"). ამას აქვს აზრი; თქვენ არ შეგიძლიათ გაიზარდოთ ან ააშენოთ კუნთი, თუ არ ჭამთ, თქვენი საკვების მიღება ჩვეულებრივ ზრდის მოცემული აქტივობის ინტენსივობასა და ხანგრძლივობას.

კატაბოლური რეაქციები ჩვეულებრივ ეგზოთერმული ("სითბო გარედან") და ენერგიის გამოთავისუფლება, რომლის დიდ ნაწილს უჯრედი აითვისებს სახით ადენოზინტრიფოსფატი (ATP) და გამოიყენება სხვა მეტაბოლური პროცესებისთვის.

სხეულის ძირითადი სტრუქტურული ელემენტები და მოლეკულები, რაც მას საწვავისთვის სჭირდება, პლუს ქსოვილის ზრდა და ჩანაცვლება შედგება მონომერები, ან მცირე გამეორებადი ერთეულები უფრო დიდ მთლიანობაში, ე.წ. პოლიმერი.

ეს ერთეულები შეიძლება იყოს იდენტური, ისევე როგორც გლუკოზის მოლეკულები, რომლებიც განლაგებულია შენახვის საწვავის გრძელ ჯაჭვებში გლიკოგენი, ან შეიძლება მსგავსი იყოს და "არომატით" გამოირჩეოდეს ნუკლეინის მჟავა და ნუკლეოტიდები, რომლებიც ქმნიან მათ.

სამი ძირითადი მაკროელემენტი კლასების მაკრომოლეკულები ადამიანის კვებაში, ე.წ. ნახშირწყლები, ცილები და ცხიმები, თითოეული შედგება საკუთარი ტიპის მონომერისგან.

გლუკოზა დედამიწაზე მთელი ცხოვრების ფუნდამენტური სუბსტრატია, ყველა ცოცხალ უჯრედს შეუძლია მისი მეტაბოლიზირება ენერგიისთვის. როგორც აღინიშნა, გლუკოზის მოლეკულები შეიძლება დაუკავშირდეს "ჯაჭვებს" და წარმოქმნას გლიკოგენი, რომელიც ადამიანებში ძირითადად კუნთებსა და ღვიძლში გვხვდება. პროტეინები შედგება მონომერებისგან, რომლებიც 20 სხვადასხვა ზომის ჩანთადან არის გამოყვანილი ამინომჟავების.

ცხიმები არ არის პოლიმერები, რადგან ისინი შედგება სამი ცხიმოვანი მჟავები უკავშირდება სამ ნახშირბადის მოლეკულის "ხერხემალს" გლიცეროლი. როდესაც ისინი იზრდებიან ან იკუმშებიან, ეს ხდება ცხიმოვანი მჟავების ჯაჭვების ბოლოებზე ატომების დამატების ან მოხსნის გზით, უფრო მეტიც, როგორც კაპიტალი "E", ვერტიკალური ნაწილი იგივე ზომით რჩება, მაგრამ ჰორიზონტალური ზოლები განსხვავდება სიგრძე

გაითვალისწინეთ შეუზღუდავი ზომის სათამაშოების სამშენებლო ბლოკების ყუთი. ბევრი იდენტურია, გარდა მათი ფერისა; სხვები სხვადასხვა ზომისაა, მაგრამ მათი გაერთიანება შესაძლებელია; სხვები არ აპირებენ დაკავშირებას, არ აქვს მნიშვნელობა რა კონფიგურაციას აირჩევთ. თქვენ შეგიძლიათ შექმნათ იდენტური კონსტრუქციები, რომლებიც მოიცავს ვთქვათ, სამ-ხუთ ნაწილად და დააკავშირებთ მათ ისე, რომ ამ კონსტრუქციების კვანძებიც იდენტურია.

ეს არსებითად ანაბოლური მეტაბოლიზმი მოქმედებაშია. ინდივიდუალური ჯგუფები სამიდან ხუთ სათამაშო ნაწილად წარმოადგენს "მონომერებს" და მზა პროდუქტი ანალოგიურია "პოლიმერი". უჯრედებში, ნაცვლად იმისა, რომ თქვენი ხელები ასრულებდეს ნაწილების აწყობას, ფერმენტები ხელმძღვანელობენ პროცესი ორივე შემთხვევაში, ძირითადი ასპექტი წარმოადგენს ენერგიის შეტანას უფრო მეტი სირთულის (და, როგორც წესი, უფრო დიდი ზომის) მოლეკულების წარმოქმნისთვის.

ანაბოლური პროცესების მაგალითებია ცილების სინთეზის გარდა გლუკონეოგენეზი (გლუკოზის სინთეზი სხვადასხვა ზედა სუბსტრატიდან), ცხიმოვანი მჟავების სინთეზი, ლიპოგენეზი (ცხიმოვანი მჟავებისა და გლიცერინისგან ცხიმების სინთეზი) და წარმოქმნა შარდოვანა და კეტონის სხეულები.

უმეტესად, კატაბოლური პროცესები, ინდივიდუალური რეაქციების დონეზე, არ არის მხოლოდ ანაბოლური რეაქციები, რომლებიც პირიქით მიმდინარეობს, თუმცა ბევრი მათგანი იგივეა. ჩვეულებრივ, სხვადასხვა ფერმენტები მონაწილეობენ.

მაგალითად, პირველი ნაბიჯი გლიკოლიზი (გლუკოზის კატაბოლიზმი) არის ფოსფატის ჯგუფის დამატება გლუკოზაში, ფერმენტის თავაზიანობა ჰექსოკინაზა, გლუკოზა-6-ფოსფატის შესაქმნელად. მაგრამ გლუკონეოგენეზის საბოლოო ეტაპი, გლუკოზა-6-ფოსფატიდან ფოსფატის მოცილება გლუკოზის წარმოქმნის მიზნით, კატალიზირებულია გლუკოზა-6-ფოსფატაზის მიერ.

თქვენს ორგანიზმში მიმდინარე სხვა სასიცოცხლო კატაბოლური პროცესებია გლიკოგენოლიზი (კუნთებში ან ღვიძლში გლიკოგენის დაშლა), ლიპოლიზი (გლიცერინიდან ცხიმოვანი მჟავების მოცილება), ბეტა-ჟანგვა (ცხიმოვანი მჟავების "წვა") და კეტონების, ცილების ან ცალკეული ამინომჟავების დეგრადაცია.

სხეულის რეალურ დროში მის საჭიროებებთან შესაბამისობაში მოყვანა მოითხოვს რეაგირებისა და კოორდინაციის მაღალ ხარისხს. ანაბოლური და კატაბოლური რეაქციების სიჩქარე შეიძლება კონტროლდეს უჯრედის მოცემულ ნაწილში მობილიზებული ფერმენტის ან სუბსტრატის რაოდენობის შეცვლით, ან უკუკავშირის დათრგუნვა, რომელშიც პროდუქტის დაგროვება სიგნალს აძლევს რეაქციას დინების მიმართულებით უფრო ნელა მიმდინარეობისკენ.

ასევე, რაც მთავარია მეტაბოლიზმის ჰოლისტიკური ვიზუალიზაციის თვალსაზრისით, სუბსტრატები ერთი მაკროელემენტის გზიდან შეიძლება გადავიდეს სხვაში, თუ საჭიროა.

გზების ამ ინტეგრაციის მაგალითია ის, რომ ამინომჟავები ალანინს და გლუტამინს, გარდა იმისა, რომ ემსახურებიან პროტეინების საშენ მასალას, ასევე შეუძლიათ შევიდნენ გლუკონეოგენეზში. ამისათვის მათ უნდა დაანგრიონ აზოტი, რომელსაც ამუშავებენ ფერმენტები, რომლებსაც ე.წ. ტრანსამინაზები.

• გლიცერინს, ლიპოლიზის პროდუქტს, ასევე შეუძლია შეაღწიოს გლუკონეოგენეზის გზაზე, რაც არის ერთი გზა, ფხვიერი გაგებით, შაქრის მიღებიდან ცხიმიდან. დღემდე არ არსებობს არანაირი მტკიცებულება იმისა, რომ ცხიმოვანი მჟავის დაჟანგვის პროდუქტებს შეუძლიათ შევიდნენ გლუკონეოგენეზში.

ფიზიკური ფიტნეს არის საზოგადოების მთავარი საზრუნავი იმ ქვეყნებში, სადაც ადამიანებს ხშირად აქვთ არჩევითი ვარჯიშის ფუფუნება.

ბევრი ჩვეულებრივი მოდალობა მიზნად ისახავს ამა თუ იმ პროცესის მიმართულებით, როგორიცაა წონის აწევა კუნთოვანი მასის ასაშენებლად (ანაბოლური ვარჯიშები) ან ელიფსური მწვრთნელის ან სარბენი ბილიკის გამოყენება "კარდიოზე" და სხეულის ცხიმიანი ან ცხიმოვანი მასის (ან სხეულის წონის) დასაღებად წონის დაკლებისთვის (კატაბოლიკური სავარჯიშოები).
მოქმედების ორივე სისტემის ერთ-ერთი მაგალითია მარათონის მორბენალი, რომელიც ემზადება და აწარმოებს 42.2 კმ (26.2 მილის) რბოლას. ერთი კვირით ადრე, ბევრი ადამიანი განზრახ იტვირთება ნახშირწყლებით მდიდარ საკვებზე, როდესაც ძალისხმევას ისვენებს.

ყოველდღიური სავარჯიშო ტრენინგისა და კატაბოლიზებული საწვავის შეცვლის მუდმივი საჭიროების გამო, ამ სპორტსმენებს აქვთ მაღალი დონე გლიკოგენ სინტაზას ფერმენტის აქტივობა, რაც საშუალებას აძლევს მათ კუნთებსა და ღვიძლს გლიკოგენის უჩვეულო სინთეზირება სიხალისე.

მარათონის განმავლობაში, ეს გლიკოგენი გარდაიქმნება გლუკოზად, რომ ენერგიით იკვებოს საათობით, თუმცა ეს როგორც წესი, სპორტსმენები ღებულობენ გლუკოზის წყაროებს (მაგალითად, სპორტული სასმელები) მთელი ღონისძიების განმავლობაში, რათა არ მოხდეს მასზე დარტყმა კედელი ”.

• სხეულის უუნარობა ცხიმოვანი მჟავებისგან გლუკოზის წარმოქმნის მიზეზია ნახშირწყლები კრიტიკულად მაღალი ინტენსივობის, მდგრადი ვარჯიში, რადგან ცხიმოვანი მჟავების ბეტა-დაჟანგვა არ იწვევს საკმარის ATP- ს, რათა თანხვედრაში იყოს მეტაბოლური საჭიროებები.