Anaboliniai ir kataboliniai (ląstelių metabolizmas): apibrėžimas ir pavyzdžiai

Ląstelės yra mažiausi gyvių vienetai, galintys pasigirti visomis su gyvenimu susijusiomis savybėmis. Viena iš šių apibrėžiančių savybių yra medžiagų apykaitaarba iš aplinkos surinktų molekulių ar energijos naudojimas biocheminėms reakcijoms, reikalingoms išlikti gyvoms ir galiausiai daugintis.

Metabolizmo procesus, dažnai vadinamus metabolizmo keliais, galima suskirstyti į tuos, kurie yra anaboliniaiarba kurie susiję su naujų molekulių ir tų, kurios yra, sinteze katabolinis, kurie susiję su esamų molekulių skaidymu.

Kalbant, anaboliniai procesai yra susiję su namo statybomis ir tokių dalykų, kaip langai, pakeitimu latakai, jei reikia, o kataboliniai procesai yra susiję su susidėvėjusių ar sulaužytų namo gabalų nuvedimu kelkraštį. Jei tai bus daroma suderinus tinkamu tempu, namas gyvuos kuo stabilesnėje būsenoje, tačiau niekada nebus pasyvus.

Ląstelės ir jų suformuoti audiniai nuolat „dvikryptiai“ medžiagų apykaita, tai reiškia, kad kai kurie dalykai teka anaboline kryptimi, kiti eina priešinga kryptimi.

Tai galbūt akivaizdžiau ištisų organizmų lygmeniu: jei jūs degate gliukozės spurtuodamas pasivyti savo šunį (katabolinis procesas), prieš dieną nupjautas ant rankos popierius toliau gyja (anabolinis procesas). Tačiau ta pati dichotomija veikia atskirose ląstelėse.

Ląstelių reakcijas katalizuoja specialios rutuliškos baltymo molekulės, vadinamos fermentai, kurie pagal apibrėžimą dalyvauja cheminėse reakcijose, galiausiai patys nepasikeitę. Jie labai pagreitina reakcijas - kartais gerokai daugiau nei tūkstantį kartų - ir taip veikia katalizatoriai.

Anabolinės reakcijos paprastai reikalauja energijos sąnaudų ir todėl yra endoterminis (laisvai išvertus, „šiluma į vidų“). Tai yra prasminga; Jūs negalite augti ar auginti raumenų, nebent valgote, o vartojamas maistas paprastai priklauso nuo tam tikros veiklos intensyvumo ir trukmės.

Katabolinės reakcijos paprastai yra egzoterminis („šiluma į išorę“) ir išlaisvina energiją, kurios didžiąją dalį ląstelė panaudoja adenozino trifosfatas (ATP) ir naudojami kitiems medžiagų apykaitos procesams.

Pagrindiniai kūno struktūriniai elementai ir molekulės, reikalingos kurui, audinių augimui ir pakeitimui monomeraiarba maži pasikartojantys vienetai didesnėje visumoje, vadinami a polimeras.

Šie vienetai gali būti identiški, kaip ir gliukozės molekulėms, išsidėsčiusioms į ilgas laikymo kuro grandines glikogenasarba jie gali būti panašūs ir turėti „skonių“, kaip ir nukleorūgštys ir juos sudarantys nukleotidai.

Trys pagrindiniai makroelementas klasių makromolekulės žmogaus mityboje, vadinamas angliavandeniai, baltymai ir riebalai, kiekvienas susideda iš savo tipo monomero.

Gliukozė yra pagrindinis visos Žemės gyvybės substratas, o kiekviena gyva ląstelė gali ją metabolizuoti energijai gauti. Kaip pažymėta, gliukozės molekules galima susieti su „grandinėmis“, kad susidarytų glikogenas, kuris žmonėms daugiausia randamas raumenyse ir kepenyse. Baltymai susideda iš monomerų, paimtų iš 20 skirtingų maišelių amino rūgštys.

Riebalai nėra polimerai, nes jie susideda iš trijų riebalų rūgštys susietas su trijų anglies molekulių „stuburu“ glicerolis. Kai jie auga arba mažėja, tai įvyksta pridedant arba pašalinant atomus riebalų rūgščių grandinės galuose, veikiau kaip didžiosios raidės „E“, kai vertikalioji dalis lieka to paties dydžio, tačiau horizontalios juostos skiriasi ilgio.

Apsvarstykite galimybę dovanoti neriboto dydžio žaislų statybinių blokų dėžutę. Daugelis yra identiški, išskyrus savo spalvą; kiti yra skirtingo dydžio, tačiau gali būti sujungti kartu; dar kiti nėra skirti prisijungti, kad ir kokia būtų jūsų pasirinkta konfigūracija. Galite sukurti identiškus konstruktus, apimančius, tarkime, nuo trijų iki penkių dalių, ir susieti juos taip, kad šių konstrukcijų sankryžos taip pat būtų identiškos.

Tai iš esmės yra anabolinis metabolizmas. Nuo 3 iki 5 žaislų atskirų grupių yra „monomerai“, o gatavas produktas yra analogiškas „polimeras“. Ląstelėse fermentai vadovauja ne tam, kad rankos atliktų gabalų sujungimo darbą procesą. Abiem atvejais pagrindinis aspektas yra energijos sąnaudos generuoti sudėtingesnes (ir paprastai didesnio dydžio) molekules.

Anabolinių procesų pavyzdžiai, be baltymų sintezės, yra gliukoneogenezė (gliukozės sintezė iš įvairių aukštupio substratų), riebalų rūgščių sintezė, lipogenezė (riebalų sintezė iš riebalų rūgščių ir glicerolio) ir formavimasis karbamidas ir ketoniniai kūnai.

Dažniausiai kataboliniai procesai atskirų reakcijų lygmeniu nėra tiesiog atitinkamos anabolinės reakcijos, vykstančios atvirkščiai, nors daugelis jų yra vienodos. Paprastai dalyvauja skirtingi fermentai.

Pavyzdžiui, pirmasis žingsnis glikolizė (gliukozės katabolizmas) yra fosfatų grupės pridėjimas prie gliukozės, sutinkant su fermentu heksokinazė, kad susidarytų gliukozės-6-fosfatas. Bet paskutinį gliukoneogenezės etapą, fosfato pašalinimą iš gliukozės-6-fosfato, kad susidarytų gliukozė, katalizuoja gliukozės-6-fosfatazė.

Kiti jūsų organizme vykstantys gyvybiškai svarbūs katabolizmo procesai yra glikogenolizė (glikogeno skaidymasis raumenyse ar kepenyse), lipolizė (riebalų rūgščių pašalinimas iš glicerolio), beta-oksidacija (riebalų rūgščių „deginimas“) ir ketonų, baltymų ar atskirų aminorūgščių skaidymas.

Norint, kad kūnas atitiktų jo poreikius realiuoju laiku, reikia didelio reagavimo ir koordinavimo laipsnio. Anabolinių ir katabolinių reakcijų greitį galima kontroliuoti keičiant fermento ar substrato kiekį, mobilizuotą tam tikroje ląstelės dalyje, arba grįžtamojo ryšio slopinimas, kuriame produkto kaupimasis signalizuoja reakciją prieš srovę, kad vyktų lėčiau.

Be to, kas svarbu metabolizmo vizualizavimo požiūriu, substratus iš vieno makroelemento kelio galima atstumti į kitą, jei reikia.

Šios kelių integracijos pavyzdys yra tas, kad aminorūgštys alaninas ir glutaminas, be baltymų statybinių blokų, taip pat gali patekti į gliukoneogenezę. Kad tai įvyktų, jie turi išmesti savo azotą, kurį tvarko vadinami fermentai transaminazės.

• Glicerolis, lipolizės produktas, taip pat gali patekti į gliukoneogenezės kelią, kuris yra vienas iš būdų laisva prasme gauti cukraus iš riebalų. Tačiau iki šiol nėra įrodymų, kad riebalų rūgščių oksidacijos produktai gali patekti į gliukoneogenezę.

Fizinis pasirengimas kelia didelį visuomenės susirūpinimą tose šalyse, kur žmonės dažnai mėgaujasi neprivaloma mankšta.

Daugelis įprastų būdų yra nukreipti vienokio ar kitokio proceso kryptimi, pavyzdžiui, svorio kilnojimas raumenų masės auginimui (anaboliniai pratimai) arba elipsinio treniruoklio ar bėgimo takelio naudojimas „kardio“ ir lieknos ar riebios kūno masės (arba kūno svorio) metimas svorio metimui (kataboliniai pratimai).
Vienas iš abiejų veikiančių sistemų pavyzdžių yra maratono bėgikas, besiruošiantis ir bėgantis 42,2 km (26,2 mylios) lenktynėms. Savaitę prieš tai daugelis žmonių tyčia krauna daug angliavandenių turinčio maisto, ilsėdamiesi dėl pastangų.

Dėl kasdienės bėgimo treniruotės ir nuolatinio poreikio pakeisti katabolizuotus degalus šie sportininkai turi aukštą lygį fermento glikogeno sintazės aktyvumo, kuris leidžia jų raumenims ir kepenims sintetinti glikogeną neįprastai aistringumas.

Maratono metu šis glikogenas paverčiamas gliukoze, kad bėgikas galėtų maitinti ištisas valandas, nors tai ir yra sportininkai paprastai renginio metu taip pat imasi gliukozės šaltinių (pvz., sportinių gėrimų), kad išvengtų „smūgio į sienos “.

• Kūno nesugebėjimas generuoti gliukozės iš riebalų rūgščių yra priežastis, dėl kurios angliavandeniai laikomi kritiniais didelio intensyvumo, ilgalaikis fizinis krūvis, nes dėl riebalų rūgščių beta-oksidacijos ATP nepakanka, kad būtų galima žengti koja kojon medžiagų apykaitos poreikiai.