Anabool versus katabool (celmetabolisme): definitie en voorbeelden

Cellen zijn de kleinste eenheden van levende wezens die beschikken over alle eigenschappen die met het leven te maken hebben. Een van deze bepalende kenmerken is: metabolismeof het gebruik van moleculen of energie uit de omgeving om de biochemische reacties uit te voeren die nodig zijn om in leven te blijven en zich uiteindelijk voort te planten.

Metabolische processen, vaak metabole routes genoemd, kunnen worden onderverdeeld in: anabool, of die betrekking hebben op de synthese van nieuwe moleculen, en die welke zijn katabolisch, waarbij de afbraak van bestaande moleculen betrokken is.

In de volksmond gaan anabole processen over het bouwen van een huis en het vervangen van dingen zoals ramen en dakgoten naar behoefte, en katabolische processen gaan over het meenemen van versleten of kapotte delen van het huis naar stoeprand. Als deze in het juiste tempo in overleg worden gedaan, zal het huis in een zo stabiel mogelijke staat bestaan, maar nooit passief.

Cellen en de weefsels die ze vormen ondergaan voortdurend "bidirectionele"

Dit is misschien duidelijker op het niveau van hele organismen: als je doorbrandt? glucose terwijl je sprint om je hond in te halen (katabool proces), blijft het papier dat je de dag ervoor in je hand hebt gesneden genezen (anabool proces). Maar dezelfde tweedeling is aan het werk in individuele cellen.

Cellulaire reacties worden gekatalyseerd door speciale bolvormige eiwitmoleculen die enzymen, die per definitie deelnemen aan chemische reacties zonder uiteindelijk zelf veranderd te worden. Ze versnellen reacties enorm – soms met een factor meer dan duizend – en functioneren dus als katalysatoren.

Anabole reacties vereisen meestal een inbreng van energie en zijn daarom endotherm (vrij vertaald, "warmte naar binnen"). Dit slaat ergens op; je kunt niet groeien of spieren opbouwen tenzij je eet, waarbij je voedselinname meestal wordt aangepast aan de intensiteit en duur van een bepaalde activiteit.

Katabole reacties zijn gewoonlijk exotherm ("warmte naar buiten") en maakt energie vrij, waarvan een groot deel door de cel wordt benut in de vorm van adenosinetrifosfaat (ATP) en gebruikt voor andere metabolische processen.

De belangrijkste structurele elementen van het lichaam en de moleculen die het nodig heeft voor brandstof plus weefselgroei en vervanging zijn samengesteld uit: monomeren, of kleine herhalende eenheden binnen een groter geheel, genaamd a polymeer.

Deze eenheden kunnen identiek zijn, zoals bij de glucosemoleculen die zijn gerangschikt in lange ketens van de opslagbrandstof glycogeen, of ze kunnen vergelijkbaar zijn en komen in "smaken", zoals bij nucleïnezuren en de nucleotiden waaruit ze bestaan.

de drie belangrijkste macronutriënten klassen van macromoleculen in menselijke voeding, genaamd koolhydraten, eiwitten en vetten, bestaan ​​elk uit hun eigen type monomeer.

Glucose is het fundamentele substraat van al het leven op aarde, waarbij elke levende cel in staat is het te metaboliseren voor energie. Zoals opgemerkt, kunnen glucosemoleculen worden gekoppeld aan "ketens" om glycogeen te vormen, dat bij mensen voornamelijk in de spieren en de lever wordt aangetroffen. Eiwitten bestaan ​​uit monomeren uit een grabbelton van 20 verschillende aminozuren.

Vetten zijn geen polymeren omdat ze uit drie bestaan vetzuren gekoppeld aan een "ruggengraat" van het drie-koolstofmolecuul glycerol. Als ze groeien of krimpen, gebeurt dit via het toevoegen of verwijderen van atomen aan de uiteinden van de vetzuurketens, eerder als een hoofdletter "E" waarbij het verticale deel dezelfde grootte blijft, maar de horizontale balken variëren in lengte.

Overweeg om een ​​doos met speelgoedbouwstenen van onbeperkte grootte te krijgen. Velen zijn identiek, behalve in hun kleur; andere hebben verschillende afmetingen, maar kunnen worden samengevoegd; weer anderen zijn niet bedoeld om verbinding te maken, ongeacht de configuratie die u selecteert. Je kunt identieke constructies maken die bijvoorbeeld drie tot vijf stukken bevatten, en deze zo aan elkaar koppelen dat de knooppunten van deze constructies ook identiek zijn.

Dit is in wezen anabool metabolisme in actie. De afzonderlijke groepen van drie tot vijf speelgoedstukken vertegenwoordigen "monomeren" en het eindproduct is analoog aan: "polymeer." En in cellen, in plaats van dat je handen het werk doen om de stukjes in elkaar te zetten, leiden enzymen de werkwijze. In beide gevallen is het belangrijkste aspect een input van energie om moleculen met een grotere complexiteit (en meestal ook grotere afmetingen) te genereren.

Voorbeelden van anabole processen zijn, naast eiwitsynthese, gluconeogenese (de synthese van glucose uit verschillende stroomopwaartse substraten), de synthese van vetzuren, lipogenese (de synthese van vetten uit vetzuren en glycerol) en de vorming van ureum en ketonlichamen.

Meestal zijn katabole processen, op het niveau van individuele reacties, niet alleen de overeenkomstige anabole reacties die in omgekeerde volgorde verlopen, hoewel veel ervan hetzelfde zijn. Meestal zijn er verschillende enzymen bij betrokken.

Bijvoorbeeld de eerste stap in glycolyse (het katabolisme van glucose) is de toevoeging van een fosfaatgroep aan glucose, met dank aan het enzym hexokinase, om glucose-6-fosfaat te vormen. Maar de laatste stap van gluconeogenese, de verwijdering van het fosfaat uit glucose-6-fosfaat om glucose te vormen, wordt gekatalyseerd door glucose-6-fosfatase.

Andere vitale katabolische processen die in uw lichaam plaatsvinden, zijn: glycogenolyse (de afbraak van glycogeen in spieren of lever), lipolyse (het verwijderen van vetzuren uit glycerol), beta-oxidatie (het "verbranden" van vetzuren), en de afbraak van ketonen, eiwitten of individuele aminozuren.

Om het lichaam in realtime af te stemmen op zijn behoeften, is een hoge mate van reactievermogen en coördinatie vereist. De snelheden van anabole en katabole reacties kunnen worden gecontroleerd door de hoeveelheid enzym of substraat die naar een bepaald deel van de cel wordt gemobiliseerd te variëren, of door feedback remming, waarbij de accumulatie van een product de reactie stroomopwaarts signaleert om langzamer te verlopen.

Ook, en belangrijker, vanuit het standpunt van het holistisch visualiseren van het metabolisme, kunnen substraten van de ene macronutriëntenroute naar behoefte worden overgeheveld naar die van een andere.

Een voorbeeld van deze integratie van paden is dat de aminozuren alanine en glutamine, naast dat ze dienen als de bouwstenen van eiwitten, ook de gluconeogenese kunnen binnengaan. Om dit te laten gebeuren, moeten ze hun stikstof kwijtraken, dat wordt verwerkt door enzymen die transaminasen.

• Glycerol, een product van lipolyse, kan ook de gluconeogenese-route binnengaan, wat een manier is om, in losse zin, suiker uit vet te halen. Tot op heden is er echter geen bewijs dat producten van vetzuuroxidatie gluconeogenese kunnen binnengaan.

Lichamelijke fitheid is een grote publieke zorg in landen waar mensen vaak de luxe hebben van optionele lichaamsbeweging.

Veel van de gebruikelijke modaliteiten zijn sterk gericht op het een of ander proces, zoals het heffen van gewichten om spiermassa op te bouwen (anabole oefeningen) of het gebruik van een elliptische trainer of loopband voor "cardio" en het afstoten van magere of vette lichaamsmassa (of lichaamsgewicht) voor gewichtsverlies (katabool opdrachten).
Een voorbeeld van beide systemen in actie is een marathonloper die zich voorbereidt op en een race van 42,2 km (26,2 mijl) loopt. De week ervoor laden veel mensen opzettelijk koolhydraatrijk voedsel terwijl ze uitrusten voor de inspanning.

Vanwege hun dagelijkse hardlooptraining en de constante behoefte om gekataboliseerde brandstof te vervangen, hebben deze atleten hoge niveaus activiteit van het enzym glycogeensynthase, waardoor hun spieren en lever glycogeen kunnen synthetiseren met ongebruikelijke gretigheid.

Tijdens de marathon wordt dit glycogeen omgezet in glucose om de hardloper urenlang aan te drijven, hoewel deze atleten nemen doorgaans ook tijdens het evenement bronnen van glucose (bijv. sportdranken) op om te voorkomen dat ze "de" muur."

• Het onvermogen van het lichaam om glucose uit vetzuren te genereren, is de reden waarom koolhydraten als cruciaal worden beschouwd intensieve, aanhoudende lichaamsbeweging, omdat de bèta-oxidatie van vetzuren niet resulteert in voldoende ATP om gelijke tred te houden met metabolische behoeften.