Anabolic vs Catabolic (Metabolism celular): definiție și exemple

Celulele sunt cele mai mici unități de viețuitoare care se laudă cu toate proprietățile asociate vieții. Una dintre aceste caracteristici definitorii este metabolism, sau utilizarea moleculelor sau a energiei colectate din mediu pentru a efectua reacțiile biochimice necesare pentru a rămâne în viață și, în cele din urmă, pentru a se reproduce.

Procesele metabolice, denumite adesea căi metabolice, pot fi împărțite în cele care sunt anabolice, sau care implică sinteza de molecule noi și a celor care sunt catabolice, care implică descompunerea moleculelor existente.

În mod colocvial, procesele anabolice se referă la construirea unei case și înlocuirea unor lucruri precum ferestrele și jgheaburi, după cum este necesar, și procesele catabolice sunt despre a duce bucăți uzate sau rupte ale casei bordură. Dacă acestea se fac în concert în ritmul potrivit, casa va exista într-o stare cât mai stabilă posibil, dar niciodată pasiv.

Celulele și țesuturile pe care le formează sunt supuse continuu „bidirecțional”

Acest lucru este probabil mai evident la nivelul organismelor întregi: dacă ardeți glucoză în timp ce sprintea pentru a-ți ajunge din urmă câinele (proces catabolic), hârtia tăiată pe mâna ta cu o zi înainte continuă să se vindece (proces anabolizant). Dar aceeași dihotomie funcționează în celule individuale.

Reacțiile celulare sunt catalizate de molecule speciale de proteine ​​globulare numite enzime, care, prin definiție, participă la reacții chimice fără a fi schimbați ei înșiși în cele din urmă. Ele accelerează foarte mult reacțiile - uneori cu un factor de peste o mie - și astfel funcționează ca. catalizatori.

Reacții anabolice necesită de obicei un aport de energie și sunt, prin urmare endotermic (tradus slab, „căldură spre interior”). Are sens; nu poți crește sau construi mușchi decât dacă mănânci, cu aportul alimentar de obicei crescând la intensitatea și durata unei activități date.

Reacții catabolice sunt de obicei exoterm ("căldură spre exterior") și eliberează energie, o mare parte din care este valorificată de celulă sub formă de adenozin trifosfat (ATP) și utilizat pentru alte procese metabolice.

Principalele elemente structurale ale corpului și moleculele de care are nevoie pentru combustibil plus creșterea și înlocuirea țesuturilor sunt compuse din monomeri, sau unități mici care se repetă într-un întreg mai mare, numit a polimer.

Aceste unități pot fi identice, ca și în cazul moleculelor de glucoză dispuse în lanțuri lungi de combustibil de stocare glicogen, sau pot fi similare și pot avea „arome”, ca și în cazul acizi nucleici și nucleotidele care le alcătuiesc.

Cele trei majore macronutrient clase de macromolecule în nutriția umană, numit glucide, proteine și grăsimi, fiecare constă din propriul tip de monomer.

Glucoza este substratul fundamental al întregii vieți de pe Pământ, fiecare celulă vie fiind capabilă să o metabolizeze pentru energie. După cum sa menționat, moleculele de glucoză pot fi legate în „lanțuri” pentru a forma glicogen, care la om se găsește în principal în mușchi și ficat. Proteinele constau din monomeri extrasați dintr-o pungă de 20 de diferite aminoacizi.

Grăsimile nu sunt polimeri, deoarece constau din trei acizi grași legată de o „coloană vertebrală” a moleculei de trei carbon glicerol. Când cresc sau se micșorează, acest lucru are loc prin adăugarea sau îndepărtarea atomilor la capetele lanțurilor de acizi grași, mai degrabă ca un „E” capital, cu partea verticală rămânând de aceeași dimensiune, dar barele orizontale variază în lungime.

Luați în considerare faptul că vi se va oferi o cutie de blocuri de construcții de jucărie de dimensiuni nelimitate. Multe sunt identice, cu excepția culorii lor; altele au dimensiuni diferite, dar pot fi îmbinate; altele nu sunt menite să se conecteze, indiferent de configurația pe care o selectați. Puteți crea constructe identice care să includă, de exemplu, trei până la cinci piese și să le legați astfel încât joncțiunile acestor constructe să fie, de asemenea, identice.

Acesta este în esență metabolismul anabolic în acțiune. Grupurile individuale de trei până la cinci piese de jucărie reprezintă „monomeri”, iar produsul finit este similar cu "polimer." Și în celule, în loc ca mâinile tale să facă munca de a pune piesele împreună, enzimele ghidează proces. În ambele cazuri, aspectul cheie este un aport de energie pentru a genera molecule de complexitate mai mare (și de obicei, de asemenea, de dimensiuni mai mari).

Exemple de procese anabolice includ, pe lângă sinteza proteinelor, gluconeogeneză (sinteza glucozei din diferite substraturi din amonte), sinteza acizilor grași, lipogeneza (sinteza grăsimilor din acizi grași și glicerol) și formarea de uree și corpuri cetonice.

De cele mai multe ori, procesele catabolice, la nivelul reacțiilor individuale, nu sunt pur și simplu reacțiile anabolice corespunzătoare care se desfășoară invers, deși multe dintre ele sunt aceleași. De obicei, sunt implicate diferite enzime.

De exemplu, primul pas în glicoliză (catabolismul glucozei) este adăugarea unei grupări fosfat la glucoză, prin amabilitatea enzimei hexokinaza, pentru a forma glucoză-6-fosfat. Dar ultima etapă a gluconeogenezei, îndepărtarea fosfatului din glucoză-6-fosfat pentru a forma glucoză, este catalizată de glucoza-6-fosfatază.

Alte procese catabolice vitale care au loc în corpul dumneavoastră sunt glicogenoliza (descompunerea glicogenului în mușchi sau ficat), lipoliza (îndepărtarea acizilor grași din glicerol), beta-oxidare („arderea” acizilor grași) și degradarea cetonelor, proteinelor sau aminoacizilor individuali.

Menținerea corpului în ton cu nevoile sale în timp real necesită un grad ridicat de receptivitate și coordonare. Ratele reacțiilor anabolice și catabolice pot fi controlate prin variația cantității de enzimă sau substrat mobilizată către o anumită parte a celulei sau prin inhibarea feedback-ului, în care acumularea unui produs semnalează reacția în amonte pentru a continua mai lent.

De asemenea, și important din punctul de vedere al vizualizării metabolismului în mod holistic, substraturile dintr-o cale de macronutrienți pot fi manevrate în cea a altuia, după cum este necesar.

Un exemplu al acestei integrări de căi este că aminoacizii alanină și glutamină, pe lângă faptul că servesc drept elemente constitutive ale proteinelor, pot intra și în gluconeogeneză. Pentru ca acest lucru să se întâmple, trebuie să-și arunce azotul, care este manipulat de enzimele numite transaminaze.

• Glicerolul, un produs al lipolizei, poate intra, de asemenea, pe calea gluconeogenezei, care este o modalitate de a obține, într-un sens slab, zahăr din grăsimi. Cu toate acestea, până în prezent nu există dovezi că produsele de oxidare a acizilor grași pot intra în gluconeogeneză.

Starea fizică este o preocupare majoră a publicului în țările în care oamenii au adesea luxul exercițiului opțional.

Multe dintre modalitățile comune sunt îndreptate puternic în direcția unui proces sau altul, cum ar fi ridicarea greutăților pentru a construi masa musculară (anabolică exerciții) sau folosirea unui antrenor eliptic sau a unei benzi de alergare pentru „cardio” și eliminarea masei corporale slabe sau grase (sau a greutății corporale) pentru pierderea în greutate (catabolică exerciții).
Un exemplu al ambelor sisteme în acțiune este un alergător de maraton care se pregătește pentru o cursă de 42,2 km (26,2 mile). Cu o săptămână înainte, mulți oameni încarcă intenționat alimente bogate în carbohidrați în timp ce se odihnesc pentru efort.

Datorită antrenamentelor zilnice de alergare și a nevoii constante de a înlocui combustibilul catabolizat, acești sportivi au niveluri ridicate de activitate a enzimei glicogen sintază, care le permite mușchilor și ficatului să sintetizeze glicogenul cu aviditate.

În timpul maratonului, acest glicogen este transformat în glucoză pentru a alimenta alergătorul de-a lungul orelor la rând, deși acestea sportivii iau de obicei surse de glucoză (de exemplu, băuturi sportive) pe tot parcursul evenimentului, de asemenea, pentru a preveni „lovirea perete."

• Incapacitatea organismului de a genera glucoză din acizi grași este motivul pentru care carbohidrații sunt considerați critici exerciții de intensitate ridicată, susținute, deoarece beta-oxidarea acizilor grași nu are ca rezultat ATP suficient pentru a ține pasul cu nevoile metabolice.