Анаболички вс катаболички (ћелијски метаболизам): Дефиниција и примери

Ћелије су најмање јединице живих бића која се могу похвалити свим својствима повезаним са животом. Једна од ових карактеристика која дефинише је метаболизма, или употреба молекула или енергије прикупљене из околине за спровођење биохемијских реакција потребних да би се остало у животу и, на крају, размножавају.

Метаболички процеси, који се често називају метаболичким путевима, могу се поделити на оне који јесу анаболички, или који укључују синтезу нових молекула и оних који јесу катаболички, који укључују разградњу постојећих молекула.

Колоквијално, анаболички процеси се односе на изградњу куће и замену ствари попут прозора и олуке по потреби, а катаболички процеси односе се на одношење истрошених или поломљених комада куће ивичњак. Ако се то уради у договору правим темпом, кућа ће постојати у што стабилнијем стању, али никада пасивно.

Ћелије и ткива која формирају непрекидно су у "двосмерном" положају метаболизма, што значи да док неке ствари теку у анаболичком смеру, друге иду у супротном смеру.

Ово је можда очигледније на нивоу целих организама: Ако сагоревате глукоза док спринтате како бисте сустигли свог пса (катаболички процес), папир исечен на вашој руци од претходног дана и даље зараста (анаболички процес). Али иста дихотомија делује и у појединачним ћелијама.

Ћелијске реакције катализују посебни глобуларни молекули протеина тзв ензими, који по дефиницији учествују у хемијским реакцијама, а да се на крају сами не промене. Они у великој мери убрзавају реакције - понекад и преко хиљаду пута - и тако функционишу као катализатори.

Анаболичке реакције обично захтевају унос енергије и зато су ендотермни (у слободном преводу, „загревање изнутра“). Ово има смисла; не можете расти или градити мишиће ако не једете, а унос хране обично се прилагођава интензитету и трајању дате активности.

Катаболичке реакције су обично егзотермно („топлота споља“) и ослобађају енергију, од које ћелија у великом делу користи аденозин трифосфат (АТП) и користи се за друге метаболичке процесе.

Састоје се од главних структурних елемената тела и молекула потребних за гориво, плус раст и замену ткива мономера, или мале понављајуће јединице у већој целини, назване а полимер.

Ове јединице могу бити идентичне, као код молекула глукозе распоређених у дугачке ланце горива за складиштење гликоген, или су можда слични и долазе у „укусима“, као код нуклеинске киселине и нуклеотиди који их чине.

Три главна макронутријент класе од макромолекуле у људској исхрани, тзв Угљени хидрати, протеини и масти, сваки се састоји од своје врсте мономера.

Глукоза је основни супстрат читавог живота на Земљи, са сваком живом ћелијом која је способна да је метаболише у енергију. Као што је напоменуто, молекули глукозе могу бити повезани у „ланце“ да би створили гликоген, који се код људи налази првенствено у мишићима и јетри. Протеини се састоје од мономера извучених из 20 различитих врећица амино киселине.

Масти нису полимери јер се састоје од три масне киселине повезан са „окосницом“ молекула са три угљеника глицерол. Када расту или се смањују, то се дешава додавањем или уклањањем атома на крајевима ланаца масних киселина, пре као велико слово "Е", при чему вертикални део остаје исте величине, али хоризонталне траке се разликују дужина.

Размислите о томе да вам дају кутију блокова за играчке неограничене величине. Многи су идентични, осим по боји; други су различитих величина, али се могу спојити; још увек није намењено повезивању без обзира на конфигурацију коју одаберете. Можете створити идентичне конструкције које укључују рецимо три до пет комада и повезати их на такав начин да су спојеви ових конструкција такође идентични.

Ово је у основи анаболички метаболизам у акцији. Појединачне групе од три до пет комада играчака представљају „мономере“, а готов производ је аналоган „полимер“. А у ћелијама, уместо да ваше руке састављају комаде, ензими их воде процес. У оба случаја кључни аспект је унос енергије за генерисање молекула веће сложености (а обично и веће величине).

Примери анаболичких процеса укључују, поред синтезе протеина, глуконеогенеза (синтеза глукозе из различитих супстрата), синтеза масних киселина, липогенеза (синтеза масти из масних киселина и глицерола) и стварање уреа и кетонска тела.

Већина времена, катаболички процеси, на нивоу појединачних реакција, нису једноставно одговарајуће анаболичке реакције, обрнуто, иако су многе од њих исте. Обично су укључени различити ензими.

На пример, први корак у гликолиза (катаболизам глукозе) је додавање фосфатне групе глукози, захваљујући ензиму хексокиназа, да би се добио глукоза-6-фосфат. Али последњи корак глуконеогенезе, уклањање фосфата из глукоза-6-фосфата да би се створила глукоза, катализује глукоза-6-фосфатаза.

Остали витални катаболички процеси који се одвијају у вашем телу су гликогенолиза (разградња гликогена у мишићима или јетри), липолиза (уклањање масних киселина из глицерола), бета-оксидација („сагоревање“ масних киселина) и разградња кетона, протеина или појединих аминокиселина.

Одржавање тела у складу са његовим потребама у реалном времену захтева висок степен одзива и координације. Стопе анаболичких и катаболичких реакција могу се контролисати променом количине ензима или супстрата мобилизованих у дати део ћелије или инхибиција повратне спреге, у којем акумулација производа сигнализира да се реакција узводно одвија спорије.

Такође, и што је најважније са становишта холистичке визуализације метаболизма, супстрати са једног пута макронутријената могу се према потреби претворити у други.

Пример ове интеграције путева је да аминокиселине аланин и глутамин, поред тога што служе као грађевни блокови протеина, могу такође да уђу у глуконеогенезу. Да би се то догодило, они морају да одбаце свој азот, којим рукују ензими тзв трансаминазе.

• Глицерол, производ липолизе, такође може ући у пут глуконеогенезе, што је један од начина да се, у лабавом смислу, добије шећер из масти. До данас, међутим, нема доказа да производи оксидације масних киселина могу ући у глуконеогенезу.

Физичка спремност је главна брига јавности у земљама у којима људи често имају луксуз необавезног вежбања.

Многи уобичајени модалитети усмерени су снажно у смеру једног или другог процеса, попут дизања тегова за изградњу мишићне масе (анаболички вежбе) или помоћу елиптичног тренажера или траке за трчање за „кардио“ и скидање витке или масне телесне масе (или телесне тежине) за губитак тежине (катаболичке вежбе).
Један пример оба система у акцији је маратонац који се припрема за трку од 42,2 км (26,2 миље) и трчи је. Пре недељу дана, многи људи се намерно оптерећују храном богатом угљеним хидратима, одмарајући се због напора.

Због свакодневног тркачког тренинга и сталне потребе за заменом катаболизираног горива, ови спортисти имају висок ниво активности ензима гликоген синтазе, који омогућава њиховим мишићима и јетри да синтетишу гликоген са необичним авидност.

Током маратона, овај гликоген се претвара у глукозу да би сатима напајао тркача, мада и ових спортисти обично узимају изворе глукозе (нпр. спортска пића) током читавог догађаја, како би спречили „ударање зид. "

• Неспособност тела да генерише глукозу из масних киселина је разлог због којег се сматрају да су угљени хидрати критични дуготрајно вежбање високог интензитета, јер бета-оксидација масних киселина не резултира довољно АТП-а да би се одржао корак са метаболичке потребе.