Anabolic vs Catabolic (การเผาผลาญของเซลล์): ความหมายและตัวอย่าง

เซลล์เป็นหน่วยที่เล็กที่สุดของสิ่งมีชีวิตที่มีคุณสมบัติทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับชีวิต หนึ่งในคุณสมบัติที่กำหนดเหล่านี้คือ เมแทบอลิซึมหรือการใช้โมเลกุลหรือพลังงานที่รวบรวมมาจากสิ่งแวดล้อมเพื่อทำปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตและในที่สุดก็สามารถสืบพันธุ์ได้

กระบวนการเมตาบอลิซึม มักเรียกว่าวิถีเมตาบอลิซึม สามารถแบ่งออกเป็นกระบวนการที่ โบลิคหรือที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โมเลกุลใหม่และโมเลกุลที่ catabolicซึ่งเกี่ยวข้องกับการสลายตัวของโมเลกุลที่มีอยู่

กล่าวโดยนัย กระบวนการ anabolic นั้นเกี่ยวกับการสร้างบ้านและแทนที่สิ่งต่าง ๆ เช่น windows และ รางน้ำตามความจำเป็น และกระบวนการ catabolic คือการนำชิ้นส่วนที่ชำรุดหรือแตกหักของบ้านมาสู่ ขอบถนน หากสิ่งเหล่านี้ทำร่วมกันด้วยจังหวะที่เหมาะสม บ้านจะคงอยู่ในสภาพที่มั่นคงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ แต่จะไม่อยู่เฉยๆ

เซลล์และเนื้อเยื่อที่ก่อตัวเป็น "สองทิศทาง" อย่างต่อเนื่อง เมแทบอลิซึมหมายความว่าในขณะที่บางสิ่งกำลังไหลไปในทิศทางที่แอนโบลิก บางอย่างกำลังไปในทิศทางตรงกันข้าม

สิ่งนี้อาจชัดเจนกว่าในระดับของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด: หากคุณกำลังเผาไหม้

ปฏิกิริยาของเซลล์ถูกเร่งด้วยโมเลกุลโปรตีนทรงกลมพิเศษที่เรียกว่า เอนไซม์ซึ่งตามคำนิยามแล้วมีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีโดยไม่เปลี่ยนแปลงตัวเองในท้ายที่สุด พวกมันเร่งปฏิกิริยาอย่างมาก - บางครั้งก็มากกว่าพันตัว - และทำงานเป็น ตัวเร่งปฏิกิริยา.

ปฏิกิริยาอะนาโบลิก มักจะต้องการพลังงานเข้ามา ดังนั้น ดูดความร้อน (แปลง่ายๆ ว่า "ร้อนถึงข้างใน") สิ่งนี้สมเหตุสมผล คุณไม่สามารถเติบโตหรือสร้างกล้ามเนื้อได้เว้นแต่คุณจะกิน การรับประทานอาหารของคุณมักจะปรับตามความเข้มข้นและระยะเวลาของกิจกรรมที่กำหนด

ปฏิกิริยา Catabolic มักจะ คายความร้อน ("ความร้อนสู่ภายนอก") และปลดปล่อยพลังงาน ซึ่งส่วนใหญ่ถูกควบคุมโดยเซลล์ในรูปของ อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) และใช้สำหรับกระบวนการเมตาบอลิซึมอื่นๆ

องค์ประกอบโครงสร้างหลักของร่างกายและโมเลกุลที่จำเป็นสำหรับเชื้อเพลิง การเจริญเติบโตและการทดแทนของเนื้อเยื่อประกอบด้วย โมโนเมอร์หรือหน่วยซ้ำเล็ก ๆ ภายในส่วนที่ใหญ่กว่า เรียกว่า พอลิเมอร์.

หน่วยเหล่านี้อาจเหมือนกัน เช่นเดียวกับโมเลกุลกลูโคสที่จัดเรียงเป็นสายยาวของเชื้อเพลิงสะสม storage ไกลโคเจนหรืออาจจะคล้ายกันและมาใน "รส" เช่นเดียวกับ กรดนิวคลีอิก และนิวคลีโอไทด์ที่สร้างมันขึ้นมา

สามวิชาเอก ธาตุอาหารหลัก ชั้นเรียนของ โมเลกุลขนาดใหญ่ ในโภชนาการของมนุษย์ที่เรียกว่า คาร์โบไฮเดรต, โปรตีน และ ไขมันแต่ละชนิดประกอบด้วยโมโนเมอร์ของตนเอง

กลูโคสเป็นสารตั้งต้นพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก โดยเซลล์ที่มีชีวิตทุกเซลล์สามารถเผาผลาญพลังงานให้เป็นพลังงานได้ ดังที่กล่าวไว้ โมเลกุลกลูโคสสามารถเชื่อมโยงกับ "สายโซ่" เพื่อสร้างไกลโคเจน ซึ่งในมนุษย์จะพบในกล้ามเนื้อและตับเป็นหลัก โปรตีนประกอบด้วยโมโนเมอร์ที่ดึงมาจากถุงที่ต่างกัน 20 ชนิด กรดอะมิโน.

ไขมันไม่ใช่โพลีเมอร์เพราะประกอบด้วยสาม กรดไขมัน เชื่อมโยงกับ "กระดูกสันหลัง" ของโมเลกุลสามคาร์บอน กลีเซอรอล. เมื่อพวกมันเติบโตหรือหดตัว สิ่งนี้จะเกิดขึ้นโดยการเพิ่มหรือกำจัดอะตอมที่ปลายสายกรดไขมัน ค่อนข้างเหมือนตัว "E" ตัวพิมพ์ใหญ่ โดยส่วนแนวตั้งยังคงขนาดเท่าเดิม แต่แถบแนวนอนแตกต่างกันใน ความยาว.

พิจารณาได้รับกล่องของเล่นสร้างบล็อคขนาดไม่จำกัด หลายอย่างเหมือนกันยกเว้นในสีของพวกเขา อื่น ๆ มีขนาดแตกต่างกัน แต่สามารถรวมกันได้ ยังมีคนอื่นไม่ได้หมายถึงการเชื่อมต่อไม่ว่าคุณจะเลือกการกำหนดค่าใด คุณสามารถสร้างโครงสร้างที่เหมือนกันซึ่งมีส่วนประกอบประมาณสามถึงห้าชิ้น และเชื่อมโยงสิ่งเหล่านี้เข้าด้วยกันในลักษณะที่รอยต่อของโครงสร้างเหล่านี้เหมือนกัน

นี่คือการทำงานของเมแทบอลิซึมของ anabolic ของเล่นแต่ละกลุ่มสามถึงห้าชิ้นเป็นตัวแทนของ "โมโนเมอร์" และผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปนั้นคล้ายคลึงกับ "พอลิเมอร์" และในเซลล์ แทนที่จะใช้มือประกอบชิ้นส่วนต่างๆ เข้าด้วยกัน เอ็นไซม์จะนำทาง กระบวนการ. ในทั้งสองกรณี ประเด็นสำคัญคือการป้อนพลังงานเพื่อสร้างโมเลกุลที่มีความซับซ้อนมากขึ้น (และมักจะมีขนาดที่ใหญ่กว่าด้วย)

ตัวอย่างของกระบวนการ anabolic ได้แก่ นอกเหนือจากการสังเคราะห์โปรตีน gluconeogenesis (การสังเคราะห์กลูโคสจากสารตั้งต้นต้นน้ำต่างๆ) การสังเคราะห์กรดไขมัน การสร้างไขมัน lip (การสังเคราะห์ไขมันจากกรดไขมันและกลีเซอรอล) และการก่อตัวของ ยูเรีย และ ร่างกายคีโตน.

ส่วนใหญ่แล้ว กระบวนการ catabolic ในระดับของปฏิกิริยาส่วนบุคคล ไม่ใช่แค่ปฏิกิริยา anabolic ที่สอดคล้องกันที่ทำงานในทางกลับกัน แม้ว่าหลายๆ ปฏิกิริยาจะเหมือนกันก็ตาม โดยปกติแล้วจะเกี่ยวข้องกับเอนไซม์ต่างๆ

ตัวอย่างเช่น ขั้นตอนแรกใน ไกลโคไลซิส (แคแทบอลิซึมของกลูโคส) เป็นการเติมหมู่ฟอสเฟตเข้าไปในกลูโคส โดยอาศัยเอ็นไซม์e เฮกโซไคเนสเพื่อสร้างกลูโคส-6-ฟอสเฟต แต่ขั้นตอนสุดท้ายของการสร้างกลูโคนีเจเนซิส การกำจัดฟอสเฟตออกจากกลูโคส-6-ฟอสเฟตเพื่อสร้างกลูโคส จะถูกเร่งด้วยกลูโคส-6-ฟอสฟาเตส

กระบวนการ catabolic ที่สำคัญอื่น ๆ ที่เกิดขึ้นในร่างกายของคุณคือ ไกลโคจีโนไลซิส (การสลายตัวของไกลโคเจนในกล้ามเนื้อหรือตับ) สลายไขมัน (การกำจัดกรดไขมันจากกลีเซอรอล) เบต้าออกซิเดชัน ("การเผาผลาญ" ของกรดไขมัน) และการเสื่อมสภาพของคีโตน โปรตีน หรือกรดอะมิโนแต่ละตัว

การรักษาร่างกายให้สอดคล้องกับความต้องการแบบเรียลไทม์นั้นต้องการการตอบสนองและการประสานงานในระดับสูง อัตราของปฏิกิริยา anabolic และ catabolic สามารถควบคุมได้โดยการเปลี่ยนแปลงปริมาณของเอนไซม์หรือสารตั้งต้นที่ถูกระดมไปยังส่วนที่กำหนดของเซลล์หรือโดย การยับยั้งข้อเสนอแนะซึ่งการสะสมของผลิตภัณฑ์ส่งสัญญาณให้ปฏิกิริยาต้นน้ำดำเนินการช้าลง

นอกจากนี้ และที่สำคัญจากมุมมองของการแสดงภาพเมตาบอลิซึมแบบองค์รวม ซับสเตรตจากวิถีทางธาตุอาหารหลักหนึ่งสามารถแบ่งไปยังอีกทางหนึ่งได้ตามต้องการ

ตัวอย่างของการรวมตัวของวิถีนี้คือ กรดอะมิโนอะลานีนและกลูตามีน นอกจากจะทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของโปรตีนแล้ว ยังสามารถเข้าสู่กระบวนการสร้างกลูโคเนซิสได้อีกด้วย เพื่อให้สิ่งนี้เกิดขึ้น พวกเขาจำเป็นต้องหลั่งไนโตรเจน ซึ่งจัดการโดยเอนไซม์ที่เรียกว่า ทรานสอะมิเนส

• กลีเซอรอลซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ของการสลายไขมันยังสามารถเข้าสู่เส้นทางการสร้างกลูโคเนซิสซึ่งเป็นวิธีหนึ่งในการรับน้ำตาลจากไขมันในความหมายที่หลวม อย่างไรก็ตาม จนถึงปัจจุบันยังไม่มีหลักฐานว่าผลิตภัณฑ์ที่เกิดจากการออกซิเดชันของกรดไขมันสามารถเข้าสู่กระบวนการสร้างกลูโคเนซิส

สมรรถภาพทางกายเป็นปัญหาใหญ่ของสาธารณชนในประเทศที่ผู้คนมักมีทางเลือกในการออกกำลังกายที่หรูหรา

รูปแบบทั่วไปหลายอย่างมุ่งเป้าไปที่กระบวนการอย่างใดอย่างหนึ่ง เช่น การยกน้ำหนักเพื่อสร้างมวลกล้ามเนื้อ (anabolic การออกกำลังกาย) หรือใช้เครื่องฝึกเดินวงรีหรือลู่วิ่งสำหรับ "คาร์ดิโอ" และการสูญเสียมวลกายที่มีไขมันน้อยหรือไขมันน้อย (หรือน้ำหนักตัว) สำหรับการลดน้ำหนัก (catabolic การออกกำลังกาย).
ตัวอย่างหนึ่งของการใช้งานทั้งสองระบบคือนักวิ่งมาราธอนที่เตรียมตัวและวิ่งแข่งระยะทาง 42.2 กม. (26.2 ไมล์) สัปดาห์ก่อน หลายคนตั้งใจโหลดอาหารที่อุดมด้วยคาร์โบไฮเดรตในขณะที่พักผ่อนเพื่อออกกำลังกาย

เนื่องจากการฝึกวิ่งทุกวันและความจำเป็นในการเปลี่ยนเชื้อเพลิงที่เร่งปฏิกิริยาอย่างต่อเนื่อง นักกีฬาเหล่านี้จึงมีระดับสูง ของการทำงานของเอ็นไซม์ไกลโคเจนซินเทส ซึ่งช่วยให้กล้ามเนื้อและตับสังเคราะห์ไกลโคเจนได้ผิดปกติ ความกระตือรือร้น

ในระหว่างการวิ่งมาราธอน ไกลโคเจนนี้จะถูกแปลงเป็นกลูโคสเพื่อให้พลังงานแก่นักวิ่งเป็นเวลาหลายชั่วโมงในตอนท้าย แม้ว่าสิ่งเหล่านี้ นักกีฬามักใช้แหล่งของกลูโคส (เช่น เครื่องดื่มเกลือแร่) ตลอดการแข่งขัน และเพื่อป้องกัน "การกระทบกระเทือน ผนัง."

• ร่างกายไม่สามารถสร้างกลูโคสจากกรดไขมันเป็นสาเหตุที่ทำให้คาร์โบไฮเดรตมีความสำคัญต่อ การออกกำลังกายที่มีความเข้มข้นสูงและต่อเนื่อง เนื่องจากเบต้าออกซิเดชันของกรดไขมันไม่ส่งผลให้มี ATP มากพอที่จะตามทัน ความต้องการการเผาผลาญ