Anabolsk vs katabolisk (cellemetabolisme): Definition og eksempler

Celler er de mindste enheder af levende ting, der kan prale af alle egenskaber, der er forbundet med livet. En af disse definerende egenskaber er metabolisme og brug af molekyler eller energi indsamlet fra miljøet for at udføre de biokemiske reaktioner, der kræves for at forblive i live og i sidste ende reproducere.

Metabolske processer, ofte benævnt metabolske veje, kan opdeles i dem, der er anabolske
, eller som involverer syntese af nye molekyler, og dem, der er katabolske
, som involverer nedbrydning af eksisterende molekyler.

I almindelighed handler anabolske processer om at bygge et hus og udskifte ting som vinduer og tagrender efter behov, og katabolske processer handler om at tage slidte eller ødelagte stykker af huset til at bremse. Hvis disse udføres i koncert i det rigtige tempo, vil huset eksistere i en så stabil tilstand som muligt, men aldrig passivt.
Oversigt over stofskifte

Celler og væv, de danner, gennemgår kontinuerligt "tovejs "stofskifte, hvilket betyder, at mens nogle ting flyder i en anabolske retning, går andre i den modsatte retning.

Dette er måske mere tydeligt på niveau med hele organismer: Hvis du brænder gennem glukose
mens du sprinter for at indhente din hund (katabolsk proces), skærer papiret på din hånd fra dagen før til at heles (anabol proces). Men den samme dikotomi er i arbejde i individuelle celler.

Cellulære reaktioner katalyseres af specielle globulære proteinmolekyler kaldet enzymer
, som per definition deltager i kemiske reaktioner uden at blive ændret til sidst. De fremskynder reaktioner kraftigt - nogle gange med en faktor på godt over tusind - og fungerer således som katalysatorer.

Anabolske reaktioner kræver normalt et input af energi og er derfor endoterme
(løst oversat, "varme indvendigt"). Dette giver mening; du kan ikke vokse eller opbygge muskler, medmindre du spiser, med dit fødeindtag, der normalt skalerer til intensiteten og varigheden af en given aktivitet.

Katabolske reaktioner er normalt eksoterme
("varme til udenfor ") og frigiver energi, hvoraf meget udnyttes af cellen i form af adenosintrifosfat (ATP) og bruges til andre metabolske processer.
Substrates of Metabolism -

De vigtigste strukturelle elementer i kroppen og molekylerne, det kræver til brændstof plus vævsvækst og erstatning, er sammensat af monomerer
eller små gentagende enheder inden for en større helhed, kaldet en polymer
.

Disse enheder kan være identiske, som med glukosemolekylerne arrangeret i lange kæder af opbevaringsbrændstoffet glykogen
, eller de kan være ens og komme i "smagsstoffer" som med nukleinsyrer og nukleotiderne, der udgør dem.

De tre største makronæringsstoffer og klasser af makromolekyler i human ernæring, kaldet kulhydrater
, protein s
og fedt
består hver af deres egen type monomer.

Glukose er det grundlæggende underlag i hele livet på Jorden, hvor hver levende celle er i stand til at metabolisere den til energi . Som bemærket kan glukosemolekyler forbindes til "kæder" for at danne glycogen, som hos mennesker primært findes i muskler og lever. Proteiner består af monomerer trukket fra en grabpose med 20 forskellige aminosyrer.

Fedt er ikke polymerer, fordi de består af tre fedtsyrer bundet til en "rygrad" i det tre-carbon molekyle glycerol
. Når de vokser eller krymper, sker dette via tilføjelse eller fjernelse af atomer til enderne af fedtsyrekæderne, snarere som en hoved "E", hvor den lodrette del forbliver i samme størrelse, men de vandrette stænger varierer i længde.
Hvad er anabolske stofskifte?

Overvej at få en æske med legetøjsblokke i ubegrænset størrelse. Mange er identiske undtagen i deres farve; andre er forskellige størrelser, men kan sammenføjes; endnu andre er ikke beregnet til at oprette forbindelse uanset hvilken konfiguration du vælger. Du kan oprette identiske konstruktioner, der inkluderer sige, tre til fem stykker, og forbinde disse sammen på en sådan måde, at forbindelserne mellem disse konstruktioner også er identiske.

Dette er i det væsentlige anabolske stofskifte i aktion. De individuelle grupper på tre til fem legetøjsstykker repræsenterer "monomerer", og det færdige produkt er analogt med "polymer." Og i celler, i stedet for at dine hænder gør arbejdet med at sætte brikkerne sammen, leder enzymer processen. I begge tilfælde er det centrale aspekt et input af energi til at generere molekyler med større kompleksitet (og som regel også større størrelse).

Eksempler på anabolske processer inkluderer foruden proteinsyntesen glukoneogenese
(syntese af glukose fra forskellige opstrøms substrater), syntese af fedtsyrer, lipogenese
(syntese af fedt fra fedtsyrer og glycerol) og dannelsen af urinstof
og < em> ketonlegemer
.
Hvad er katabolsk metabolisme?

Det meste af tiden er katabolske processer på niveau med individuelle reaktioner ikke blot de tilsvarende anabolske reaktioner, der kører omvendt, selvom mange af dem er de samme. Normalt er forskellige enzymer involveret.

For eksempel er det første trin i glykolyse
(katabolismen af glukose) tilføjelsen af en fosfatgruppe til glukose, takket være enzymet hexokinase
, til dannelse af glukose-6-phosphat. Men det sidste trin i glukoneogenese, fjernelse af fosfat fra glukose-6-fosfat til dannelse af glukose, katalyseres af glukose-6-fosfatase.

Andre vigtige kataboliske processer, der foregår i din krop, er glycogenolyse
(nedbrydning af glycogen i muskler eller lever), lipolyse
(fjernelse af fedtsyrer fra glycerol), beta-oxidation
("forbrænding" af fedtsyrer) , og nedbrydningen af ketoner, proteiner eller individuelle aminosyrer.
At opretholde en balance mellem anabolske og katabolske stofskifte

At holde kroppen i harmoni med dens behov i realtid kræver en høj grad af lydhørhed og koordination. Hastighederne for anabolske og katabolske reaktioner kan kontrolleres ved at variere mængden af enzym eller substrat, der er mobiliseret til en given del af cellen, eller ved feedbackhæmning
, hvor akkumuleringen af et produkt signaliserer reaktionen opstrøms for gå langsommere.

Også, og vigtigt set ud fra synspunktet om at visualisere stofskiftet holistisk, kan underlag fra en makronæringsstofvej skiftes ind i den fra en anden efter behov.

Et eksempel på denne integration af stier er, at aminosyrerne alanin og glutamin ud over at tjene som byggestenene til proteiner også kan gå ind i glukoneogenese. For at dette skal ske, er de nødt til at kaste deres kvælstof, der håndteres af enzymer kaldet transaminaser.