Różnice między katabolizmem a anabolizmem

Całość reakcji chemicznych organizmu, która zdarza się w komórkach, aby utrzymać jego życie, jest znana jako metabolizm. Metabolizm jest właściwością życia, wynikającą z uporządkowanych interakcji między cząsteczkami. Procesy te umożliwiają organizmom rosnąć, rozmnażać, reagować na ich środowisko i utrzymywać ich struktury¹.

Metabolizm jest podzielony na dwa ogólne typy reakcji. Ogólnie rzecz biorąc, katabolizm to wszystkie reakcje chemiczne, które rozkładają cząsteczki. Ma to albo wydobycie energii, albo wytworzenie prostych cząsteczek, które następnie konstruują inne. Anabolizm odnosi się do wszystkich reakcji metabolicznych, które budują lub składają bardziej złożone cząsteczki z prostszych¹.

Procesy katabolizmu i anabolizmu

Wszystkie procesy anaboliczne są konstruktywne, z wykorzystaniem podstawowych cząsteczek w organizmie, które następnie tworzą związki, które są bardziej wyspecjalizowane i złożone. Anabolizm jest również znany jako „biosynteza”, w którym produkt końcowy powstaje z wielu komponentów. Proces ten wymaga ATP jako formy energii, przekształcając energię kinetyczną w energię potencjalną. Jest uważany za proces endergoniczny, co oznacza, że ​​jest to reakcja niespontakowa, która wymaga energii². Proces zużywa energię do tworzenia produktu końcowego, takiego jak tkanki i narządy. Te złożone cząsteczki są wymagane przez organizm, jako sposób wzrostu, rozwoju i różnicowania komórek³. Procesy anaboliczne nie wykorzystują tlenu.

Z drugiej strony procesy kataboliczne są destrukcyjne, gdzie bardziej złożone związki są rozkładane, a energia uwalniana jest w postaci ATP lub ciepła - zamiast zużywać energię, jak w anabolizmie. Energia potencjalna jest przekształcana w energię kinetyczną ze sklepów w ciele. Powoduje to powstawanie cyklu metabolicznego, w którym katabolizm rozkłada cząsteczki tworzone przez anabolizm. Organizm często używa wielu z tych cząsteczek, które są ponownie używane w różnych procesach. Procesy kataboliczne wykorzystują tlen.

Na poziomie komórkowym anabolizm używa monomerów do tworzenia polimerów, co powoduje powstawanie bardziej złożonych cząsteczek. Wspólnym przykładem jest synteza aminokwasów (monomer) w większe i bardziej złożone białka (polimer). Jednym z najczęstszych procesów katabolicznych jest trawienie, w którym połknięte składniki odżywcze są przekształcane w prostsze cząsteczki, które organizm może następnie wykorzystać do innych procesów.

Procesy kataboliczne działają w celu rozbicia wielu różnych polisacharydów, takich jak glikogen, skrobie i celuloza. Są one przekształcane w monosacharydy, w tym glukozę, fruktozę i rybozę, wykorzystywane przez organizmy jako formę energii. Białka tworzone przez anabolizm, są przekształcane w aminokwasy przez katabolizm, do dalszych procesów anabolicznych. Wszelkie kwasy nukleinowe w DNA lub RNA, stają się katabolizowane w mniejsze nukleotydy, które są składnikiem naturalnego procesu gojenia.

Organizmy są klasyfikowane na podstawie rodzaju katabolizmu, którego używają⁴:

• Organotrof → Organizm, który nabywa energię ze źródeł ekologicznych
• Litotrof → Organizm, który nabywa swoją energię z nieorganicznych substratów
• Fototrof → Organizm, który nabywa energię ze światła słonecznego
  

Hormony

Wiele procesów metabolicznych występujących w organizmie jest regulowanych przez hormony. Hormony są związkami chemicznymi, które są ogólnie klasyfikowane jako hormony anaboliczne lub kataboliczne, w zależności od ich ogólnego efektu.

Hormony anaboliczne:

• Estrogen: Hormon, który istnieje zarówno u kobiet, jak i mężczyzn. Jest wytwarzany głównie w jajnikach i reguluje przede wszystkim kobiece cechy seksualne (takie jak biodra i wzrost piersi), a także stwierdzono, że wpływa na masę kości⁵ oraz regulacja cyklu miesiączkowego⁶.

• Testosteron: Hormon, który istnieje zarówno u mężczyzn, jak i kobiet. Jest on głównie wytwarzany w jądrach i przede wszystkim reguluje męskie cechy seksualne (takie jak głos i włosy na twarz), wzmacniając masę kości⁷ i pomaga budować i utrzymać masę mięśniową⁸.

• Hormon wzrostu: Hormon tworzony w przysadce, hormon wzrostu stymuluje, a następnie reguluje wzrost organizmu we wczesnym okresie życia. Po dojrzałości w dorosłym życiu reguluje również naprawę kości⁹.

• Insulina: Komórki beta tworzą ten hormon w trzustce. Reguluje poziom glukozy i używa się we krwi. Glukoza jest głównym źródłem energii, jednak nie można go przetwarzać bez insuliny. Jeśli trzustka walczy lub nie jest w stanie wyprodukować insuliny, może prowadzić do cukrzycy¹⁰.

Hormony kataboliczne:

• Glukagon: Wytworzone w trzustce przez komórki alfa, glukagon jest odpowiedzialny za stymulowanie rozkładu magazynów glikogenu na glukozę. Glikogen istnieje w zbiornikach przechowywanych w wątrobie, a gdy ciało potrzebuje więcej energii (takich jak ćwiczenia, wysoki poziom stresu lub walka), glukagon stymuluje katabolizm glikogenu, co powoduje, że glukoza wejdzie do krwi¹⁰.

• Adrenalina: Znany również jako „epinefryna”, jest tworzona w nadnerczach. Adrenalina gra fundamentalny element w reakcji fizjologicznej o nazwie „Walka lub lot”. Podczas reakcji fizjologicznej oskrzela otwierają się, a częstość akcji serca przyspiesza w celu zwiększenia absorpcji tlenu. Jest również odpowiedzialny za zalewanie glukozy w ciele, zapewniając w ten sposób szybkie źródło energii¹¹.

• Kortyzol: Zwany także „hormonem stresu”, jest syntetyzowany w nadnerczach. Kiedy organizm doświadcza lęku, przedłużony dyskomfort lub nerwowość, uwalnia się kortyzol. W rezultacie wzrasta ciśnienie krwi, wzrost poziomu cukru we krwi jest poniesiony, a układ odpornościowy stłumi się¹².

• Cytokina: Bardzo mały hormon białkowy, który reguluje interakcje i komunikację między komórkami w ciele. Istnieje ciągła produkcja cytokin, które są również konsekwentnie rozkładane, z aminokwasami ponownie wykorzystywanymi przez organizm. Wspólnym przykładem są limfokiny i interleukina, gdzie są one uwalniane po odpowiedzi immunologicznej po inwazji przez ciało obce (bakterie, wirus, guz lub grzyb) lub po urazie¹³.

Procesy kataboliczne i anaboliczne podczas ćwiczeń

Masa ciała organizmu zależy od katabolizmu i anabolizmu. Zasadniczo ilość energii uwalnianej przez anabolizm, pomniejszona ilość stosowana przez katabolizm. Wszelkie nadmiar energii nie spalonej przez katabolizm jest przechowywany w postaci glikogenu lub tłuszczu w rezerwach wątroby i mięśni¹⁴. Chociaż jest to uproszczone wyjaśnienie, w jaki sposób dwa procesy oddziałują, ułatwia zrozumienie, w jaki sposób niektóre ćwiczenia kataboliczne i anaboliczne łączą się w celu ustalenia masy ciała.

Procesy anaboliczne zwykle powodują wzrost masy mięśniowej, takich jak izometria lub podnoszenie ciężarów¹⁵. Jednak każde inne ćwiczenia beztlenowe, takie jak sprint, trening interwałowy i inne działania o wysokiej intensywności, są również anaboliczne¹⁶. W okresach takich działań organizm zużywa natychmiastowe sklepy energii, z usunięciem kwasu mlekowego, który został zbudowany w mięśniach². W odpowiedzi masa mięśniowa jest zwiększona w przygotowaniu do dalszych wysiłków. Oznacza to, że procesy kataboliczne powodują większe, silniejsze mięśnie, a także wzmocnione kości i zwiększone rezerwy białka za pomocą aminokwasów, wszystkie łączą się w celu zwiększenia masy ciała¹⁷.

Zazwyczaj każde ćwiczenie aerobowe są procesem katabolicznym. Należą do nich pływanie, jogging i jazda na rowerze oraz inne ćwiczenia, które wywołują konwersję z użyciem glukozy lub glikogenu jako źródła energii, do spalania tłuszczu, aby spełnić zwiększone zapotrzebowanie na energię¹⁸. Czas ma kluczowe znaczenie w podżeganiu katabolizmu, ponieważ musi najpierw spalić przez rezerwy glukozy/glikogenu¹⁹. Podczas gdy oba są kluczowe dla zmniejszenia masy tłuszczowej, anabolizm i katabolizm kontrastują procesy metaboliczne, które powodują wzrost lub spadek ogólnej masy ciała. Połączone ćwiczenia kataboliczne i anaboliczne pozwalają organizmowi dotrzeć i utrzymywać idealną masę ciała.

Wniosek

Łącznie katabolizm i anabolizm to dwa elementy metabolizmu. Kluczową fundamentalną różnicą między dwoma procesami są typy reakcji, które są zaangażowane w każdy.

Anabolizm wykorzystuje ATP jako formę energii, przekształcając energię kinetyczną w energię potencjalną przechowywaną w ciele, co zwiększa masę ciała. Produkuje procesy endergoniczne, które są beztlenowe, występujące podczas procesu fotosyntezy w roślinach, a także asymilacja u zwierząt.

Katabolizm uwalnia energię, albo jako ATP, albo ciepło, przekształcając zapisaną energię potencjalną w energię kinetyczną. Spala złożone cząsteczki i zmniejsza masę ciała i wytwarza procesy egzergoniczne, które są tlenowe i występują podczas oddychania, trawienia i wydalania komórek.