Różnice między katabolizmem i anabolizmem

Całość reakcji chemicznych organizmu zachodzących w komórkach w celu podtrzymania życia jest znana jako metabolizm. Metabolizm jest właściwością życia, wynikającą z uporządkowanych interakcji między cząsteczkami. Procesy te umożliwiają organizmom wzrost, rozmnażanie, reagowanie na otoczenie i utrzymanie ich struktur¹.

Metabolizm dzieli się na dwa ogólne typy reakcji. Mówiąc ogólnie, katabolizm to wszystkie reakcje chemiczne, które rozkładają molekuły. Ma to na celu wydobycie energii lub wytworzenie prostych cząsteczek, które następnie konstruują inne. Anabolizm odnosi się do wszystkich reakcji metabolicznych, które budują lub łączą bardziej złożone cząsteczki z prostszych¹.

Procesy katabolizmu i anabolizmu

Wszystkie procesy anaboliczne są konstruktywne, z wykorzystaniem podstawowych cząsteczek w organizmie, które następnie tworzą związki bardziej wyspecjalizowane i złożone. Anabolizm jest również znany jako „biosynteza”, w której produkt końcowy powstaje z wielu składników. Proces wymaga ATP jako formy energii, przekształcającej energię kinetyczną w energię potencjalną. Uważany jest za proces endergonowy, co oznacza, że ​​jest to reakcja spontaniczna, która wymaga energii²⁾. Proces zużywa energię do wytworzenia produktu końcowego, takiego jak tkanki i narządy. Te złożone cząsteczki są wymagane przez organizm jako środek wzrostu, rozwoju i różnicowania komórek³⁾. Procesy anaboliczne nie wykorzystują tlenu.

Z drugiej strony procesy kataboliczne są destrukcyjne, w których rozkładają się bardziej złożone związki, a energia jest uwalniana w postaci ATP lub ciepła - zamiast zużywać energię jak w anabolizmie. Energia potencjalna jest przekształcana w energię kinetyczną ze zapasów w ciele. Powoduje to powstanie cyklu metabolicznego, w którym katabolizm rozkłada cząsteczki powstające w wyniku anabolizmu. Organizm następnie często wykorzystuje wiele z tych cząsteczek, które są ponownie wykorzystywane w różnych procesach. Procesy kataboliczne wykorzystują tlen.

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

Procesy kataboliczne niszczą wiele różnych polisacharydów, takich jak glikogen, skrobie i celuloza. Są one przekształcane w monosacharydy, które obejmują glukozę, fruktozę i rybozę, wykorzystywane przez organizmy jako forma energii. Białka, które powstają w wyniku anabolizmu, są przekształcane w aminokwasy poprzez katabolizm w celu dalszych procesów anabolicznych. Wszelkie kwasy nukleinowe w DNA lub RNA ulegają katabolizacji w mniejsze nukleotydy, które są składnikiem naturalnego procesu gojenia, a także wykorzystywane do potrzeb energetycznych.

Organizmy są klasyfikowane na podstawie rodzaju katabolizmu, którego używają⁴:

• Organotrof → Organizm, który pozyskuje energię ze źródeł organicznych
• Lithotroph → Organizm, który czerpie energię z substratów nieorganicznych
• Fototrof → Organizm, który pozyskuje energię ze światła słonecznego
  

Hormony

Wiele procesów metabolicznych zachodzących w organizmie jest regulowanych przez hormony. Hormony to związki chemiczne, które są ogólnie klasyfikowane jako hormony anaboliczne lub kataboliczne, w zależności od ich ogólnego działania.

Hormony anaboliczne:

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

• Testosteron: Hormon występujący zarówno u mężczyzn, jak iu kobiet. Jest produkowany głównie w jądrach i reguluje przede wszystkim męskie cechy seksualne (takie jak włosy na twarzy i głosie), wzmacniając masę kostną⁷ i pomaga budować i utrzymywać masę mięśniową⁸.

• Hormon wzrostu: Hormon, który powstaje w przysadce mózgowej, hormon wzrostu stymuluje, a następnie reguluje wzrost organizmu we wczesnym okresie życia. Po osiągnięciu dojrzałości w dorosłym życiu reguluje także naprawę kości⁹.

• Insulina: Komórki beta wytwarzają ten hormon w trzustce. Reguluje poziom glukozy i zużycie we krwi. Glukoza jest podstawowym źródłem energii, jednak nie można jej przetwarzać bez insuliny. Jeśli trzustka walczy lub nie jest w stanie wytwarzać insuliny, może to prowadzić do cukrzycy¹⁰.

Hormony kataboliczne:

• Glukagon: Glukagon produkowany w trzustce przez komórki alfa jest odpowiedzialny za stymulowanie rozpadu zapasów glikogenu na glukozę. Glikogen występuje w zbiornikach magazynowanych w wątrobie, a gdy organizm potrzebuje więcej energii (np. Ćwiczenia, wysoki poziom stresu lub walka), glukagon stymuluje katabolizm glikogenu, powodując dostawanie się glukozy do krwi¹⁰.

• Adrenalina: Znany również jako „epinefryna”, powstaje w nadnerczach. Adrenalina odgrywa podstawową rolę w reakcji fizjologicznej zwanej „walką lub ucieczką”. Podczas reakcji fizjologicznej oskrzela otwierają się, a częstość akcji serca jest przyspieszana w celu zwiększenia absorpcji tlenu. Odpowiada również za zalanie glukozy do organizmu, zapewniając w ten sposób szybkie źródło energii¹¹.

• Kortyzol: Zwany także „hormonem stresu”, jest syntetyzowany w nadnerczach. Kiedy organizm odczuwa lęk, długotrwały dyskomfort lub nerwowość, kortyzol jest uwalniany. W wyniku tego wzrasta ciśnienie krwi, dochodzi do gwałtownego wzrostu poziomu cukru we krwi i osłabia się układ odpornościowy¹².

• Cytokina: Bardzo mały hormon białkowy, który reguluje interakcje i komunikację między komórkami w ciele. Istnieje ciągła produkcja cytokin, które również są konsekwentnie rozkładane, a aminokwasy ponownie wykorzystywane przez organizm. Typowym przykładem są limfokiny i interleukiny, w których są uwalniane po odpowiedzi immunologicznej po inwazji obcego ciała (bakterie, wirusy, guzy lub grzyby) lub po urazie¹³.

Procesy kataboliczne i anaboliczne podczas ćwiczeń

Masa ciała organizmu zależy od katabolizmu i anabolizmu. Zasadniczo ilość energii uwalnianej przez anabolizm, minus ilość zużywana przez katabolizm, równa się jego całkowitej masie. Wszelkie nadwyżki energii nie spalone w wyniku katabolizmu są przechowywane w postaci glikogenu lub tłuszczu w rezerwach wątroby i mięśni¹⁴. Chociaż jest to uproszczone wyjaśnienie interakcji między tymi dwoma procesami, ułatwia zrozumienie, w jaki sposób niektóre ćwiczenia kataboliczne i anaboliczne łączą się w celu ustalenia masy ciała.

Procesy anaboliczne zwykle powodują wzrost masy mięśniowej, takie jak izometria lub podnoszenie ciężarów¹⁵. Jednak wszelkie inne ćwiczenia beztlenowe, takie jak sprint, trening interwałowy i inne aktywności o wysokiej intensywności, są również anaboliczne¹⁶. W okresach takich czynności ciało zużywa natychmiastowe zapasy energii, usuwając kwas mlekowy nagromadzony w mięśniach²⁾. W odpowiedzi masa mięśni jest zwiększana w ramach przygotowań do dalszych wysiłków. Oznacza to, że procesy kataboliczne skutkują większymi, silniejszymi mięśniami, a także wzmocnionymi kościami i zwiększonymi rezerwami białek dzięki zastosowaniu aminokwasów, a wszystko to w celu zwiększenia masy ciała¹⁷.

Zazwyczaj każde ćwiczenie aerobowe jest procesem katabolicznym. Obejmują one pływanie, jogging i jazdę na rowerze oraz inne ćwiczenia, które wywołują konwersję z używania glukozy lub glikogenu jako źródła energii na spalanie tłuszczu w celu zaspokojenia zwiększonego zapotrzebowania na energię¹⁸. Czas jest niezbędny do zainicjowania katabolizmu, ponieważ najpierw musi spalić rezerwy glukozy / glikogenu¹⁹. Chociaż oba są kluczem do zmniejszenia masy tkanki tłuszczowej, anabolizm i katabolizm kontrastują z procesami metabolicznymi, które powodują wzrost lub spadek całkowitej masy ciała. Połączenie ćwiczeń katabolicznych i anabolicznych pozwala ciału osiągnąć i utrzymać idealną wagę ciała.

	Katabolizm	Anabolizm
Definicja	Procesy metaboliczne rozkładające proste substancje na złożone cząsteczki	Procesy metaboliczne, które rozkładają większe, złożone cząsteczki na mniejsze substancje
Energia	-          Uwalnia energię ATP -          Energia potencjalna zamieniona na energię kinetyczną	-          Wymaga energii ATP -          Energia kinetyczna zamieniona na energię potencjalną
Rodzaj reakcji	Egzergoniczny	Endergoniczny
Hormony	Adrenalina, glukagon, cytokiny, kortyzol	Estrogen, testosteron, hormon wzrostu, insulina
Znaczenie	-          Dostarcza energii do anabolizmu -          Ogrzewa ciało -          Umożliwia skurcz mięśni	-          Wspiera wzrost nowych komórek -          Obsługuje magazynowanie energii -          Utrzymanie tkanki ciała
Tlen	Wykorzystuje tlen	Nie wykorzystuje tlenu
Wpływ na ćwiczenia	Ćwiczenia kataboliczne są zwykle tlenowe i są dobre w spalaniu kalorii i tłuszczu	Ćwiczenia anaboliczne, często z natury beztlenowe, generalnie budują masę mięśniową
Przykłady	-          Oddychanie komórkowe -          Trawienie -          Wydalanie	-          Asymilacja u zwierząt -          Fotosynteza u roślin

Wniosek

Łącznie katabolizm i anabolizm są dwoma składnikami metabolizmu. Kluczową podstawową różnicą między tymi dwoma procesami są typy reakcji, które są zaangażowane w każdy z nich.

Anabolizm wykorzystuje ATP jako formę energii, przekształcając energię kinetyczną w energię potencjalną zmagazynowaną w ciele, co zwiększa masę ciała. Wytwarza procesy endergoniczne, które są beztlenowe, zachodzące podczas procesu fotosyntezy u roślin, a także asymilacji u zwierząt.

Katabolizm uwalnia energię, w postaci ATP lub ciepła, przekształcając zgromadzoną energię potencjalną w energię kinetyczną. Spala złożone molekuły, zmniejsza masę ciała i wytwarza procesy egzergoniczne, które są tlenowe i zachodzą podczas oddychania komórek, trawienia i wydalania.