אנבוליים לעומת קטבוליים (מטבוליזם תאים): הגדרה ודוגמאות

תוֹכֶן

• סקירה כללית של מטבוליזם
• מצעי חילוף חומרים
• מהי חילוף חומרים אנבוליים?
• מהי חילוף חומרים קטבולי?
• שמירה על איזון של חילוף חומרים אנבוליים וקטבוליים
• פעילות גופנית: צמיחת שרירים ואובדן שומן

תאים הם היחידות הקטנות ביותר של יצורים חיים המתהדרים בכל המאפיינים הקשורים לחיים. אחד המאפיינים המגדירים הללו הוא חילוף חומרים, או שימוש במולקולות או אנרגיה שנאספו מהסביבה כדי לבצע את התגובות הביוכימיות הנדרשות כדי להישאר בחיים, ובסופו של דבר, להתרבות.

ניתן לחלק תהליכים מטבוליים, המכונים לעיתים מסלולי מטבוליזם, לאלה שהם אנבולייםאו שיש בהם סינתזה של מולקולות חדשות, וכאלה שיש קטבולי, הכרוכים בפירוק מולקולות קיימות.

באופן תהליכי, תהליכים אנבוליים עוסקים בבניית בית והחלפת דברים כמו חלונות ומרזבים לפי הצורך, ותהליכים קטבוליים עוסקים בהשבת חלקים מהבית השחוק או השבור. אם אלה נעשים בהופעה בקצב הנכון, הבית יתקיים במצב יציב ככל האפשר, אך לעולם לא באופן פסיבי.

סקירה כללית של מטבוליזם

תאים והרקמות שהם יוצרים עוברים כל העת מטבוליזם "דו כיווני", כלומר, בעוד שדברים מסוימים זורמים לכיוון אנבולולי, אחרים הולכים בכיוון ההפוך.

זה אולי ברור יותר ברמה של אורגניזמים שלמים: אם אתה שורף דרכם גלוקוזה תוך כדי שירה כדי להדביק את הכלב שלך (תהליך קטבולי), הנייר שנחתך על היד שלך מהיום לפני כן ממשיך להבריא (תהליך אנאבולי). אך אותה דיכוטומיה פועלת בתאים בודדים.

תגובות סלולריות מנותחות על ידי מולקולות חלבון כדוריות מיוחדות הנקראות אנזימים, אשר בהגדרה משתתפים בתגובות כימיות מבלי שהם השתנו בעצמם בסופו של דבר. הם מזרזים מאוד את התגובות - לפעמים על ידי גורם של יותר מאלף - ובכך מתפקדים זרזים.

תגובות אנבוליות בדרך כלל דורשים קלט של אנרגיה ולכן הם אנדותרמי (בתרגום רופף "חום מבפנים"). זה הגיוני; אתה לא מצליח לגדול או לבנות שרירים אלא אם כן אתה אוכל, כאשר צריכת המזון שלך בדרך כלל משתנה לעוצמת ומשך הפעילות הנתונה.

תגובות קטבוליות הם בדרך כלל אקסותרמי ("חום כלפי חוץ") ומשחררים אנרגיה, שחלק גדול מהם רתום על ידי התא בצורה של אדנוזין טריפוספט (ATP) ומשמש לתהליכים מטבוליים אחרים.

מצעי חילוף חומרים

המרכיבים המבניים העיקריים בגוף והמולקולות שהוא דורש לדלק בתוספת צמיחת רקמות והחלפה מורכבים מונומרים, או יחידות חוזרות קטנות בתוך שלם גדול יותר, המכונה א פולימר.

יחידות אלה עשויות להיות זהות, כמו מולקולות הגלוקוז המסודרות בתוך שרשראות ארוכות של דלק האחסון גליקוגןאו שהם עשויים להיות דומים ומגיעים ב"טעמים ", כמו עם חומצות גרעין והגרעינים המרכיבים אותם.

שלושת הגדולים מקרונוטריינט כיתות מקרומולקולות בתזונה אנושית, הנקראות פחמימות, חלבונים ו שומנים, כל אחד מורכב מסוג המונומר שלהם.

הגלוקוזה היא המצע הבסיסי של כל החיים על כדור הארץ, כאשר כל תא חי מסוגל לחילוף חומרים ממנו לאנרגיה. כאמור, ניתן לקשר מולקולות גלוקוז ל"שרשראות "ליצירת גליקוגן, שבבני אדם נמצא בעיקר בשריר ובכבד. חלבונים מורכבים ממונומרים שנשאבו משקית אחיזה של 20 חומצות אמינו שונות.

שומנים אינם פולימרים מכיוון שהם מורכבים משלוש חומצות שומן הקשורות ל"עמוד שדרה "של מולקולת שלוש הפחמן גליצרול. כאשר הם צומחים או מתכווצים, הדבר מתרחש באמצעות הוספה או הסרה של אטומים לקצוות שרשראות חומצות השומן, בדומה לבירה "E" שהחלק האנכי נשאר באותו גודל אך הסורגים האופקיים משתנים באורך.

מהי חילוף חומרים אנבוליים?

שקול שתינתן לך קופסת אבני בניין צעצועים בגודל בלתי מוגבל. רבים זהים למעט בצבעם; אחרים בגדלים שונים, אך ניתן לחבר אותם יחד; עדיין אחרים לא נועדו להתחבר ללא קשר לתצורה שתבחר. אתה יכול ליצור קונסטרוקציות זהות שכוללות אמירה, שלוש עד חמש חלקים, ולקשר ביניהם בצורה כזו שגם הצמתים של מבנים אלה זהים.

זהו בעצם חילוף חומרים אנבוליים בפעולה. הקבוצות הבודדות של שלוש עד חמש צעצועים מייצגות "מונומרים" והמוצר המוגמר מקביל ל"פולימר ". ובתאים, במקום שהידיים שלך יעשו את העבודה על חיבור החלקים, אנזימים מנחים את התהליך. בשני המקרים, היבט המפתח הוא קלט של אנרגיה ליצירת מולקולות בעלות מורכבות רבה יותר (ובדרך כלל גם גודל גדול יותר).

דוגמאות לתהליכים אנבוליים כוללים, בנוסף לסינתזת חלבון, גלוקונאוגנזה (סינתזה של גלוקוזה ממצעים שונים במעלה הזרם), סינתזה של חומצות שומן, ליפוגנזה (סינתזה של שומנים מחומצות שומן וגליצרול) והיווצרות של אוריאה ו גופי קטון.

מהי חילוף חומרים קטבולי?

לרוב, תהליכים קטבוליים, ברמת התגובות האינדיבידואליות, אינם פשוט התגובות האנבוליות המתאימות פועלות הפוך, אם כי רבות מהן זהות. בדרך כלל מדובר באנזימים שונים.

לדוגמה, השלב הראשון ב גליקוליזה (קטבוליזם של גלוקוז) הוא תוספת של קבוצת פוספט לגלוקוז, באדיבות האנזים הקסוקינאז, ליצירת גלוקוז-6-פוספט. אך השלב האחרון של הגלוקונאוגנזה, פינוי הפוספט מגלוקוז-6-פוספט ליצירת גלוקוז, מנותז על ידי גלוקוז-6-פוספטאז.

תהליכים קטבוליים חיוניים אחרים שמתרחשים בגופכם הם גליקוגנוליזה (פירוק הגליקוגן בשריר או בכבד), ליפוליזה (הסרת חומצות שומן מגליצרול), חמצון בטא ("שריפת" חומצות שומן) והשפלת קטונים, חלבונים או חומצות אמינו אינדיבידואליות.

שמירה על איזון של חילוף חומרים אנבוליים וקטבוליים

שמירה על הגוף בהתאמה לצרכיו בזמן אמת דורשת מידה גבוהה של היענות ותיאום. ניתן לשלוט על שיעורי התגובות האנבוליות והקטבוליות על ידי שינוי בכמות האנזים או המצע המגויסים לחלק נתון של התא, או באמצעות עיכוב משוב, בו הצטברות של מוצר מאותת לתגובה במעלה הזרם להתקדם לאט יותר.

כמו כן, וחשוב מנקודת המבט של הדמיית חילוף החומרים בצורה הוליסטית, ניתן להחליף מצעים ממסלול מקרוני-תזונה אחד לזו של אחר לפי הצורך.

דוגמה לשילוב זה של מסלולי הדרך היא שחומצות האמינו אלנין וגלוטמין, בנוסף לשמש כאבני הבניין של חלבונים, יכולות גם להיכנס לגלוקונאוגנזה. כדי שזה יקרה, הם צריכים להזיל את החנקן שלהם, שמטופל על ידי אנזימים הנקראים טרנסאמינזות.

פעילות גופנית: צמיחת שרירים ואובדן שומן

כושר גופני הוא עניין ציבורי מרכזי במדינות בהן לאנשים יש לעתים קרובות את המותרות של התעמלות אופציונלית.

רבים מהמצבים השכיחים מכוונים בעוצמה לכיוון של תהליך זה או אחר, כמו הרמת משקולות לבניית מסת שריר (תרגילים אנבוליים) או שימוש במאמן אליפטי או הליכון ל"קרדיו "ושפיכת מסת גוף רזה או שומנית (או גוף משקל) לירידה במשקל (תרגילים קטבוליים).

דוגמה אחת לשתי המערכות בפעולה היא רץ מרתון שמתכונן למירוץ 42.2 ק"מ (26.2 ק"מ). שבוע קודם אנשים רבים עומדים במזון במזון עשיר בפחמימות תוך מנוחה למאמץ.

בגלל אימוני הריצה היומיומיים שלהם והצורך המתמיד להחליף דלק קטבולי, לאתלטים אלו יש רמות פעילות גבוהות של האנזים גליקוגן סינתז, מה שמאפשר לשריריהם וכבד לסנתז גליקוגן ברמת יושרה יוצאת דופן.

במהלך המרתון, גליקוגן זה מומר לגלוקוז בכדי להניע את הרץ לאורך שעות ארוכות, אם כי בדרך כלל ספורטאים אלה נוטלים מקורות לגלוקוז (למשל, משקאות ספורט) לאורך כל האירוע, כדי למנוע "להכות את הקיר."