Różnice między katabolizmem a anabolizmem

Całość reakcji chemicznych organizmu, które zachodzą w komórkach, aby podtrzymać jego życie, określana jest mianem metabolizmu. Metabolizm jest właściwością życia, wynikającą z uporządkowanych interakcji między cząsteczkami. Procesy te umożliwiają organizmom wzrost, reprodukcję, reagowanie na otoczenie i utrzymywanie ich struktur¹.

Metabolizm dzieli się na dwa ogólne typy reakcji. Mówiąc ogólnie, katabolizm to wszystkie reakcje chemiczne, które rozkładają cząsteczki. Jest to albo do wydobywania energii, albo do wytwarzania 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, wykorzystując podstawowe cząsteczki 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 składników. Proces ten wymaga ATP jako formy energii, zamieniającej energię kinetyczną na energię potencjalną. Uważany jest za proces endergiczny, co oznacza, że jest to reakcja nieprzewidywana, wymagająca energii². Proces zużywa energię, aby wytworzyć produkt końcowy, taki jak tkanki i narządy. Te złożone cząsteczki są wymagane przez organizm, jako środek wzrostu, rozwoju i różnicowania komórek³. W procesach anabolicznych nie stosuje się tlenu.

Z drugiej strony procesy kataboliczne są destrukcyjne, gdzie rozkładają się bardziej złożone związki, a energia uwalniana jest w postaci ATP lub ciepła - zamiast zużywać energię, tak jak w przypadku anabolizmu. Energia potencjalna przetwarzana jest na energię kinetyczną ze sklepów w ciele. Powoduje to powstawanie cyklu metabolicznego, w którym katabolizm rozkłada cząsteczki, które powstają w wyniku anabolizmu. Organizm 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 powstawanie bardziej złożonych cząsteczek. Typowym przykładem jest synteza aminokwasów (monomeru) w większe i bardziej złożone białka (polimer). Jednym z najczęstszych procesów katabolicznych jest trawienie, w którym połknięte składniki odżywcze przekształcane są w prostsze cząsteczki, które organizm może wykorzystać do innych procesów.

Procesy kataboliczne działają w celu rozbicia wielu różnych polisacharydów, takich jak glikogen, skrobie i celuloza. Są one przekształcane w monosacharydy, które obejmują glukozę, fruktozę i rybozę, stosowane przez organizmy jako forma energii. Białka wytworzone przez anabolizm są przekształcane w aminokwasy przez katabolizm, w celu przeprowadzenia dalszych procesów anabolicznych. Dowolne kwasy nukleinowe w DNA lub RNA ulegają katabolizacji na mniejsze nukleotydy, które są składnikiem naturalnego procesu gojenia, a także wykorzystywane do celów energetycznych.

Organizmy są klasyfikowane na podstawie typu używanego katabolizmu⁴:

Organotrof → Organizm, który pozyskuje swoją energię ze źródeł organicznych
Lithotroph → Organizm, który pozyskuje energię z nieorganicznych substratów
Fototroficzny → Organizm, który pozyskuje energię ze światła słonecznego

Hormony

Wiele procesów metabolicznych zachodzących w organizmie jest regulowanych przez hormony. Hormony są związkami chemicznymi, które na ogół klasyfikowane są jako hormony anaboliczne lub kataboliczne, w zależności od ich ogólnego działania.

Hormony anaboliczne:

Estrogen : Hormon występujący zarówno u kobiet, jak iu mężczyzn. Jest głównie wytwarzany w jajnikach i reguluje przede wszystkim kobiece cechy płciowe (takie jak biodra i wzrost piersi), a także wpływa na masę kości⁵ i regulacja cyklu miesiączkowego⁶.
Testosteron : Hormon, który istnieje zarówno u mężczyzn, jak iu kobiet. Jest głównie wytwarzany w jądrach i przede wszystkim reguluje męskie cechy seksualne (takie jak głos i zarost na twarzy), wzmacniając masę kostną⁷ i pomaga budować i utrzymywać masę mięśniową⁸.
Hormon wzrostu : Hormon, który powstaje w przysadce, stymuluje hormon wzrostu, a następnie reguluje wzrost organizmu we wczesnym okresie życia. Po osiągnięciu dojrzałości w życiu dorosłym reguluje także naprawę kości⁹.
Insulina : Komórki beta tworzą ten hormon w trzustce. Reguluje poziom glukozy i jej wykorzystanie we krwi. Glukoza jest głównym źródłem energii, jednak nie może być przetwarzana bez insuliny. Jeśli trzustka boryka się lub nie jest w stanie wytwarzać insuliny, może prowadzić do cukrzycy¹⁰.

Hormony kataboliczne:

Glukagon : Produkowany w trzustce przez komórki alfa, glukagon jest odpowiedzialny za stymulowanie rozkładu zapasów glikogenu w glukozie. Glikogen występuje w zbiornikach przechowywanych w wątrobie i gdy organizm potrzebuje więcej energii (np. Ćwiczeń fizycznych, wysokiego poziomu stresu lub walki), glukagon stymuluje katabolizm glikogenu, powodując przedostanie się glukozy do krwi¹⁰.
Adrenalina : Znany również jako "epinefryna", powstaje w obrębie nadnerczy. Adrenalina odgrywa zasadniczą rolę w reakcji fizjologicznej zwanej "walką lub ucieczką".Podczas reakcji fizjologicznej oskrzele otwierają się, a tętno jest przyspieszane w celu zwiększenia absorpcji tlenu. Jest również odpowiedzialny za zalanie glukozy w organizmie, zapewniając w ten sposób szybkie źródło energii¹¹.
Kortyzol : Zwany także "hormonem stresu", syntetyzowany jest w gruczołach nadnerczy. Kiedy organizm doświadcza niepokoju, długiego dyskomfortu lub nerwowości, uwalniany jest kortyzol. W rezultacie wzrasta ciśnienie krwi, dochodzi do podwyższenia poziomu cukru we krwi i osłabienia układu odpornościowego¹².
Cytokina : Bardzo mały hormon białkowy, który reguluje interakcje i komunikację między komórkami w ciele. Istnieje ciągła produkcja cytokin, które są również konsekwentnie rozkładane, a aminokwasy są ponownie wykorzystywane przez organizm. Typowym przykładem są limfokiny i interleukina, gdzie są uwalniane po wystąpieniu reakcji immunologicznej po inwazji ciała obcego (bakterie, wirusy, nowotwory lub grzyby) lub po urazie¹³.

Procesy kataboliczne i anaboliczne podczas ćwiczeń

Masę ciała organizmu określa katabolizm i anabolizm. Zasadniczo ilość energii uwalnianej przez anabolizm, pomniejszona o ilość zużywaną przez katabolizm, jest równa jego całkowitej masie. Nadwyżka energii nie spalonej przez katabolizm jest magazynowana w postaci glikogenu lub tłuszczu w rezerwach wątroby i mięśni¹⁴. Chociaż jest to uproszczone wyjaśnienie wzajemnego oddziaływania obu procesów, ułatwia zrozumienie, w jaki sposób niektóre ćwiczenia kataboliczne i anaboliczne łączą się, aby określić masę ciała.

Procesy anaboliczne zwykle powodują wzrost masy mięśniowej, taki jak izometria lub podnoszenie ciężaru¹⁵. Jednak każde inne ćwiczenie, które jest beztlenowe, takie jak sprint, trening interwałowy i inne działania o wysokiej intensywności, są również anaboliczne¹⁶. Podczas takich czynności organizm zużywa natychmiastowe zapasy energii, usuwając kwas mlekowy, który został zbudowany w mięśniach². W odpowiedzi masa mięśniowa wzrasta w ramach przygotowań do dalszych wysiłków. Oznacza to, że procesy kataboliczne powodują większe, silniejsze mięśnie, a także wzmocnione kości i zwiększone rezerwy białek dzięki zastosowaniu aminokwasów, wszystkie łączą się, aby zwiększyć masę ciała¹⁷.

Zazwyczaj każde ćwiczenie aerobowe jest procesem katabolicznym. Obejmują one pływanie, jogging i jazdę na rowerze, a także inne ćwiczenia, które powodują konwersję z użycia glukozy lub glikogenu jako źródła energii, do spalania tłuszczu w celu spełnienia zwiększonego zapotrzebowania na energię¹⁸. Czas ma kluczowe znaczenie w zachęcaniu do katabolizmu, ponieważ musi najpierw spalić rezerwy glukozy / glikogenu¹⁹. Chociaż oba są kluczowe dla zmniejszenia masy tkanki tłuszczowej, anabolizm i katabolizm są kontrastującymi procesami metabolicznymi, które powodują wzrost lub spadek ogólnej masy ciała. Połączenie ćwiczeń katabolicznych i anabolicznych pozwala ciału osiągnąć i utrzymać idealną masę ciała.

	Katabolizm	Anabolizm
Definicja	Procesy metaboliczne, które rozkładają proste substancje na złożone cząsteczki	Procesy metaboliczne, które rozkładają większe, złożone cząsteczki na mniejsze substancje
Energia	- Uwalnia energię ATP - Potencjalna energia przekształcona w energię kinetyczną	- Wymaga energii ATP - Energia kinetyczna przekształcona w energię potencjalną
Typ reakcji	Exergonic	Endergonic
Hormony	Adrenalina, glukagon, cytokiny, kortyzol	Estrogen, testosteron, hormon wzrostu, insulina
Znaczenie	- Zapewnia energię do anabolizmu - Rozgrzewa ciało - Umożliwia skurcz mięśni	- Wspiera nowy wzrost komórek - Obsługuje magazynowanie energii - Utrzymanie tkanek ciała
Tlen	Wykorzystuje tlen	Nie wykorzystuje tlenu
Wpływ na ćwiczenia	Ćwiczenia kataboliczne są zwykle aerobowe i dobrze spalają kalorie i tłuszcz	Ćwiczenia anaboliczne, często beztlenowe i generalnie budują masę mięśniową
Przykłady	- Oddychanie komórek - Trawienie - Wydalanie	- Przyswajanie zwierząt - Fotosynteza w roślinach

Wniosek

Łącznie katabolizm i anabolizm to dwa składniki metabolizmu. Kluczową podstawową różnicą między tymi dwoma procesami są typy reakcji, które są w nich zaangażowane.

Anabolizm wykorzystuje ATP jako formę energii, przekształcając energię kinetyczną w potencjalną energię zmagazynowaną w ciele, co zwiększa masę ciała. Wytwarza procesy endogeniczne, beztlenowe, występujące podczas procesu fotosyntezy u roślin, a także asymilację u zwierząt.

Katabolizm wyzwala energię, albo jako ATP, albo ciepło, zamieniając zmagazynowaną energię potencjalną w energię kinetyczną. Spala złożone cząsteczki i zmniejsza masę ciała i wytwarza procesy egzogeniczne, które są tlenowe i występują podczas oddychania, trawienia i wydalania komórek.