Atšķirības starp katabolismu un anabolismu

Organisma ķīmisko reakciju kopums, kas notiek šūnās, lai uzturētu tā dzīvību, ir pazīstams kā metabolisms. Metabolisms ir dzīves īpašums, kas rodas no kārtīgas mijiedarbības starp molekulām. Šie procesi ļauj organismiem augt, vairoties, reaģēt uz vidi un saglabāt to struktūras¹.

Metabolisms ir sadalīts divos vispārīgos reakciju veidos. Plaši runājot, katabolisms ir visas ķīmiskās reakcijas, kas sadala molekulas. Tas ir vai nu enerģijas ieguvei, vai arī vienkāršu molekulu ražošanai, kuras pēc tam konstruē citas. Anabolisms attiecas uz visām vielmaiņas reakcijām, kas veido vai saliek sarežģītākas molekulas no vienkāršākām¹.

Katabolisma un anabolijas procesi

Visi anaboliskie procesi ir konstruktīvi, un organismā tiek izmantotas pamata molekulas, kas pēc tam rada savienojumus, kas ir daudz specializētāki un sarežģītāki. Anabolisms ir pazīstams arī kā “biosintēze”, kurā gala produkts tiek izveidots no vairākiem komponentiem. Process prasa ATP kā enerģijas veidu, kas kinētisko enerģiju pārvērš potenciālajā enerģijā. To uzskata par endergonisku procesu, kas nozīmē, ka tā ir nespontāna reakcija, kurai nepieciešama enerģija². Procesa laikā tiek patērēta enerģija, lai izveidotu galaproduktu, piemēram, audus un orgānus. Šīs sarežģītās molekulas organisms prasa kā augšanas, attīstības un šūnu diferenciācijas līdzekli³. Anaboliskajos procesos neizmanto skābekli.

Katabolisma procesi, no otras puses, ir destruktīvi, kad sarežģītāki savienojumi tiek sadalīti un enerģija tiek atbrīvota ATP vai siltuma veidā - tā vietā, lai patērētu enerģiju, kā anabolisms. Potenciālā enerģija tiek pārveidota kinētiskajā enerģijā no ķermeņa veikaliem. Tā rezultātā veidojas metabolisma cikls, kurā katabolisms sadala molekulas, kas izveidotas caur anabolismu. Pēc tam organisms bieži izmanto daudzas no šīm molekulām, kuras atkal tiek izmantotas dažādos procesos. Katabolisma procesi izmanto skābekli.

Šūnu līmenī anabolisms izmanto monomērus, veidojot polimērus, kā rezultātā veidojas sarežģītākas molekulas. Izplatīts piemērs ir aminoskābju (monomēra) sintēze lielākos un sarežģītākos proteīnos (polimērs). Viens no visizplatītākajiem kataboliskajiem procesiem ir gremošana, kurā uzņemtās barības vielas tiek pārveidotas daudz vienkāršākās molekulās, kuras organisms pēc tam var izmantot citiem procesiem.

Katabolisma procesi sadala daudzus dažādus polisaharīdus, piemēram, glikogēnu, cietes un celulozi. Tie tiek pārveidoti par monosaharīdiem, kas ietver glikozi, fruktozi un ribozi, ko organismi izmanto kā enerģijas veidu. Olbaltumvielas, kuras rada anabolisms, katabolisma ceļā tiek pārveidotas par aminoskābēm turpmākiem anaboliskiem procesiem. Visas nukleīnskābes DNS vai RNS tiek katabolizētas mazākos nukleotīdos, kas ir dabiskā dziedināšanas procesa sastāvdaļa, kā arī tiek izmantotas enerģētiskām vajadzībām.

Organismi tiek klasificēti, pamatojoties uz izmantoto katabolisma veidu⁴:

• Organotrofs → Organisms, kas savu enerģiju iegūst no organiskiem avotiem
• Litotrofs → Organisms, kas savu enerģiju iegūst no neorganiskiem substrātiem
• Fototrofs → Organisms, kas savu enerģiju iegūst no saules gaismas
  

Hormoni

Daudzus metabolisma procesus, kas notiek organismā, regulē hormoni. Hormoni ir ķīmiski savienojumi, kurus parasti klasificē kā anaboliskos vai kataboliskos hormonus atkarībā no to kopējās iedarbības.

Anaboliskie hormoni:

• Estrogēns: Hormons, kas pastāv gan sievietēm, gan vīriešiem. Tas galvenokārt tiek ražots olnīcās un galvenokārt regulē sievišķās seksuālās īpašības (piemēram, gurnus un krūšu augšanu), un ir arī konstatēts, ka tas ietekmē kaulu masu⁵ menstruālā cikla regulēšana⁶.

• Testosterons: Hormons, kas pastāv gan vīriešiem, gan sievietēm. Tas galvenokārt tiek ražots sēkliniekos un galvenokārt regulē vīriešu seksuālās īpašības (piemēram, balsi un sejas apmatojumu), stiprinot kaulu masu⁷ un palīdz veidot un uzturēt muskuļu masu⁸.

• Augšanas hormons: Hormons, kas izveidots hipofīzē, augšanas hormons stimulē un pēc tam regulē organisma augšanu agrīnā dzīves posmā. Pēc brieduma pieaugušā dzīvē tas arī regulē kaulu atjaunošanos⁹.

• Insulīns: Beta šūnas rada šo hormonu aizkuņģa dziedzerī. Tas regulē glikozes līmeni asinīs. Glikoze ir galvenais enerģijas avots, tomēr to nevar apstrādāt bez insulīna. Ja aizkuņģa dziedzeris cīnās vai nespēj ražot insulīnu, tas var izraisīt diabētu¹⁰.

Katabolisma hormoni:

• Glikagons: Aizkuņģa dziedzerī ražo alfa šūnas, glikagons ir atbildīgs par glikogēna krājumu sadalīšanās glikozē stimulēšanu. Glikogēns pastāv rezervuāros, ko glabā aknās, un, kad ķermenim ir nepieciešams vairāk enerģijas (piemēram, fiziskām aktivitātēm, paaugstināta stresa līmeņa vai cīņas), glikagons stimulē glikogēna katabolismu, kā rezultātā glikoze nonāk asinīs¹⁰.

• Adrenalīns: Pazīstams arī kā “epinefrīns”, tas tiek veidots virsnieru dziedzeros. Adrenalīns spēlē būtisku sastāvdaļu fizioloģiskā reakcijā, ko sauc par “cīņu vai lidojumu”. Fizioloģiskās reakcijas laikā bronhioli atveras un sirdsdarbības ātrums tiek paātrināts, lai pastiprinātu skābekļa absorbciju. Tas ir arī atbildīgs par glikozes ieplūšanu organismā, tādējādi nodrošinot ātru enerģijas avotu¹¹.

• Kortizols: Saukts arī par “stresa hormonu”, tas tiek sintezēts virsnieru dziedzeros. Kad organisms izjūt nemieru, ilgstošu diskomfortu vai nervozitāti, kortizols izdalās. Tā rezultātā paaugstinās asinsspiediens, rodas paaugstināts cukura līmenis asinīs, un imūnsistēma tiek nomākta¹².

• Citokīns: Ļoti mazs olbaltumvielu hormons, kas regulē mijiedarbību un komunikāciju starp ķermeņa šūnām. Pastāvīgi tiek ražoti citokīni, kas arī tiek konsekventi sadalīti, un aminoskābes organisms izmanto atkārtoti. Izplatīts piemērs ir limfokīni un interleikīns, kur tie izdalās pēc imūnās atbildes reakcijas, kas rodas pēc iebrukuma svešķermenī (baktērijas, vīruss, audzējs vai sēnīte) vai pēc traumas¹³.

Kataboliskais un anaboliskais process fiziskās slodzes laikā

Organisma ķermeņa svaru nosaka katabolisms un anabolisms. Būtībā anabolisma laikā atbrīvotās enerģijas daudzums, no kura atskaitīts katabolisma laikā patērētais daudzums, ir vienāds ar tā kopējo svaru. Enerģijas pārpalikums, kas nav sadedzināts caur katabolismu, tiek uzkrāts glikogēna vai tauku veidā aknu un muskuļu rezervēs¹⁴. Lai gan tas ir vienkāršots divu procesu mijiedarbības skaidrojums, tas ļauj vieglāk saprast, kā daži kataboliskie un anaboliskie vingrinājumi apvieno ķermeņa svara noteikšanu..

Anabolisko procesu rezultātā parasti palielinās muskuļu masa, piemēram, izometrija vai svara celšana¹⁵. Tomēr visi citi anaerobie vingrinājumi, piemēram, sprints, intervāla treniņš un citas augstas intensitātes aktivitātes, ir arī anaboliski¹⁶. Šādu aktivitāšu laikā ķermenis tērē tūlītējus enerģijas uzkrājumus, noņemot muskuļos uzkrāto pienskābi². Atbildot uz to, gatavojoties turpmākiem centieniem, tiek palielināta muskuļu masa. Tas nozīmē, katabolisko procesu rezultātā tiek iegūti lielāki, stiprāki muskuļi, kā arī nostiprināti kauli un palielinātas olbaltumvielu rezerves, izmantojot aminoskābes, kuras visas apvienojot palielina ķermeņa svaru.¹⁷.

Parasti visi vingrinājumi, kas ir aerobi, ir katabolisks process. Tie ietver peldēšanu, skriešanu un riteņbraukšanu un citus vingrinājumus, kas izraisa pāreju no vai nu glikozes, vai glikogēna kā enerģijas avota izmantošanas uz tauku sadedzināšanu, lai izpildītu paaugstinātas enerģijas vajadzības¹⁸. Laiks ir izšķirošs, lai pamudinātu uz katabolismu, jo tam vispirms jādedzina caur glikozes / glikogēna rezervēm¹⁹. Lai arī abi ir atslēga ķermeņa tauku samazināšanai, anabolisms un katabolisms ir kontrastējoši vielmaiņas procesi, kuru rezultātā palielinās vai samazinās kopējais ķermeņa svars. Katabolisko un anabolisko vingrinājumu kombinācija ļauj ķermenim sasniegt un uzturēt ideālu ķermeņa svaru.

	Katabolisms	Anabolisms
Definīcija	Metabolisma procesi, kas vienkāršās vielas sadala sarežģītās molekulās	Metabolisma procesi, kas sadala lielākas, sarežģītas molekulas mazākās vielās
Enerģija	-          Atbrīvo ATP enerģiju -          Potenciālā enerģija, kas pārveidota kinētiskajā enerģijā	-          Nepieciešama ATP enerģija -          Kinētiskā enerģija tiek pārveidota par potenciālo enerģiju
Reakcijas veids	Exergonic	Endergonic
Hormoni	Adrenalīns, glikagons, citokīni, kortizols	Estrogēns, testosterons, augšanas hormons, insulīns
Svarīgums	-          Nodrošina enerģiju anabolismam -          Silda ķermeni -          Iespējo muskuļu kontrakcijas	-          Atbalsta jaunu šūnu augšanu -          Atbalsta enerģijas uzkrāšanu -          Ķermeņa audu uzturēšana
Skābeklis	Izmanto skābekli	Neizmanto skābekli
Ietekme uz vingrošanu	Katabolisma vingrinājumi parasti ir aerobi un labi sadedzina kalorijas un taukus	Anaboliski vingrinājumi, kas bieži ir anaerobi un parasti veido muskuļu masu
Piemēri	-          Šūnu elpošana -          Gremošana -          Izdalīšanās	-          Asimilācija dzīvniekiem -          Fotosintēze augos

Secinājums

Kopumā katabolisms un anabolisms ir divas metabolisma sastāvdaļas. Galvenā atšķirība starp diviem procesiem ir reakciju veidi, kas ir iesaistīti katrā.

Anabolisms izmanto ATP kā enerģijas veidu, pārveidojot kinētisko enerģiju ķermenī uzkrātajā potenciālajā enerģijā, kas palielina ķermeņa masu. Tas ražo endergoniskos procesus, kas ir anaerobie un notiek fotosintēzes procesā augos, kā arī asimilāciju dzīvniekiem.

Katabolisms izdala enerģiju vai nu kā ATP vai siltumu, pārveidojot uzkrāto potenciālo enerģiju kinētiskajā enerģijā. Tas sadedzina sarežģītas molekulas un samazina ķermeņa masu un rada eksergoniskus procesus, kas ir aerobi un notiek šūnu elpošanas, gremošanas un ekskrēcijas laikā..