Przejdź do treści

Katabolizm – co to jest, etapy, katabolizm a metabolizm

Katabolizm - co to jest, etapy, katabolizm a metabolizm Istock.com
Podoba Ci
się ten artykuł?
Udostępnij bliskim
WHO: Wariant Omikron przenosi się bardzo szybko, jednak nie powoduje ciężkich objawów
Przemarznięta? Te napoje zimą rozgrzeją twój organizm skuteczniej niż herbata i kawa
6 witamin i minerałów, których organizm może potrzebować zimą
Jak możesz sobie sama poradzić z zaparciami? Wyjaśnia fizjoterapeuta Kamil Kozakowski
Czy szczepienia obowiązkowe są szczepieniami przymusowymi? Prawniczka wyjaśnia, na czym polega w praktyce nowy przepis

Katabolizm to destrukcyjna faza metabolizmu, która prowadzi do uwalniania energii.

Co to jest katabolizm?

Katabolizm to proces obejmujący serię reakcji chemicznych, które rozkładają złożone cząsteczki na mniejsze jednostki, zwykle w celu uwalniania energii. Na przykład duże cząsteczki, takie jak polisacharydy, kwasy nukleinowe i białka, są podzielone na mniejsze jednostki, takie jak monosacharydy, nukleotydy i aminokwasy.

Etapy katabolizmu

Etap 1 – Etap trawienia

Złożone cząsteczki organiczne, takie jak białka, lipidy i polisacharydy są katabolizowane do swoich mniejszych składników lub monomerów poza komórkami. Te złożone cząsteczki są nieabsorbowane w swoim złożonym stanie, a zatem dla ich wchłaniania istotne jest, aby te podstawowe i niezbędne cząsteczki rozpadły się na łatwo przyswajalne i mniejsze w procesie trawienia.

Etap 2 – Uwolnienie energii

Mniejsze cząsteczki, które zostały wstępnie rozbite w czasie trawienia są formą wchłanialną i są wychwytywane przez komórki i następnie przekształcane w przydatne substraty, takie jak acetylo-koenzym A (acetylo-CoA), uwalniając w tym procesie energię.

Etap 3 – nagazowanie energii

Wreszcie grupa acetylowa CoA jest utleniana do wody i dwutlenku węgla w cyklu kwasu cytrynowego. W tym procesie zmagazynowana energia jest uwalniana poprzez redukcję koenzymu, dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NAD+) do NADH.

Kobieta / freepik.com

Katabolizm a metabolizm

Każda żywa komórka ciała potrzebuje energii. Metabolizm to suma wszystkich niezbędnych reakcji, które mają na celu utrzymanie życia. Katabolizm i anabolizm razem tworzą metabolizm. Zasadniczo istnieją dwie podstawowe gałęzie metabolizmu: gałąź destrukcyjna, która dostarcza energii (czyli katabolizm) oraz gałąź konstruktywna metabolizmu, która wykorzystuje uwolnioną energię (czyli anabolizm).

Każda żywa komórka rozkłada i wytwarza cząsteczki. Te kolejne reakcje są znane jako szlaki metaboliczne.

Każdy etap tych kolejnych reakcji zachodzi pod wpływem określonego enzymu. Enzymy działają na cząsteczki zwane substratami, podczas gdy cząsteczka powstała w wyniku reakcji chemicznej nazywana jest produktem. Większość enzymów wiąże się z określonym substratem.

Istnieją cechy wspólne wszystkich reakcji metabolicznych (katabolicznych lub anabolicznych):

  • wszystkie reakcje są katalizowane przez enzym,
  • szlaki i reakcje metaboliczne są uniwersalne i wszystkie organizmy żywe wykazują podobieństwo pewne podobieństwo ich działania,
  • wszystkie szlaki metaboliczne wykorzystują bardzo niewiele reakcji chemicznych,
  • reakcje metaboliczne obejmują koenzymy; koenzymy to powszechne substraty, które biorą udział w wielu różnych reakcjach metabolicznych, na przykład NADH lub koenzym A,
  • szlaki kataboliczne są zupełnie inne niż szlaki anaboliczne, co umożliwia lepszą kontrolę metabolizmu,
  • kluczowe enzymy kontrolują i modulują wszystkie reakcje metaboliczne,
  • większość reakcji metabolicznych zachodzi w określonych organellach komórkowych.

Katabolizm a anabolizm

Cel dwóch gałęzi metabolizmu, mianowicie katabolizmu i anabolizmu, jest całkowicie przeciwny. W procesie anabolicznym proste cząsteczki są przekształcane do złożonych za pomocą energii, podczas gdy proces kataboliczny jest procesem rozkładu, w którym złożone cząsteczki są dzielone na proste związki wraz z uwolnieniem energii.

Hormony kataboliczne

W procesach katabolicznych zaangażowanych jest wiele niezbędnych enzymów. Niektóre hormony mają również działanie kataboliczne. Są to:

  • adrenalina: ten hormon jest wytwarzany w nadnerczach; przyspiesza tętno i odpowiada za reakcję „walki i ucieczki” w sytuacjach stresowych lub awaryjnych,
  • kortyzol: znany również jako hormon stresu – jest również wytwarzany w nadnerczach i uwalniany podczas okresów niepokoju, nerwowości; podnosi poziom cukru we krwi i ciśnienie krwi,
  • glukagon: hormon jest wytwarzany przez trzustkę – jest potrzebny do rozbicia glikogenu na glukozę; glukagon jest przechowywany w wątrobie; stany wymagające energii, takie jak walka, ćwiczenia, wysoki poziom stresu, pobudzają wątrobę do uwalniania glikogenu,
  • cytokiny: wykorzystywanie aminokwasów do różnych funkcji organizmu powoduje uwalnianie cytokin; cytokiny to rodzaj białek potrzebnych do komunikacji między komórkami.

Przykłady katabolizmu

Zasadniczo podczas katabolizmu złożone cząsteczki, takie jak białka, polisacharydy i tłuszcze, są rozbijane na małe cząsteczki, takie jak aminokwasy, monosacharydy i kwasy tłuszczowe. Niektóre z głównych procesów katabolicznych to:

  • cykl kwasu cytrynowego (Cykl Krebsa),
  • glikoliza,
  • lipoliza,
  • dezaminacja oksydacyjna,
  • fosforylacja oksydacyjna,
  • rozpad tkanki mięśniowej.

Cykl kwasu cytrynowego, glikoliza, lipoliza, dezaminacja oksydacyjna i fosforylacja oksydacyjna to kluczowe przykłady reakcji katabolicznych, które zachodzą we wszystkich komórkach eukariotycznych.

6 rzeczy, które spowalniają metabolizm

Cykl Krebsa – cykl kwasu cytrynowego

Kluczowym źródłem energii w cyklu Krebsa jest acetylo-CoA, który utlenia się do CO2 i H2O wewnątrz macierzy mitochondrialnej wraz z jednoczesną redukcją NAD do NADH i FAD do FADH2. Następnie trzy cząsteczki NADH i jedna cząsteczka obu są wykorzystywane do generowania ATP w łańcuchu transportu elektronów.

Podczas utleniania NADH prowadzi do produkcji trzech cząsteczek ATP, podczas gdy FADH2 daje w wyniku dwie cząsteczki ATP. Cykl ten jest powszechnym szlakiem utleniania węglowodanów, białek i tłuszczów. Jeden cykl Krebsa prowadzi do powstania siedmiu produktów: GTP, 3 NADH, 3FADH2, 2 CO2.

Czasami jest również klasyfikowany jako szlak amfiboliczny, ponieważ jest częścią zarówno szlaku katabolicznego, jak i szlaków anabolicznych. Proces uzupełniania półproduktów cyklu Krebsa jest znany jako anapleroza .

Glikoliza

Glikoliza to proces kataboliczny zachodzący we wszystkich komórkach eukariotycznych. Rozkład lub glukozy do kwasu pirogronowego przeprowadzana jest w obecności tlenu, podczas gdy w warunkach beztlenowych glukoza jest przekształcana w kwas mlekowy. Glikoliza beztlenowa jest również znana jako ścieżka Embden-Meyerhof (EMP).

Kiedy poziom ATP w komórce jest niski, w cytozolu komórki inicjowana jest glikoliza. Jest dalej podzielona na dwa etapy:

  1. Faza przygotowawcza: tutaj jedna cząsteczka glukozy jest przekształcana w dwie cząsteczki D-gliceraldehydo-3-fosforanu, który ostatecznie przekształca się we fruktozo-6-difosforan. Wreszcie fruktozo-6-difosforan tworzy dwie cząsteczki gliceraldehydo-3-fosforanu;
  2. Faza energetyczna: w tej fazie organiczny fosforan jest uwalniany do syntezy ATP. Aldehyd glicerynowy z pierwszego etapu jest utleniany i fosforylowany w celu wytworzenia 1,3-difosfoglicerynianu, który ostatecznie tworzy kwas pirogronowy lub mlekowy w zależności od dostępności tlenu. Dwie ATP są wytwarzane w beztlenowej glikolizie glukozy, podczas gdy glikoliza tlenowa może skutkować wytworzeniem do 38 cząsteczek ATP.

Metabolizm glukozy przy użyciu tej ścieżki zachodzi we wszystkich komórkach organizmu. Glikoliza tlenowa zachodzi w mózgu, podczas gdy glikoliza beztlenowa zachodzi w czerwonych krwinkach z powodu braku mitochondriów.

Ludzkie mięśnie szkieletowe ulegają glikolizie tlenowej prawie w 90 proc. przypadków, a także w normalnych warunkach. Jednak energiczne skurcze mięśni i wysiłek fizyczny wywołują beztlenową glikolizę. Powoduje to zakwasy, czyli ból mięśni spowodowany obecnością kwasu mlekowego.

Lipoliza czyli katabolizm kwasów tłuszczowych

Lipoliza to rozkład trójglicerydów w celu uzyskania energii. W tym procesie triacyloglicerol (TAG) przechowywany w kropelkach lipidów komórkowych, ulega hydrolitycznemu rozszczepieniu z wytworzeniem niezestryfikowanych kwasów tłuszczowych. Te niezestryfikowane kwasy tłuszczowe są następnie wykorzystywane jako substrat do produkcji energii, niezbędne prekursory do syntezy lipidów i błon lub mediatory procesów sygnalizacji komórkowej.

Lipidy lub triglicerydy są hydrolizowane do wolnych kwasów tłuszczowych i glicerolu. Powstały glicerol staje się następnie częścią glikolizy, podczas gdy utworzone kwasy tłuszczowe są dalej rozszczepiane przez beta-oksydację z uwolnieniem acetylo-CoA. Ten acetylo-Co-A jest kluczowym składnikiem cyklu kwasu cytrynowego.

Utlenianie kwasów tłuszczowych uwalnia więcej energii niż utlenianie węglowodanów. Dzieje się tak, ponieważ węglowodany zawierają więcej tlenu w swoich strukturach. Proces ten ma kluczowe znaczenie dla homeostazy energetycznej i lipidowej organizmu. Całkowite utlenianie kwasów tłuszczowych, zwłaszcza trójglicerydów, daje maksymalną ilość ATP, dlatego też kwas tłuszczowy jest podstawowym paliwem do magazynowania u większości zwierząt.

W diecie ketogenicznej wykorzystuje się właśnie proces lipolizy. Niedobór węglowodanów sprawia, że organizm jest zmuszony prowadzić lipolizę zamiast preferowanej glikolizy. Taki stan nazywa się ketozą.

Rozpad tkanki mięśniowej lub katabolizm mięśni

Wyższe tempo degradacji białka w porównaniu z jego syntezą stymuluje rozpad tkanki mięśni szkieletowych. Jest to całkowicie kataboliczny stan organizmu. Może to mieć miejsce w przypadku starzenia się, niedożywienia lub choroby, zwłaszcza posocznicy, raka, AIDS, cukrzycy i niewydolności nerek.

Przedłużający się stan rozpadu tkanki mięśniowej lub zanik mięśni może skutkować niewydolnością narządów i zagrażać życiu. W takim stanie aminokwasy z zapasów białka, zwłaszcza w tkance mięśniowej, są uwalniane do krwi i przekształcane w glukozę, aby zaspokoić zapotrzebowanie na glukozę we krwi.

 

Źródła:

  1. Bolsover, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White, HA i Wiedemann, CG (2004). Metabolizm. In Cell Biology (red. SR Bolsover, JS Hyams, EA Shephard, HA White i CG Wiedemann). doi: 10.1002 / 047146158X.ch13
  2. McCarthy, JJ i Esser, KA (2010). Szlaki anaboliczne i kataboliczne regulujące masę mięśni szkieletowych. Aktualna opinia w zakresie żywienia klinicznego i opieki metabolicznej, 13 (3), 230–235. https://doi.org/10.1097/MCO.0b013e32833781b5
  3. DeBerardinis, RJ i Thompson, CB (2012). Metabolizm komórkowy i choroby: czego uczą nas odchylenia metaboliczne? Celi, 148 (6), 1132–1144. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.02.032
  4. Berg, JM, Tymoczko, JL, Stryer, L. (2002) Biochemistry. Wydanie 5. Nowy Jork: WH Freeman. Dostępne pod adresem: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22553/
  5. Sánchez López de Nava, A., Raja, A. (2020). Fizjologia, metabolizm W: StatPearls [Internet]. Treasure Island (Floryda): StatPearls Publishing; 2020 styczeń-. Dostępne pod adresem: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK546690/

 

i
Treści zawarte w serwisie mają wyłącznie charakter informacyjny i nie stanowią porady lekarskiej. Pamiętaj, że w przypadku problemów ze zdrowiem należy bezwzględnie skonsultować się z lekarzem.

Podoba Ci się ten artykuł?

Tak
Nie

Powiązane tematy:

Zainteresują cię również:

kobieta mająca migrenę

Migrena – przyczyny, objawy, rodzaje, leczenie. Ile trwa migrena?

„W przypadku kobiet mówi się 'wypadanie włosów’, jakby to był stan przejściowy, zamiast nazywać rzeczy po imieniu: łysienie”

Masz mniejszą ochotę na seks? Autorki profilu "Ogarnij Hashimoto" wyjaśniają, co może być przyczyną i co zrobić, żeby sobie pomóc

Chorujesz na Hashimoto i masz mniejszą ochotę na seks? Ekspertki wyjaśniają, co zrobić, żeby sobie pomóc

Nie masz ochoty na seks i często masz kiepski nastrój? To mogą być oznaki niskiego poziomu jednego z hormonów

Jesteś przemęczona i nie masz ochoty na seks? To mogą być oznaki niskiego poziomu jednego z hormonów

Hormony żeńskie – czym są i jaką rolę spełniają w organizmie. Poznaj ich najważniejsze zadania

Hashimoto a ciąża – planowanie ciąży w chorobie

Szyszynka – lokalizacja, funkcje, zwapnienie szyszynki i guz

Niedoczynność przysadki mózgowej – przyczyny, objawy i metody leczenia

Zespół pustego siodła – przyczyny, rodzaje, objawy, leczenie

Choroby przysadki – przyczyny, objawy, leczenie

Zespół Schwartza-Barttera – przyczyny, objawy, leczenie

Guz prolaktynowy (prolaktynoma) – objawy i leczenie

PCOS u mężczyzn? Dr Katarzyna Skórzewska mówi, na co zwrócić uwagę u swojego partnera

"Znamy przypadki, kiedy tarczyca zaczyna się regenerować i odrastać. Same jesteśmy w takiej sytuacji" - podkreślają autorki profilu Ogarnij Hashimoto

„Znamy przypadki, kiedy tarczyca zaczyna się regenerować i odrastać. Same jesteśmy w takiej sytuacji” – podkreślają autorki profilu Ogarnij Hashimoto

Skąd ta senność po jedzeniu? 6 możliwych powodów /fot.Pexels Polina Tankilevitch

Skąd ta senność po jedzeniu? 6 możliwych powodów

Jak brak snu wpływa na poziom TSH i hormonów tarczycy? Wyjaśnia Emilia Cesarek

Jak brak snu wpływa na poziom TSH i hormonów tarczycy? Wyjaśnia Emilia Cesarek

Jakie hormony odpowiadają za spadek libido? Wyjaśnia Michał Kot

Nie masz ochoty na seks? Michał Kot wyjaśnia, z czego to może wynikać

Wydaje ci się, że masz problemy z tarczycą? Przestań się domyślać. Aleksandra Rodziewicz mówi, jak to sprawdzić

Wydaje ci się, że masz problemy z tarczycą? Przestań się domyślać. Aleksandra Rodziewicz mówi, jak to sprawdzić

Twoja skóra głowy daje ci znaki! Jak przewidzieć wypadanie włosów? Wyjaśnia Marta Klowan

Jak przewidzieć wypadanie włosów? Wyjaśnia Marta Klowan

para zakochanych, romantyczny wieczór

Nie masz ochoty na seks? Poznaj 8 sposobów na podniesienie libido

Jak podkręcić metabolizm, gdy organizm się starzeje? 7 kluczowych porad/fot. Pexels

Jak podkręcić metabolizm, gdy organizm się starzeje? 7 kluczowych porad

Dwie kobiety siedzą przy stole i piją z filiżanek

„Ciągle odczuwasz głód i nie możesz schudnąć? Sprawdź, czy to nie leptynooporność” – apelują autorki Ogarnij Hashimoto

Kobieta

Mgła mózgowa w Hashimoto. Jak sobie z nią poradzić? Tłumaczą autorki „Ogarnij Hashimoto”

Wyczerpanie, osłabienie, nerwowość? Doktor Google podpowiada: zespół zmęczonych nadnerczy /fot. Pexels

Wyczerpanie, osłabienie, nerwowość? Doktor Google podpowiada: zespół zmęczonych nadnerczy. „Nie ma takiej choroby” – twierdzi endokrynolog

Najpopularniejsze

Ból trzustki - kobieta trzymająca się za brzuch

Ból trzustki – jak boli trzustka i jak odróżnić ból trzustki od bólu żołądka?

Kobieta

O czym świadczy ból pod łopatką? Charakter bólu, objawy i możliwe sposoby leczenia

Para na kanapie

Seks analny – co to jest i jakie są najlepsze pozycje analne?

Masturbacja może być jeszcze przyjemniejsza. Poznaj sposoby masturbacji

Co oznacza obniżona temperatura ciała i jakie są jej przyczyny? Kiedy spadek temperatury może być niebezpieczny?

Co oznacza obniżona temperatura ciała i jakie są jej przyczyny? Kiedy spadek temperatury może być niebezpieczny?

Respirator

Jak wygląda intubacja i podłączenie pacjenta do respiratora? Wyjaśnia anestezjolożka Zofia Patyna-Giżejowska

MCH – co to, podwyższone i poniżej normy. MCH w morfologii

„Każdy orgazm jest czymś pięknym, jednak ten rodzaj orgazmu jest wyjątkowy”. Seksuolożka o kobiecym wytrysku

Orgazm - jak go osiągnąć? 10 sposobów na lepszy orgazm

Orgazm – jak go osiągnąć? 10 sposobów na lepszy orgazm

Co oznacza drętwienie rąk w nocy i podczas snu?

Co oznacza drętwienie rąk w nocy i podczas snu?

kobieta pijąca zioła

Naturalne odrobaczanie. Czy naprawdę wszyscy mamy pasożyty?

Kiedy występuje niskie ciśnienie i wysoki puls?

Niskie ciśnienie i wysoki puls – kiedy występują? Co to oznacza?

Torbiel - twarz kobiety z widocznymi krostkami

Torbiel – czym jest, gdzie występuje i czy jest groźna dla zdrowia?

Pozycje seksualne, czyli jak urozmaicić seks. Najlepsze pozycje

Badanie krwi AST - co to jest i jak interpretować wyniki?

Badanie krwi AST – co to jest i jak interpretować wyniki?

5 rzeczy, które mężczyźni uwielbiają w łóżku

5 rzeczy, które mężczyźni uwielbiają w łóżku