Различия между катаболизмом и анаболизмом

Совокупность химических реакций организма, которые происходят в клетках для поддержания его жизни, называется метаболизмом. Метаболизм - это свойство жизни, возникающее в результате упорядоченного взаимодействия между молекулами. Эти процессы позволяют организмам расти, размножаться, реагировать на окружающую среду и поддерживать свои структуры¹.

Метаболизм делится на два основных типа реакций. Вообще говоря, катаболизм - это все химические реакции, которые разрушают молекулы. Это либо для извлечения энергии, либо для производства простых молекул, которые затем конструируют другие. Анаболизм относится ко всем метаболическим реакциям, которые строят или собирают более сложные молекулы из более простых¹.

Процессы катаболизма и анаболизма

Все анаболические процессы являются конструктивными, с использованием основных молекул в организме, которые затем создают соединения, которые являются более специализированными и сложными. Анаболизм также известен как «биосинтез», в результате чего конечный продукт создается из ряда компонентов. Процесс требует АТФ как формы энергии, преобразующей кинетическую энергию в потенциальную энергию. Считается, что это эндергонный процесс, то есть, это не спонтанная реакция, требующая энергии.². Процесс использует энергию для создания конечного продукта, такого как ткани и органы. Эти сложные молекулы необходимы организму как средство роста, развития и дифференцировки клеток.³. Анаболические процессы не используют кислород.

Катаболические процессы, с другой стороны, разрушительны, когда разрушаются более сложные соединения, и энергия выделяется в форме АТФ или тепла - вместо того, чтобы потреблять энергию, как при анаболизме. Потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию из запасов в организме. Это приводит к формированию метаболического цикла, в результате которого катаболизм расщепляет молекулы, созданные в результате анаболизма. Затем организм часто использует многие из этих молекул, которые снова используются в различных процессах. Катаболические процессы используют кислород.

На клеточном уровне анаболизм использует мономеры для образования полимеров, что приводит к образованию более сложных молекул. Типичным примером является синтез аминокислот (мономер) в более крупные и более сложные белки (полимер). Одним из наиболее распространенных катаболических процессов является пищеварение, при котором усваиваемые питательные вещества превращаются в более простые молекулы, которые организм затем может использовать для других процессов..

Катаболические процессы разрушают многие полисахариды, такие как гликоген, крахмалы и целлюлоза. Они превращаются в моносахариды, которые включают глюкозу, фруктозу и рибозу, используемые организмами в качестве формы энергии. Белки, которые создаются анаболизмом, превращаются в аминокислоты через катаболизм, для дальнейших анаболических процессов. Любые нуклеиновые кислоты в ДНК или РНК становятся катаболизированными в более мелкие нуклеотиды, которые являются компонентом естественного процесса заживления, а также используются для энергетических нужд.

Организмы классифицируются на основе типа катаболизма, который они используют⁴:

• органотрофы → Организм, который получает свою энергию из органических источников
• Литотроф → Организм, который получает свою энергию от неорганических субстратов
• Фототроф → Организм, который получает энергию от солнечного света
  

Гормоны

Многие метаболические процессы, происходящие в организме, регулируются гормонами. Гормоны - это химические соединения, которые обычно классифицируются как анаболические или катаболические гормоны, в зависимости от их общего действия..

Анаболические гормоны:

• эстрогенГормон, который существует как у женщин, так и у мужчин. Он преимущественно вырабатывается в яичниках и в основном регулирует женские сексуальные характеристики (такие как бедра и рост груди), а также, как было установлено, влияет на костную массу⁵ и регуляция менструального цикла⁶.

• ТестостеронГормон, который существует как у мужчин, так и у женщин. Он преимущественно вырабатывается в яичках и в основном регулирует мужские половые признаки (такие как голос и волосы на лице), укрепляя костную массу⁷ и помогает наращивать и поддерживать мышечную массу⁸.

• Гормон ростаГормон, который вырабатывается в гипофизе, гормон роста стимулирует и впоследствии регулирует рост организма в молодости. Следуя зрелости во взрослой жизни, он также регулирует восстановление костей⁹.

• инсулинБета-клетки создают этот гормон в поджелудочной железе. Он регулирует уровень глюкозы и использование в крови. Глюкоза является основным источником энергии, однако она не может быть обработана без инсулина. Если поджелудочная железа борется или не может вырабатывать инсулин, это может привести к диабету¹⁰.

Катаболические гормоны:

• глюкагонВырабатываемый в поджелудочной железе альфа-клетками, глюкагон отвечает за стимулирование распада запасов гликогена в глюкозу. Гликоген присутствует в резервуарах, хранящихся в печени, и когда организму требуется больше энергии (например, физические упражнения, высокий уровень стресса или борьба), глюкагон стимулирует катаболизм гликогена, в результате чего глюкоза попадает в кровь¹⁰.

• адреналинТакже известный как «адреналин», он создается в надпочечниках. Адреналин играет фундаментальную роль в физиологической реакции, называемой «бой или бегство». Во время физиологического ответа бронхиолы открываются, и частота сердечных сокращений ускоряется для улучшения поглощения кислорода. Он также отвечает за попадание глюкозы в организм, обеспечивая тем самым быстрый источник энергии¹¹.

• КортизолТакже называется «гормон стресса», он синтезируется в надпочечниках. Когда организм испытывает беспокойство, длительный дискомфорт или нервозность, высвобождается кортизол. В результате повышается кровяное давление, происходит скачок уровня сахара в крови, и иммунная система становится подавленной¹².

• цитокинаОчень маленький белковый гормон, который регулирует взаимодействие и связь между клетками в организме. Существует постоянное производство цитокинов, которые также постоянно расщепляются, а аминокислоты повторно используются организмом. Типичным примером являются лимфокины и интерлейкины, где они высвобождаются после возникновения иммунного ответа после инвазии инородным телом (бактериями, вирусом, опухолью или грибком) или после травмы.¹³.

Катаболические и анаболические процессы во время упражнений

Масса организма определяется катаболизмом и анаболизмом. По существу, количество энергии, выделяемой при анаболизме, минус количество, использованное при катаболизме, равно его общему весу. Любая избыточная энергия, которая не сжигается в результате катаболизма, накапливается в виде гликогена или жира в печени и мышечных резервах.¹⁴. Хотя это упрощенное объяснение того, как эти два процесса взаимодействуют, легче понять, как определенные катаболические и анаболические упражнения объединяются для определения массы тела..

Анаболические процессы обычно приводят к увеличению мышечной массы, такой как изометрия или поднятие тяжестей¹⁵. Однако любые другие анаэробные упражнения, такие как спринт, интервальные тренировки и другие высокоинтенсивные упражнения, также являются анаболическими.¹⁶. В периоды таких действий организм расходует непосредственные запасы энергии, удаляя молочную кислоту, которая накапливается в мышцах.². В ответ мышечная масса увеличивается при подготовке к любым дальнейшим усилиям. Это означает, что катаболические процессы приводят к увеличению и укреплению мышц, укреплению костей и увеличению запасов белка благодаря использованию аминокислот, которые в совокупности увеличивают массу тела.¹⁷.

Как правило, любое аэробное упражнение является катаболическим процессом. К ним относятся плавание, бег трусцой и езда на велосипеде, а также другие упражнения, которые вызывают переход от использования либо глюкозы или гликогена в качестве источника энергии, к сжиганию жира для удовлетворения возросшей потребности в энергии¹⁸. Время играет решающую роль в подстрекательстве к катаболизму, так как оно должно сначала сжигать запасы глюкозы / гликогена.¹⁹. Хотя оба являются ключом к снижению массы жира тела, анаболизм и катаболизм контрастируют с метаболическими процессами, которые приводят к увеличению или уменьшению общей массы тела. Комбинация катаболических и анаболических упражнений позволяет организму достичь идеальной массы тела и поддерживать ее.

	катаболизм	Анаболизм
Определение	Метаболические процессы, которые расщепляют простые вещества на сложные молекулы	Метаболические процессы, которые расщепляют большие сложные молекулы на более мелкие вещества
энергии	-          Высвобождает энергию АТФ -          Потенциальная энергия превращается в кинетическую энергию	-          Требуется энергия АТФ -          Кинетическая энергия превращается в потенциальную энергию
Тип реакции	экзэргонических	эндергонических
Гормоны	Адреналин, глюкагон, цитокины, кортизол	Эстроген, тестостерон, гормон роста, инсулин
значение	-          Обеспечивает энергию для анаболизма -          Греет тело -          Включает сокращение мышц	-          Поддерживает рост новых клеток -          Поддерживает хранение энергии -          Поддержание тканей тела
кислород	Использует кислород	Не использует кислород
Влияние на физические упражнения	Катаболические упражнения, как правило, аэробные и хорошо сжигают калории и жир	Анаболические упражнения, часто анаэробные по своей природе и, как правило, наращивание мышечной массы
Примеры	-          Клеточное дыхание -          пищеварение -          экскреция	-          Ассимиляция у животных -          Фотосинтез у растений

Вывод

В совокупности катаболизм и анаболизм являются двумя компонентами метаболизма. Ключевым фундаментальным отличием между этими двумя процессами являются типы реакций, которые участвуют в каждом.

Анаболизм использует АТФ как форму энергии, преобразуя кинетическую энергию в потенциальную энергию, запасенную в теле, что увеличивает массу тела. Вызывает анаэробные эндергонические процессы, происходящие в процессе фотосинтеза у растений, а также ассимиляции у животных..

Катаболизм высвобождает энергию в виде АТФ или тепла, превращая накопленную потенциальную энергию в кинетическую энергию. Он сжигает сложные молекулы и уменьшает массу тела и производит эксергонные процессы, которые являются аэробными и происходят во время дыхания, пищеварения и выведения клеток..