Razlike med katabolizmom in anabolizmom

Celotna kemijska reakcija organizma, ki se zgodi v celicah, da vzdrži življenje, je znana kot metabolizem. Presnova je lastnost življenja, ki izhaja iz urejenih interakcij med molekulami. Ti procesi omogočajo organizmom, da rastejo, se razmnožujejo, se odzivajo na svoje okolje in ohranjajo svoje strukture¹.

Presnova je razdeljena na dve splošni vrsti reakcij. Na splošno velja, da je katabolizem vse kemijske reakcije, ki razgrajujejo molekule. To je bodisi za pridobivanje energije ali za proizvodnjo preprostih molekul, ki nato konstruirajo druge. Anabolizem se nanaša na vse presnovne reakcije, ki gradijo ali sestavljajo bolj zapletene molekule iz preprostejših¹.

Procesi katabolizma in anabolizma

Vsi anabolični procesi so konstruktivni in uporabljajo osnovne molekule v organizmu, ki nato ustvarijo bolj specializirane in zapletene spojine. Anabolizem je znan tudi kot 'biosinteza', pri čemer se iz številnih komponent ustvari končni produkt. Proces zahteva ATP kot obliko energije, ki kinetično energijo pretvori v potencialno energijo. Šteje se za endergonski proces, kar pomeni, da gre za nespontano reakcijo, ki zahteva energijo². Postopek porabi energijo za ustvarjanje končnega izdelka, kot so tkiva in organi. Te zapletene molekule potrebujejo organizem kot sredstvo za rast, razvoj in diferenciacijo celic³. Anabolični procesi ne uporabljajo kisika.

Katabolični procesi na drugi strani so uničujoči, kjer se bolj kompleksne spojine razgrajujejo in se energija sprosti v obliki ATP ali toplote - namesto da bi porabila energijo kot pri anabolizmu. Potencialna energija se pretvori v kinetično energijo iz zalog v telesu. To povzroči nastanek presnovnega cikla, pri čemer katabolizem razgradi molekule, ki nastanejo zaradi anabolizma. Organizem nato pogosto uporablja veliko teh molekul, ki se ponovno uporabljajo v različnih procesih. Katabolični procesi izkoriščajo kisik.

Na celični ravni anabolizem uporablja monomere, da tvori polimere, kar ima za posledico tvorbo bolj zapletenih molekul. Pogost primer je sinteza aminokislin (monomera) v večje in bolj zapletene beljakovine (polimer). Eden najpogostejših kataboličnih procesov je prebava, pri kateri se zaužita hranila pretvorijo v bolj enostavne molekule, ki jih lahko organizem uporabi za druge procese.

Katabolični procesi delujejo na razgradnjo številnih različnih polisaharidov, kot so glikogen, škrob in celuloza. Te se pretvorijo v monosaharide, ki vključujejo glukozo, fruktozo in ribozo, ki jih organizmi uporabljajo kot obliko energije. Beljakovine, ki jih ustvari anabolizem, se s katabolizmom pretvorijo v aminokisline za nadaljnje anabolične procese. Vse nukleinske kisline v DNK ali RNK postanejo katabolizirane v manjše nukleotide, ki so sestavni del naravnega procesa celjenja in se uporabljajo za energetske potrebe.

Organizmi so razvrščeni glede na vrsto katabolizma, ki ga uporabljajo⁴:

• Organotrof → Organizem, ki pridobiva svojo energijo iz organskih virov
• Litotrof → Organizem, ki pridobiva svojo energijo iz anorganskih substratov
• Phototroph → Organizem, ki pridobiva svojo energijo iz sončne svetlobe
  

Hormoni

Številne presnovne procese, ki se dogajajo v organizmu, uravnavajo hormoni. Hormoni so kemične spojine, ki jih običajno uvrščamo med anabolične ali katabolične hormone, odvisno od njihovega skupnega učinka.

Anabolični hormoni:

• Estrogen: Hormon, ki obstaja tako pri ženskah kot pri moških. Večinoma nastaja v jajčnikih in uravnava predvsem ženske spolne značilnosti (na primer rast bokov in dojk), prav tako je bilo ugotovljeno, da vpliva na kostno maso⁵ in uravnavanje menstrualnega cikla⁶.

• Testosteron: Hormon, ki obstaja tako pri moških kot pri ženskah. V glavnem nastaja v testisih in primarno uravnava moške spolne značilnosti (kot so glasovni in obrazni lasje), krepi kostno maso⁷ ter pomaga graditi in vzdrževati mišično maso⁸.

• Rastni hormon: Hormon, ki se ustvari znotraj hipofize, rastni hormon stimulira in nato uravnava rast organizma v zgodnjem življenju. Po zrelosti v odraslem življenju uravnava tudi popravljanje kosti⁹.

• Inzulin: Beta celice ustvarjajo ta hormon znotraj trebušne slinavke. Uravnava raven glukoze in uporabo v krvi. Glukoza je glavni vir energije, vendar je brez insulina ne moremo predelati. Če se trebušna slinavka bori ali ne more proizvesti inzulina, lahko to privede do sladkorne bolezni¹⁰.

Katabolični hormoni:

• Glukagon: V trebušni slinavki, ki ga proizvajajo alfa celice, je glukagon odgovoren za spodbujanje razgradnje zalog glikogena v glukozo. Glikogen obstaja v rezervoarjih, shranjenih v jetrih, in ko telo potrebuje več energije (na primer vadba, visoka stopnja stresa ali boj), glukagon spodbuja katabolizem glikogena, kar povzroči, da glukoza vstopi v kri¹⁰.

• Adrenalin: Znan tudi kot 'epinefrin', ustvarjen je v nadledvičnih žlezah. Adrenalin ima temeljno komponento v fiziološki reakciji, imenovani "boj ali beg". Med fiziološkim odzivom se odpirajo bronhiole in pospešuje se srčni utrip za večjo absorpcijo kisika. Odgovoren je tudi za poplavo glukoze v telo in s tem zagotavlja hiter vir energije¹¹.

• Kortizol: Imenujejo ga tudi „stresni hormon“, sintetizira pa ga v nadledvičnih žlezah. Ko organizem občuti tesnobo, dolgotrajno nelagodje ali živčnost, se sprošča kortizol. Krvni tlak se posledično zviša, pride do povišanja ravni krvnega sladkorja in imunski sistem se zaduši¹².

• Citokin: Zelo majhen beljakovinski hormon, ki uravnava interakcije in komunikacijo med celicami v telesu. Obstaja stalna proizvodnja citokinov, ki se tudi nenehno razgrajujejo, aminokisline pa jih organizem ponovno uporabi. Pogost primer so limfokini in interlevkin, kjer se sprostijo, ko se pojavi imunski odziv po invaziji tujega telesa (bakterije, virusi, tumorji ali glivice) ali po poškodbi¹³.

Katabolični in anabolični procesi med vadbo

Telesno maso organizma določata katabolizem in anabolizem. V bistvu je količina energije, ki se sprosti zaradi anabolizma, zmanjšana za količino, porabljeno s katabolizmom, enaka njegovi celotni teži. Vsaka odvečna energija, ki se ne izgoreva s katabolizmom, se shrani v obliki glikogena ali maščob v jetrih in mišičnih rezervah¹⁴. Čeprav je to poenostavljeno pojasnilo medsebojnega delovanja obeh procesov, je lažje razumeti, kako se nekatere katabolične in anabolične vaje združujejo za določitev telesne teže.

Anabolični procesi običajno povzročijo povečanje mišične mase, kot sta izometrija ali dvigovanje uteži¹⁵. Vendar pa je vsaka druga anaerobna vadba, kot so sprinter, intervalni trening in druge visokointenzivne aktivnosti, prav tako anabolična¹⁶. V obdobjih takšnih aktivnosti telo porablja takojšnje zaloge energije, pri čemer odstranjuje mlečna kislina, ki je nakopičena v mišicah². Kot odgovor se mišična masa poveča kot priprava na nadaljnja prizadevanja. To pomeni, da katabolični procesi povzročijo večje, močnejše mišice, pa tudi okrepljene kosti in povečane rezerve beljakovin z uporabo aminokislin, vse skupaj za povečanje telesne teže¹⁷.

Običajno je vsaka vadba, ki je aerobna, katabolični postopek. Sem sodijo plavanje, tek in kolesarjenje ter druge vaje, ki povzročajo pretvorbo iz uporabe glukoze ali glikogena kot vira energije v kurjenje maščob, da bi zadostili povečanim potrebam po energiji¹⁸. Čas je ključnega pomena za spodbujanje katabolizma, saj mora najprej izgorevati skozi rezerve glukoze / glikogena¹⁹. Medtem ko sta oba ključna za zmanjšanje telesne maščobne mase, anabolizem in katabolizem predstavljata kontrastne presnovne procese, ki imajo za posledico bodisi povečanje bodisi zmanjšanje celotne telesne teže. Kombinirane katabolične in anabolične vaje telesu omogočajo doseganje in vzdrževanje idealne telesne teže.

	Katabolizem	Anabolizem
Opredelitev	Presnovni procesi, ki razgrajujejo preproste snovi v kompleksne molekule	Presnovni procesi, ki razgrajujejo večje, kompleksne molekule na manjše snovi
Energija	-          Sprošča energijo ATP -          Potencialna energija se pretvori v kinetično energijo	-          Zahteva energijo ATP -          Kinetična energija se pretvori v potencialno energijo
Vrsta reakcije	Exergonic	Endergonični
Hormoni	Adrenalin, glukagon, citokini, kortizol	Estrogen, testosteron, rastni hormon, inzulin
Pomen	-          Zagotavlja energijo za anabolizem -          Segreva telo -          Omogoča krčenje mišic	-          Podpira novo rast celic -          Podpira shranjevanje energije -          Vzdrževanje telesnega tkiva
Kisik	Uporablja kisik	Ne izkorišča kisika
Učinki na vadbo	Katabolične vaje so običajno aerobne in so dobre pri kurjenju kalorij in maščob	Anabolične vaje, ki so pogosto anaerobne narave in so večinoma izgradnja mišične mase
Primeri	-          Celično dihanje -          Prebava -          Izločanje	-          Asimilacija pri živalih -          Fotosinteza v rastlinah

Zaključek

Skupaj sta katabolizem in anabolizem sestavni del presnove. Ključna temeljna razlika med obema procesoma so vrste reakcij, ki so vpletene v vsakega od njih.

Anabolizem uporablja ATP kot obliko energije, ki kinetično energijo pretvori v potencialno energijo, shranjeno v telesu, kar poveča telesno maso. Proizvaja endergonične procese, ki so anaerobni, ki se pojavljajo med procesom fotosinteze v rastlinah in asimilacijo pri živalih.

Katabolizem sprošča energijo bodisi kot ATP ali toploto in pretvori shranjeno potencialno energijo v kinetično energijo. Izgoreva zapletene molekule in zmanjšuje telesno maso ter ustvarja ekstrogonske procese, ki so aerobni in se pojavijo med celičnim dihanjem, prebavo in izločanjem.