Определение катаболизм: Катаболизм — все самое интересное на ПостНауке

Анаболизм и катаболизм. Метаболизм

Метаболизм

Известный факт, что спортсмен забросивший на продолжительное время тренировки, постепенно уменьшает в мышечной массе – это прямой результат работы рычагов катаболизма. Для поддержания жизни твоему организму требуются питательные вещества в качестве топлива и строительного материала, каждая клетка нашего организма живая и просит своевременной подпитки. Если организм недополучает достаточно пищи, для поддержания корректной работы внутренних органов и мозга, питательные вещества в первую очередь берутся из мышечной массы с помощью процесса катаболизма (разрушения).

Чтобы понять процесс катаболизма следует понять что такое жизнь в одном из пониманий. Жизнь – это обмен питательных веществ внутри клетки, жизнь вне клетки невозможна, все что лишено клеток – не имеет жизни, оно мертво. Миллионы клеток из которых мы состоим представляют из себя миллионы живых организмов, которые в совокупности и образуют нас. Наши руки, глаза, сознание. Выполняя свои функции клетка, не имеет значения какая – мозговая или мышечная, требует питательные вещества для продолжения функционирования, но жизнь такова, что питательных веществ никогда не бывает слишком много и всем клеткам не “угодить”. Борьба за выживание – основной и первейший инстинкт (чтобы не говорили пошлые американские фильмы) и чтобы прожить как можно дольше организм научился контролировать смерть клеток, распределять их по ступеням приоритезации, и мышечная масса стоит на одной из последних ступенек этой лестницы.

Катаболизм

При получении физических повреждений (к примеру микроразрывы мышечных волокон во время тренировки), организм постарается восстановить их используя белки поступающие с пищей, повреждения будут устранены и целостности организма больше ничего не будет угрожать. Но что если возникнет нередкая ситуация, при которое человек получает неполноценное количество питательных веществ, как быть в данном случае?

Для этого и создан процесс катаболизма.

При недостатке питательных веществ тело попытается получить питательные вещества посредством деликатного разрушения уже имеющихся структур, к примеру, расщепляя наименее используемые части мышечного скелета. Мышечные волокна наименее используемой части тела будут расщеплены на аминокислоты и отправлены в ту часть тела, где они наиболее востребованы.

Таких ситуаций, когда питательных веществ недостаточно крайне много (забыл позавтракать, отстоял очередь в банке и не успел на обед), поэтому потеря мышечной массы в период пассивности все равно будет происходить, но ее можно существенно замедлить потребляя достаточно белковой пищи. Т.е. тот кто плотнее ест – меньше теряет в массе во время бездействия. Но катаболизм будет запускаться все равно, это закон – мышечная масса гибнет первой сразу после жировой. На примере тяжело больных людей можно увидеть как их организм борится с болезнью буквально переваривая себя – больных людей можно сразу узнать по дистрофическому телосложению, их мышцы уничтожаются и передаются в пораженные болезнью части тела.

Анаболизм

Противоположный катаболизму процесс, который включается сразу же после выключения последнего. Так уж вышло, что анаболизм и катаболизм – это неразрывная парочка, выключение катаболизма включает катаболизм, и наоборот. Никакого промежуточного состояния между ними нет, всегда работает один из них. Вещества полученные из разрушенных клеток в результате работы катаболизма используют при анаболизме.

При анаболизме простые вещества превращаются в более сложные, к примеру аминокислоты становятся полноценными мышечными волокнами. Описывать этот процесс – значит пудрить тебе мозги, разбирая биохимические реакции, которые никому не нужны. Рассмотрим иное.

Как заставить превалировать анаболизм над катаболизмом

• Требуется крепкий сон, в совокупности не менее 7 часов в сутки. Доказано, что фиксированный ритм жизни (без походов по клубам и просиживанием по ночам за партией в доту), улучшает качество сна, а значит и эффект от него. При этом чем раньше спортсмен ложится спать, тем большую отдачу ото сна он может получить. Во время сна процессы катаболизма практически не работают, тот же кто хронически не досыпает – заставляет организм испытывать стресс и постоянно использовать катаболизм как средство борьбы с ним.
• Правильно поставленный тренировочный процесс также является необходимым атрибутом роста. Занятие на “массу” требуют небольшого количества повторений, без задрачиваний и “забивания” мышц, это неверный путь. Для роста общей мышечной массы требуется использовать небольшое число повторений с серьезными весами, в таком стрессовом режиме и включается процесс анаболизма.
• Поддержка гормонального фона. При достаточно высоком уровне тестостерона процессы анаболизма работают дольше и эффективней.
• Слежение за иммунитетом, т.к. чем слабее иммунитет тем больше питательных веществ требуется организму для борьбы с инфекциями. В периоды эпидемий различных болезней и в сырое время года следует принимать иммуностимуляторы (например иммунал). Организм занятый безуспешной борьбой с болезнью не растит мышечную массу.
• И самое важное – питание, без крепкой подкормки белком и качественными (медленными) углеводами роста не будет.

“Жир в мышцы” – утверждение кретинов

Анаболизмом называется не только рост мышечной массы, но и жировой, набирая мышечную массу организм неизбежно запасается жиром, это закон. Набор мышечной массы с одновременным сжиганием жира – миф, который не реализуем без применения грамотно составленных курсов анаболических стероидов и гормона роста, и даже с ними не всегда получается набирать качественную массу. Плюс ко всему жировая прослойка не несет в себе профиля аминокислот, поэтому из нее невозможно сделать мышечную клетку.

что это такое, общий путь и этапы процесса в организме

Поделиться:

Практически каждый атлет знает, что расти все время невозможно. Каждый борется с этим по-своему. Именно из-за невозможности постоянного роста и появились в свое время хардгейнеры. Видели вы бодибилдеров, которые питаются по расписанию и постоянно глотают анаболические стероиды? Зачем все это нужно? Ответ заключается в одном слове – катаболизм.

Суть

Катаболизм – это прямая составляющая метаболических процессов в организме. Что она из себя представляет? Все очень просто – это оптимизация ресурсов. Наш организм работает, как маятник, постоянно создавая новые клетки, и разрушая старые. Фактически за 5 лет вы полностью обновляетесь, являясь другим человеком. Но и это еще не все.

В биохимическом понимании катаболизм – это распад сложных веществ на более простые или же окисление различных молекул. Процесс протекает с высвобождением энергии:

• тепла;
• молекул АТФ – основного источника энергии любой биохимической реакции.

Катаболизм и анаболизм находятся в постоянном равновесии, и напрямую зависят от следующих факторов:

• Гормонов, так как указанные вещества – главные регуляторы катаболизма и анаболизма.
• Необходимости в изменении баланса.
• Питания.
• Скорости метаболизма.
• Количества сна.
• Других факторов.

Рассмотрим на простом примере процессы оптимизации ресурсов организма. Изначально, в течение дня, организм стремиться к расщеплению энергии и синтезу новых клеток.

В ночное время, происходит перезагрузка, и он начинает убивать ненужные клетки, расщепляя их, и подготавливаясь к обновлению.

В случае возникновения стрессовых нагрузок, катаболические процессы значительно ускоряются. Однако, в этом случае, ускорение катаболизма происходит в качестве подготовки к мощному анаболическому скачку. Умертвляются и разрушаются все клетки, которые неспособны выдерживать новые уровни нагрузок, заменяясь более мощными и сильными.

Нагрузки – являются именно тем фактором, который влияет на сдвиг баланса между анаболическими и катаболическими процессами.

Когда нагрузки в организме проходят (например, человек перестает заниматься спортом), то умный организм оптимизирует ресурсы для того, чтобы в случае голодовки или другого мощного стресса мог выжить. И все мы наблюдаем разрушение мышц. Особенно это хорошо заметно, если следить за атлетами после окончания их карьеры. Обычно они теряет до 40% от наработанной мышечной массы.

Важно понимать, что физические нагрузки – не единственный фактор, который изменяет баланс между катаболизмом и анаболизмом. Любое изменение в режиме дня или питании может сдвинуть ползунок в ту или иную сторону.

© ogichobanov — depositphotos.com

Физиология

Физиология катаболизма заключается в расщеплении веществ с последующим их окислением. В процессе метаболических процессов, любая деятельность провоцирует начало общего пути катаболизма. В ходе стрессовой ситуации (мышечного/умственного напряжения), организм начинает потреблять огромное количество гликогена. В последствии, в случае достаточного наличия кислорода в крови, в ход идет расщепление АТФ мышечной ткани, что и провоцирует разрушение и микротравмы мышечной ткани.

Примечание: катаболизм – это не всегда плохо. Ведь процесс касается не только мышечной, но и жировой ткани. В частности, многие диеты и тренировочные комплексы на сушку подразумевают активизацию катаболических процессов, для выведения из открытых инсулином клеток, липидов с последующим расщеплением их на энергию, и окислением.

Этапы

Так как катаболизм – это циклическая процедура, то она имеет активные и пассивные фазы, совмещенные с анаболизмом. Рассмотрим подробнее этапы катаболизма:

1. Этап первый – стресс.
2. Этап второй – разрушение.
3. Этап третий – супервосстановление.
4. Этап третий альтернативный – оптимизация.
5. Этап четвертый – баланс.

С первого этапа начинается активное потребление организмом резервных ресурсов. Стрессом считается практически вся деятельность человека, выходящая за его привычный режим дня. Так, катаболизм мышц может провоцировать:

• Изменение режима дня, уменьшение сна.
• Необычная нагрузка на мышцы.
• Изменение плана питания.
• Увеличение потребления адреналиновых стимуляторов.

В процессе получения стресса, организм начинает разрушать резервные ресурсы (начиная от гликогеновых запасов, которые тоже хранятся в мышечной ткани, и заканчивая самими мышцами). Если у организма остаются резервные источники энергии или произведена своевременная подпитка, то начинается процесс супер восстановления.

Интересный факт: замечали ли вы, что при умственной нагрузке, организм активно требует сладкого. Или то, что девушки заедают все свои проблемы и горести тортиками и сладким чаем. Так вот – это является следствием не только наличия стимуляторов «гормона удовольствия», но и естественной потребностью организма для восстановления сил и подготовки организма к возможным стрессам.

Если в организме нет резервных средств для восстановления, то начинается этап оптимизации. В этот момент синтез АТФ и гликогена прекращается, а сам организм уменьшает потребление энергии, за счет разрушения энергопотребителей.

Самыми главными энергопотребителями являются мышцы и мозг.

Вывод: голодание провоцирует не только падение мышечной массы, но и разрушение мозга. Поэтому люди, которые постоянно испытывают дефицит калорий, становятся фактически тупее своих сытых собратьев.

После окончания оптимизации (супервосстановления), организм приводит анаболические и катаболические процессы в баланс. Обычно этот этап занимает до 48 часов, пока организм стабилизируется.

Примечание: по этой же причине, люди не принимающие анаболические стероиды должны делать перерыв между тренировками не менее 48 часов.

В процессы катаболизма входят:

• окисление тканей;
• изменение баланса АТФ;
• прекращение синтеза АТФ;
• расщепление аминокислот на энергию.
• изменение липидного баланса;
• изменение размера гликогенового депо.

Это далеко не все, что происходит во время катаболизма.

В целом, в биохимии этапы общего пути катаболизма проходят следующим образом:

1. Расщепление в желудочно-кишечном тракте – цепь реакций, в результате которых сложные молекулы превращаются в более простые метаболиты. Так получаются глюкоза, жирные кислоты, аминокислоты.
2. Специфические катаболические пути – расщепление простых метаболитов до пировиноградной кислоты или ацетил-КоА.
3. Окислительное декарбоксилирование пирувата, цитратный цикл, дыхательная цепь – финальный этап катаболизма, в результате которых из пищевых компонентов образуются конечные продукты (источник – Учебник “Биологическая химия”, Северин).

Биохимические процессы довольно сложны, и в каждом случае катаболизм проходит индивидуально.

Как замедлить?

Рассматривая специфические и общие пути катаболизма, можно сделать вывод о том, что остановить катаболизм невозможно. В то же время, можно поискать пути его замедления.

Скорость катаболизма напрямую связана со скоростью обмена веществ. Несмотря на тот факт, что люди думают, что медленный обмен веществ приводит к набору веса и приводит к катаболизму – это не совсем верно. Поэтому, если ваша цель замедлить катаболизм, есть 3 основных пути:

1. Увеличить время анаболических процессов.
2. Уменьшить стресс для организма.
3. Замедлить обмен веществ.

Для увеличения анаболических процессов, нужно постоянно подпитывать организм энергией и строителями.

Именно поэтому опытные бодибилдеры питаются по 5-8 раз в день, строго в определенное время.

Для увеличения времени анаболических процессов нужно есть трудноперевариваемую пищу (сложные углеводы, обильно снабженные клетчаткой), и употреблять не менее 2-х грамм белка на килограмм чистой массы.

Уменьшение стрессовых ситуаций для организма достичь проще. Не двигайтесь, спите и ощущайте радостные эмоции. Этому может помочь выходной/отпуск/перерыв между тренировками. 8 часовой сон, и плитка черного горького шоколада.

Замедление обмена веществ достичь предельно просто – нужно просто создать ситуацию, при которой обменные процессы предельно замедлятся. Хороший способ – много спать. Плохой способ – перестать есть.

Продукты для замедления катаболизма

Как мы раньше уже упоминали, в спортивных дисциплинах важно соблюдать правильный баланс между анаболизмом и катаболизмом.

Однако для этого не обязательно принимать анаболики. Достаточно использовать продукты, которые снижают скорость катаболизма, тем самым провоцируя положительный баланс анаболических процессов по отношению к катаболизму.

Итог

К сожалению, перехитрить организм и остановить катаболизм насовсем не получится. При полной остановке катаболизма, организм начинает вырабатывать раковые клетки (которые являются аномальными клетками, вырабатываемыми как супервосстановление иммунитета). Поэтому к этому не нужно стремиться. НЕ нужно стремиться и к замедлению катаболизма, так как это уменьшает и скорость анаболизма, что ведет к замедлению прогресса в спортивных дисциплинах. Достаточно просто, создавать положительный анаболический фон при максимально разогнанном обмене веществ. В этом случае, вопросы катаболизма не будут стоять.

Вывод: достижение результата – это не замедление катаболизма, а ускорение анаболизма.

Оцените материал

Загрузка…

Поделиться:

Эксперт проекта.
диагностика, лечение, первичная, вторичная профилактика заболеваний почек, суставов, сердечно-сосудистой системы;
дифференциальная диагностика заболеваний различных органов и систем;
рекомендации по диетическому питанию, физическим нагрузкам, лечебной физкультуре, подбор индивидуальной схемы питания.

Редакция cross.expert

Катаболизм | Определение и метаболизм

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Обзор недели
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
• Спасение Земли
  Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
• SpaceNext50
  Britannica представляет SpaceNext50. От полёта на Луну до управления космосом — мы исследуем широкий спектр тем, которые подпитывают наше любопытство к космосу!

Содержание

• Введение

Краткие факты

• Факты и сопутствующий контент

Определение катаболизма и примеры — Биологический онлайн-словарь

Катаболизм

с. , [kəˈtæbəˌlɪzəm]

Серия разлагающих химических реакций, которые расщепляют сложные молекулы на более мелкие единицы.

Изображение предоставлено: Muessig, CC BY-SA 3.0.

Содержание

Определение катаболизма

Катаболизм — это ветвь метаболического процесса, которая расщепляет сложные большие молекулы на более мелкие с выделением энергии. Это деструктивная ветвь метаболизма, которая приводит к высвобождению энергии . Каждая живая клетка зависит от энергии для своего существования. Метаболизм – это совокупность основных видов деятельности, происходящих в живом существе для его поддержания. Катаболизм и анаболизм вместе образуют метаболизм.

Итак, возникает вопрос, что такое катаболизм и анаболизм? По существу, существуют две основные ветви метаболизма: деструктивная (или расщепляющая ) ветвь, дающая энергию, т.е. , то есть анаболизм.

Каждая живая клетка осуществляет последовательный набор реакций, которые расщепляют и производят молекулы. Эти последовательные реакции или пути известны как метаболические пути . Каждая стадия этих последовательных реакций происходит под действием определенного фермента. Ферменты воздействуют на молекулы, называемые субстратами , тогда как молекула, образующаяся в результате химической реакции, известна как продукт . Большинство ферментов связываются с определенным субстратом.

Ниже приведены некоторые общие черты всех метаболических реакций:

• Все реакции катализируются ферментом.
• Метаболические пути и реакции универсальны, и все организмы проявляют сходство в основных путях.
• Во всех метаболических путях используется очень мало химических реакций.
• Метаболические реакции включают коферментов . Коэнзимы являются распространенными субстратами, которые участвуют в ряде различных метаболических реакций, например, для НАДН или кофермента А.
• Катаболические пути полностью отличаются от анаболических путей, что позволяет лучше контролировать метаболизм.
• Ключевые регуляторные ферменты контролируют и модулируют эти метаболические реакции.
• Большинство метаболических реакций происходит в специфических клеточных органеллах.

Биологическое определение:
Катаболизм — это процесс, включающий ряд химических реакций разложения, которые расщепляют сложные молекулы на более мелкие единицы, обычно с выделением энергии. Например, большие молекулы, такие как полисахариды, нуклеиновые кислоты и белки, расщепляются на более мелкие единицы, такие как моносахариды, нуклеотиды и аминокислоты, соответственно . Этимология: Греческое «катаболе», что означает «сбрасывать». Синонимы: деструктивный метаболизм. Вариант: катаболизм. Сравните: анаболизм

Родственное слово « катаболизм ». Итак, что значит катаболический? Определение катаболизма — это то, что отмечено или способствует катаболизму, т. е. метаболическому процессу, включающему расщепление довольно сложной молекулы на более простую форму.

Стадии катаболизма

Катаболизм не является одностадийным процессом, протекающим в клетке. Важно понять, где происходит катаболизм. Часть клетки, где в первую очередь происходит катаболизм, — это митохондрии. Это многоэтапный процесс. Итак, давайте разберемся, какие бывают стадии катаболизма. Существует три основных этапа катаболизма:

Стадия 1 – Стадия пищеварения

Сложные органические молекулы, такие как белки, липиды и полисахариды, катаболизируются до более мелких компонентов или мономеров вне клеток. Эти сложные молекулы не всасываются в своем сложном состоянии, и, следовательно, для их всасывания важно, чтобы эти основные и незаменимые молекулы распадались на легко всасываемые и более мелкие мономеры .

Стадия 2 – высвобождение энергии

Меньшие молекулы или мономеры представляют собой усваиваемую форму, поглощаются клетками и далее преобразуются в более мелкие молекулы, такие как ацетил-кофермент А (ацетил-КоА) и высвобождение энергии в процессе.

Стадия 3 – накопление энергии

Наконец, ацетильная группа КоА окисляется до воды и диоксида углерода в цикле лимонной кислоты и цепи переноса электронов. В этом процессе накопленная энергия высвобождается за счет восстановления кофермента никотинамидадениндинуклеотида (НАД+) в НАДН .

Стадии катаболизма. Предоставлено: библиотеки LibreTexts, CC BY-NC-SA 3.0.

Катаболизм против анаболизма

Назначение двух ветвей метаболизма, а именно., катаболизм и анаболизм , полностью противоположны друг другу. Анаболические процессы представляют собой процессы построения метаболизма, в которых простые молекулы превращаются в сложные молекулы , тогда как катаболический процесс представляет собой процессы распада, в которых сложные молекулы расщепляются на простые молекулы с высвобождением энергии . Основные различия между катаболизмом и анаболизмом перечислены в таблице ниже.

Таблица 1: Ключевые различия между катаболизмом и анаболизмом
Анаболизм	Катаболизм
Строительная или конструктивная ветвь метаболизма	Нарушение или деструктивная ветвь метаболизма
Сложные молекулы образуются из более простых	Сложные молекулы распадаются на более простые
В этом процессе сохраняется энергия.	В этом процессе высвобождается энергия
Эндергоническая реакция, т.е. поглощение тепла	Экзергоническая реакция, т.е. выделение тепла
Кинетическая энергия преобразуется в потенциальную.	Потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию.
Это необходимо для роста, сохранения и хранения.	Это необходимо для обеспечения энергией различных основных видов деятельности живых существ.
Анаболизм не использует кислород, т. е. анаэробный	Катаболизм использует кислород, т.е. аэробный
Функционирует, даже когда тело находится в фазе отдыха или сна.	Функционально, когда тело находится в активном состоянии
Немногие предшественники образуют различные типы продуктов, т. е. дивергентные реакции	Большое количество сложных молекул упрощается до обычных типов малых и простых молекул, т.е. конвергентные реакции
К анаболическим гормонам относятся эстроген, тестостерон, гормоны роста и инсулин.	Некоторыми из катаболических гормонов являются адреналин, цитокин, глюкагон и кортизол.
Синтез полипептидов из аминокислот, гликогена из глюкозы и триглицеридов из жирных кислот является одним из анаболических процессов.	Расщепление белков до аминокислот, гликогена до глюкозы и триглицеридов до жирных кислот является одним из катаболических процессов.
Обычно происходят реакции конденсации и восстановления	Обычно происходят реакции гидролиза и окисления

Образное представление анаболических и катаболических процессов. Источник: Мария Виктория Гонзага из Biology Online.

Метаболизм относится ко всем химическим реакциям, связанным с преобразованием одной молекулы в другую. Его можно разделить на две категории: катаболизм и анаболизм . Катаболизм относится к процессам, включающим ряд химических реакций разложения, которые расщепляют сложные молекулы на более мелкие единицы. При этом часто выделяется энергия. Таким образом, катаболизм включает деструктивные метаболические процессы. Напротив, анаболизм 90–150 — это конструктивный метаболизм, поскольку он включает в себя создание или синтез сложных молекул, которые в конечном итоге используются для построения тканей и органов.

Катаболические гормоны

Катаболизм – механизм нарушения обменных процессов. В катаболических процессах участвуют многочисленные незаменимые ферменты. Некоторые гормоны также обладают катаболическим действием. Это:

• Адреналин : Также известен как адреналин . Этот гормон вырабатывается в надпочечниках. Он ускоряет частоту сердечных сокращений и отвечает за реакцию «бей или беги» в условиях стресса или чрезвычайной ситуации.
• Кортизол: Также известен как гормон стресса. Также вырабатывается в надпочечниках и высвобождается при тревоге, нервозности. Он повышает уровень сахара в крови и кровяное давление.
• Глюкагон : Этот гормон вырабатывается поджелудочной железой. Этот гормон необходим для расщепления гликогена на глюкозу. Глюкагон хранится в печени. Гипоактивные состояния или состояния, требующие энергии, такие как борьба, физические упражнения, высокий уровень стресса, печень стимулирует высвобождение гликогена
• Цитокины : Использование аминокислот для различных функций организма вызывает высвобождение цитокинов. Цитокины являются своего рода коммуникационными белками между клетками.

Примеры катаболизма у эукариот

Каковы примеры катаболизма? По сути, во время катаболизма сложные молекулы, такие как белки, полисахариды и жиры, расщепляются на небольшие молекулы, такие как аминокислоты, моносахариды и жирные кислоты. Вот некоторые из основных или ключевых катаболических процессов:

• Цикл лимонной кислоты
• Гликолиз
• Липолиз
• Окислительное дезаминирование
• Окислительное фосфорилирование
• Распад мышечной ткани

Цикл лимонной кислоты, гликолиз, липолиз, окислительное дезаминирование и окислительное фосфорилирование являются ключевыми примерами катаболических реакций, происходящих во всех эукариотических клетках.

Цикл Кребса, названный в честь ученого сэра Ганса Кребса (1900-1981), открывшего его, также известен как цикл трикарбоновых кислот (TCA). Сэр Ганс Креб был удостоен Нобелевской премии по медицине (1937). Цикл Кребса представляет собой 8-ступенчатую циклическую реакцию, протекающую в митохондриальном матриксе эукариот и цитоплазме прокариот.

Ключевым источником энергии в цикле трикарбоновых кислот является ацетил-КоА, который окисляется до СО2 и Н3О внутри митохондриального матрикса с одновременным восстановлением НАД до НАДН и ФАД до ФАДН ₂ . NADH и FADH ₂  известны как восстанавливающие эквиваленты в цикле трикарбоновых кислот.

3 молекулы НАДН и одна молекула обоих последовательно используются для образования АТФ в цепи переноса электронов.

При окислении NADH приводит к образованию 3 молекул АТФ, а FADH ₂ — к 2 молекулам АТФ.

Цикл ТСА представляет собой общий путь окисления углеводов, белков и жиров. Один цикл Кребса или цикл ТСА приводит к образованию семи продуктов: GTP, 3 NADH, 3FADH ₂ , 2 CO ₂ .

Его также иногда классифицируют как амфиболический путь , поскольку он является частью как катаболического, так и анаболического путей. Процесс пополнения интермедиатов цикла Кребса известен как анаплероз .

Ключевыми восемью промежуточными соединениями цикла Кребса/ЦТК являются: цитрат, изоцитрат, оксоглутарат, сукцинил-КоА, сукцинат, фумарат, малат, оксалоацетат (щавелевоуксусная кислота).

Ключевыми ферментами, участвующими в цикле ТСА/Креба, являются яблочная дегидрогеназа, α-кетоглутаратдегидрогеназа, цитратсинтаза, фумараза, и конитаза .

Гликолиз — это катаболический процесс, происходящий во всех эукариотических клетках. Расщепление или лизис глюкозы до пировиноградная кислота в аэробных условиях, тогда как в анаэробных условиях глюкоза превращается в молочную кислоту. Анаэробный гликолиз также известен как путь Эмбдена-Мейергофа (EMP).

Когда уровень клеточного АТФ низкий, гликолиз инициируется в цитозоле клетки. Гликолиз далее делится на две стадии:

1. Подготовительная фаза : Здесь одна молекула глюкозы превращается в две молекулы D-глицеральдегид-3-фосфата, который в конечном итоге превращается в фруктозо-6-дифосфат. Наконец, на стадии I фруктозо-6-дифосфат образует 2 молекулы глицеральдегид-3-фосфата.
2. Энергетическая фаза e: На этой фазе высвобождается органический фосфат для синтеза АТФ. Глицеральдегид на первой стадии окисляется и фосфорилируется с образованием 1,3-дифосфоглицерата, который в конечном итоге образует пировиноградную или молочную кислоту в зависимости от наличия кислорода. 2 АТФ образуются при анаэробном гликолизе глюкозы, в то время как аэробный гликолиз может привести к образованию до 38 молекул АТФ.

Метаболизм глюкозы по этому пути происходит во всех клетках организма. Аэробный гликолиз происходит в головном мозге, тогда как анаэробный гликолиз происходит в эритроцитах из-за отсутствия митохондрий. Этот цикл в эритроцитах также известен как 9-й.0148 Цикл рапапорта-лесозаготовки . Распад гликогена инициирует процесс гликолиза в мышцах человека. Однако клетки головного мозга не имеют запасов гликогена и, следовательно, зависят от уровня глюкозы в крови, чтобы инициировать гликолиз.

Скелетные мышцы человека подвергаются аэробному гликолизу почти в 90% случаев, а также в нормальных условиях. Однако энергичные мышечные сокращения и физические упражнения вызывают анаэробный гликолиз.

Липолиз — это расщепление триглицеридов с получением энергии. В этом процессе триацилглицерин (TAG), хранящийся в клеточных каплях липидов, подвергается гидролитическому расщеплению с образованием неэтерифицированных жирных кислот. Эти неэтерифицированные жирные кислоты впоследствии используются в качестве субстрата для производства энергии, незаменимых предшественников для синтеза липидов и мембран или медиаторов клеточных сигнальных процессов.

Липиды или триглицериды гидролизуются до свободных жирных кислот и глицерина. Образовавшийся глицерин впоследствии становится частью гликолиза, а образующиеся жирные кислоты далее расщепляются путем бета-окисления с высвобождением ацетил-КоА. Этот ацетил-Ко-А является ключевым компонентом цикла лимонной кислоты.

При окислении жирных кислот выделяется больше энергии, чем при окислении углеводов. Это потому, что углеводы содержат больше кислорода в своей структуре. Этот процесс имеет ключевое значение в энергетическом и липидном гомеостазе организма.

Основными ферментами, участвующими в процессе липолиза, являются липопротеинлипаза и гормоночувствительная липаза . Эпинефрин , глюкагон или адренокортикотропный гормон (АКТГ) являются ключевыми гормонами, стимулирующими липолиз.

Полное окисление жирных кислот, особенно триглицеридов, дает максимальное количество АТФ (энергия на грамм), поэтому жирные кислоты являются основной формой хранения топлива у большинства животных.

Катаболизм аминокислот происходит путем переаминирования и окислительного дезаминирования аминокислоты, что приводит к образованию метаболизируемой формы аминокислоты. Окислительное дезаминирование и трансаминирование являются двумя ключевыми этапами катаболизма белков или аминокислот.

Отделение аминогруппы от углеродного скелета аминокислот осуществляется в процессе трансаминирования. Перенос аминогруппы происходит между аминокислотой и α-кетокислотой, что приводит к превращению α-кетокислоты в аланин, аспартат или глутамат соответственно. Процесс переаминирования осуществляется трансаминазами или аминотрансферазами и коферментом пиридоксальфосфатом. Полученный углеродный скелет в конечном итоге используется в анаболическом процессе.

При окислительном дезаминировании удаление аминогруппы в аминокислоте приводит к образованию соответствующей кетокислоты. Эта реакция происходит в печени. Аминовая функциональная группа заменяется кетоновой группой, и в качестве побочного продукта образуется аммиак.

В конце концов, этот токсичный аммиак нейтрализуется в мочевину в цикле мочевины. Аминокислота глутаминовая кислота , конечный продукт многих реакций трансаминирования, подвергается действию фермента глутаматдегидрогеназы 9.0151 (ГДГ) вместе с коферментами НАД или НАДФ, что приводит к образованию α-кетоглутарата (α-КГ) и аммиака .

Моноаминоксидаза является другим ключевым ферментом для окислительного дезаминирования моноаминов.

В митохондриях перенос электронов от НАДН или ФАДН ₂ к О ₂ с помощью серии переносчиков электронов приводит к образованию АТФ. Этот процесс известен как окислительное фосфорилирование и является основным источником АТФ в аэробных организмах.

Более высокая скорость деградации белка по сравнению с его синтезом стимулирует распад скелетной мышечной ткани. Это полностью катаболическое состояние организма. Это может произойти в случаях старения, недоедания или болезненных состояний, а именно сепсиса, рака, СПИДа, диабета и почечной недостаточности.

Длительное состояние разрушения мышечной ткани или мышечной атрофии может привести к недостаточности органов и может быть опасным для жизни. Аминокислоты из запасов белка, особенно в мышечной ткани, высвобождаются в кровь.

Эти аминокислоты превращаются в альфа-кетокислоты в печени. Альфа-кетокислоты превращаются в глюкозу, чтобы удовлетворить потребность в глюкозе крови.

Примеры катаболизма у прокариот

Прокариоты также нуждаются в энергии и углероде для своего существования. Большинство прокариот зависят от других организмов в отношении энергии и углерода, то есть от хемогетеротрофов. Эти потребности прокариот в углероде и энергии удовлетворяются за счет:

• Углеродного обмена: Создание органических молекул из углерода внутри клеток,
• Энергетический обмен: Используется для роста

В зависимости от источника углерода прокариоты можно классифицировать как

• Автотрофы – используют углерод из углекислого газа. Фотоавтотрофы — производители пищи, которую они готовят с помощью света.
• Гетеротрофы – используют углерод других живых организмов
• Литотрофы – используют неорганические субстраты

На основании энергетического метаболизма прокариоты классифицируются как:

• Фототрофные организмы : используют солнечный свет и преобразуют его в химическую энергию в клетках.
• Хемотрофные организмы : используют органические или неорганические молекулы для снабжения клетки энергией.

Таким образом, все организмы можно разделить на четыре основные категории

• Фотогетеротрофы : используют энергию солнечного света и преобразуют ее в химическую энергию в клетках, используя углерод других организмов. Примерами являются пурпурно-зеленые бактерии, несерные бактерии и гелиобактерии.
• Хемогетеротрофы : получают энергию и углерод из органических источников. (Этот способ распространен среди эукариот, например людей.)
• Фотоавтотрофы: используют солнечный свет и двуокись углерода в качестве источника углерода, т.е. цианобактерии.
• Хемоавтотрофы: используют неорганические молекулы для снабжения клетки энергией и двуокись углерода в качестве источника углерода. Примерами являются прокариоты, расщепляющие сероводород и аммиак.

Примеры катаболизма у прокариот:

1. Азот является макроэлементом, необходимым для всех жизненных процессов и компонентов, а именно белков, нуклеиновых кислот и т. д. Прокариоты перерабатывают органические соединения окружающей среды с образованием аммиака, ионов аммония, нитратов, нитритов. , и газообразный азот многочисленными процессами. Прокариоты являются неотъемлемой частью круговорота азота. Растения с помощью прокариот фиксируют азот окружающей среды в полезную форму (аммиак). Этот процесс известен как фиксация азота. Почвенные микроорганизмы, называемые диазотрофами, включают такие бактерии, как Azotobacter и археи осуществляют азотфиксацию.
2. При разложении азотсодержащих органических соединений образуется аммиак. Некоторые прокариоты осуществляют нитрификацию путем анаэробного катаболизма аммиака с образованием N ₂ . В основном при нитрификации аммоний превращается в нитриты и нитраты. Nitrosomonas — почвенная бактерия, осуществляющая нитрификацию. Nitrosomonas , Nitrobacter, и Nitrospira окисляют и превращают Nh5+ в нитрит (NO ₂ −). В этом процессе реакции высвобождается энергия, которая используется бактериями. Обратный процесс также осуществляется бактериями посредством процесса, известного как денитрификация, превращая нитраты из почвы в газообразные соединения, такие как N ₂ O, NO и N ₂ .
3. Бактерии и грибы осуществляют разложение растений и животных и их органических соединений и образуют семейство редуцентов. Одним из основных источников углекислого газа в окружающей среде является микробное разложение мертвого материала.

Попробуйте ответить на приведенный ниже тест, чтобы проверить, что вы уже узнали о катаболизме.

Викторина

Выберите лучший ответ.

1. Что из следующего правильно описывает катаболизм?

Метаболический процесс, при котором небольшие молекулы превращаются в более крупные вещества

Метаболический процесс, при котором сложные молекулы расщепляются

Энергоемкий метаболический процесс

2. Молекулы, на которые действуют ферменты

Катализаторы

Продукты

Субстраты

3.