Rozdíly mezi katabolismem a anabolismem

Celkově se chemické reakce organismu, které se vyskytují v buňkách, aby udržely jeho život, jsou známé jako metabolismus. Metabolismus je vlastností života, která vyplývá z řádné interakce mezi molekulami. Tyto procesy umožňují organismům růst, reprodukovat, reagovat na životní prostředí a udržovat jejich struktury¹.

Metabolismus je rozdělen na dva obecné typy reakcí. Obecně řečeno, katabolismem jsou všechny chemické reakce, které rozkládají molekuly. Jedná se buď o extrakci energie, nebo o výrobu jednoduchých molekul, které pak postaví jiné. Anabolismus se týká všech metabolických reakcí, které vytvářejí nebo sestavují složitější molekuly z jednodušších¹.

Procesy katabolismu a anabolismu

Všechny anabolické procesy jsou konstruktivní a používají základní molekuly v organismu, které pak vytvářejí sloučeniny, které jsou více specializované a složitější. Anabolismus je také známý jako "biosyntéza", přičemž konečný produkt je vytvořen z řady složek. Proces vyžaduje ATP jako formu energie, která konvertuje kinetickou energii na potenciální energii. Je považován za endergonický proces, což znamená, že jde o nonspontánní reakci, která vyžaduje energii². Tento proces využívá energii k vytvoření konečného produktu, jako jsou tkáně a orgány. Tyto složité molekuly vyžadují organismus jako prostředek růstu, rozvoje a diferenciace buněk³. Anabolické procesy nepoužívají kyslík.

Katabolické procesy jsou na druhé straně destruktivní, kde se rozkládají složitější sloučeniny a energie se uvolňuje ve formě ATP nebo tepla - místo spotřeby energie jako při anabolismu. Potenciální energie se přeměňuje na kinetickou energii z obchodů v těle. Výsledkem je tvorba metabolického cyklu, kdy katabolismus rozkládá molekuly, které jsou vytvářeny anabolismem. Organismus pak často používá mnoho z těchto molekul, které se opět používají v různých procesech. Katabolické procesy využívají kyslík.

Na úrovni buněk používá anabolismus k tvorbě polymerů monomery, což vede k tvorbě složitějších molekul. Obvyklým příkladem je syntéza aminokyselin (monomeru) do větších a složitějších proteinů (polymeru). Jedním z nejběžnějších katabolických procesů je trávení, kde se požívané živiny přeměňují na jednodušší molekuly, které může organizmus použít pro jiné procesy.

Katabolické procesy působí tak, že rozkládají mnoho různých polysacharidů, jako je glykogen, škroby a celulóza. Ty se převádějí na monosacharidy, které zahrnují glukózu, fruktózu a ribózu, používané organismy jako forma energie. Proteiny, které jsou vytvořeny anabolismem, jsou přeměněny na aminokyseliny katabolismem, dalšími anabolickými procesy. Jakékoli nukleové kyseliny v DNA nebo RNA se stanou katabolizovány do menších nukleotidů, které jsou součástí přirozeného procesu hojení, stejně jako pro energetické potřeby.

Organismy jsou klasifikovány na základě typu katabolismu, který používají⁴:

• Organotroph → Organismus, který získá energii z organických zdrojů
• Lithotroph → Organismus, který získá energii z anorganických substrátů
• Phototroph → Organismus, který získá energii ze slunečního záření

Hormony

Mnoho metabolických procesů, které se vyskytují v organismu, jsou regulovány hormony. Hormony jsou chemické sloučeniny, které jsou obecně klasifikovány buď jako anabolické nebo katabolické hormony, v závislosti na jejich celkovém účinku.

Anabolické hormony:

• Estrogen : Hormon, který existuje jak u žen, tak u mužů. Produkuje se převážně ve vaječnících a především upravuje ženské sexuální charakteristiky (jako je růst kyčlí a prsů) a také bylo zjištěno, že ovlivňuje kostní hmotu⁵ a regulaci menstruačního cyklu⁶.
• Testosteron : Hormon, který existuje u mužů i žen. Je převážně produkován uvnitř varlat a primárně reguluje mužské sexuální charakteristiky (jako jsou hlasové a obličejové vlasy), posiluje kostní hmotu⁷ a pomáhá budovat a udržovat svalovou hmotu⁸.
• Růstový hormon : Hormon, který je vytvořen v hypofýze, růstový hormon stimuluje a následně reguluje růst organismu v raném životě. Po zralosti v dospělosti reguluje i opravu kostí⁹.
• Inzulín : Beta buňky tvoří tento hormon v pankreatu. Regulace hladiny glukózy a použití v krvi. Glukóza je primárním zdrojem energie, ale nelze ji zpracovat bez inzulínu. Pokud pankreas bojuje nebo není schopen produkovat inzulin, může to vést k cukrovce¹⁰.

Katabolické hormony:

• Glukagon : Produkovaný v pankreatu buňkami alfa, glukagon je zodpovědný za stimulaci rozpadu zásob glykogenu na glukózu. Glykogen existuje v rezervoářích uložených v játrech a když tělo potřebuje více energie (např. Cvičení, vysoká hladina stresu nebo boje), glukagon stimuluje katabolismus glykogenu, což vede k tomu, že do krve vstupuje glukóza¹⁰.
• Adrenalin : Také známý jako epinefrin, je vytvořen v nadledvinách. Adrenalin hraje základní složku ve fyziologické reakci nazvané "boj nebo let".Během fyziologické odezvy se bronchiooly otvírají a srdeční frekvence se zrychluje pro zvýšení absorpce kyslíku. Je také odpovědný za zaplavení glukózy do těla, čímž poskytuje rychlý zdroj energie¹¹.
• Kortizol : Také nazýván "stresový hormon", je syntetizován v nadledvinách. Když organismus zažívá úzkost, prodlouženou nepohodlí nebo nervozitu, uvolní se kortizol. V důsledku toho vzrůstá krevní tlak, dochází ke zvýšení hladiny krevního cukru a potlačení imunitního systému¹².
• Cytokin : Velmi malý proteinový hormon, který reguluje interakce a komunikaci mezi buňkami v těle. Existuje konstantní produkce cytokinů, které jsou také důsledně rozkládány, s aminokyselinami, které organismus znovu používá. Obvyklým příkladem jsou lymfokiny a interleukin, kde se uvolňují po imunitní reakci po invazi cizím tělesem (bakterie, viru, nádoru nebo houbě) nebo po poranění¹³.

Katabolické a anabolické procesy během cvičení

Tělesná hmotnost organismu je určena katabolismem a anabolismem. V podstatě množství energie uvolněné prostřednictvím anabolismu, minus množství užívané katabolismem, se rovná jeho celkové hmotnosti. Jakákoli nadbytečná energie, která není spálena katabolismem, je uložena ve formě glykogenu nebo tuku v játrech a zásobách svalů¹⁴. Zatímco toto je zjednodušené vysvětlení toho, jak se tyto dva procesy vzájemně ovlivňují, usnadňuje to pochopení toho, jak se některé kombinace katabolických a anabolických cvičení kombinují s určením tělesné hmotnosti.

Anabolické procesy obvykle vedou k nárůstu svalové hmoty, jako je izometrie nebo zátěž¹⁵. Nicméně jakékoliv jiné cvičení, které je anaerobní, jako je sprinter, intervalový trénink a další aktivity s vysokou intenzitou, jsou také anabolické¹⁶. Během období takových činností tělo vynakládá okamžitou zásobu energie, přičemž odstraňuje kyselinu mléčnou, která byla vybudována ve svalech². V odezvě se zvyšuje svalová hmota při přípravě na jakékoli další úsilí. To znamená, že katabolické procesy vedou k většímu, silnějšímu svalům, stejně jako k posílení kostí a zvýšeným zásobám bílkovin pomocí aminokyselin, což vše kombinuje ke zvýšení tělesné hmotnosti¹⁷.

Typicky je každé cvičení, které je aerobní, katabolický proces. Patří mezi ně plavání, jogging a cyklistika a další cvičení, která přimějí konverzi z použití glukózy nebo glykogenu jako zdroje energie, ke spalování tuku, aby splnil zvýšený požadavek na energii¹⁸. Čas je klíčový pro vyvolání katabolismu, protože musí nejdříve spálit rezervy glukózy / glykogenu¹⁹. Zatímco oba jsou klíčem ke snížení tělesné tukové hmotnosti, anabolismus a katabolismus jsou kontrastní metabolické procesy, které vedou buď k nárůstu nebo snížení celkové tělesné hmotnosti. Kombinace katabolických a anabolických cvičení umožňuje tělu dosáhnout a udržovat ideální tělesnou hmotnost.

	Katabolismus	Anabolismus
Definice	Metabolické procesy, které rozkládají jednoduché látky na složité molekuly	Metabolické procesy, které rozkládají větší, složité molekuly na menší látky
Energie	- uvolňuje energii ATP - Potenciální energie převedená na kinetickou energii	- Vyžaduje ATP energii - Kinetická energie přeměněna na potenciální energii
Typ reakce	Exergonic	Endergní
Hormony	Adrenalin, glukagon, cytokiny, kortizol	Estrogen, testosteron, růstový hormon, inzulin
Důležitost	- Poskytuje energii pro anabolismus - Ohřívá tělo - Umožňuje svalovou kontrakci	- Podporuje nový růst buněk - Podporuje skladování energie - Údržba tělních tkání
Kyslík	Využívá kyslík	Nepoužívá kyslík
Účinky na cvičení	Catabolické cvičení jsou obvykle aerobní a jsou dobré při spalování kalorií a tuku	Anabolické cvičení, které jsou často anaerobní a jsou obvykle svalové hmoty
Příklady	- Dýchání buňky - Trávení - Vylučování	- asimilace u zvířat - Fotosyntéza v rostlinách

Závěr

Kolektivně jsou katabolismem a anabolismem dvě složky metabolismu. Klíčovým základním rozdílem mezi těmito dvěma procesy jsou typy reakcí, které se na nich podílejí.

Anabolismus využívá ATP jako formu energie, přeměňuje kinetickou energii na potenciální energii uloženou v těle, což zvyšuje tělesnou hmotnost. Produkuje endergonické procesy, které jsou anaerobní, vyskytující se během procesu fotosyntézy v rostlinách, stejně jako asimilace u zvířat.

Katabolismus uvolňuje energii buď jako ATP nebo teplo, přeměňuje uloženou potenciální energii na kinetickou energii. Spaluje složité molekuly a snižuje tělesnou hmotnost a vytváří exergní procesy, které jsou aerobní a vyskytují se během buňkového dýchání, trávení a vylučování.