Разлики между катаболизма и анаболизма

Цялостта на химичните реакции на организма, които се случват в клетките за поддържане на живота му, е известна като метаболизъм. Метаболизмът е свойство на живота, възникващ от подредени взаимодействия между молекулите. Тези процеси дават възможност на организмите да растат, да се размножават, да реагират на средата си и да поддържат структурите си¹.

Метаболизмът е разделен на два основни типа реакции. Най-общо казано, катаболизмът е всички химически реакции, които разграждат молекулите. Това е или за извличане на енергия, или за производство на прости молекули, които след това конструират други. Анаболизмът се отнася до всички метаболитни реакции, които изграждат или сглобяват по-сложни молекули от по-прости¹.

Процесите на катаболизъм и анаболизъм

Всички анаболни процеси са конструктивни, като се използват основни молекули в организма, които след това създават съединения, които са по-специализирани и сложни. Анаболизмът е известен още като "биосинтез", при което краен продукт се създава от редица компоненти. Процесът изисква ATP като форма на енергия, превръщаща кинетична енергия в потенциална енергия. Счита се за ендергоничен процес, което означава, че е неспонтанна реакция, която изисква енергия². Процесът изразходва енергия за създаване на крайния продукт, като тъкани и органи. Тези сложни молекули се изискват от организма, като средство за растеж, развитие и диференциране на клетките³. Анаболните процеси не използват кислород.

Катаболните процеси от друга страна са разрушителни, при които се разграждат по-сложни съединения и се отделя енергия под формата на АТФ или топлина - вместо да се изразходва енергия, както при анаболизма. Потенциалната енергия се преобразува в кинетична енергия от запасите в тялото. Това води до образуването на метаболитен цикъл, при което катаболизмът разгражда молекулите, които се създават чрез анаболизъм. Тогава организмът често използва много от тези молекули, които се използват отново в различни процеси. Катаболните процеси използват кислород.

На клетъчно ниво анаболизмът използва мономери за образуване на полимери, което води до образуването на по-сложни молекули. Често срещан пример е синтезът на аминокиселини (мономерът) в по-големи и сложни протеини (полимера). Един от най-често срещаните катаболни процеси е храносмилането, при което погълнатите хранителни вещества се превръщат в по-прости молекули, които след това организмът може да използва за други процеси.

Катаболните процеси действат за разграждането на много различни полизахариди, като гликоген, нишестета и целулоза. Те се превръщат в монозахариди, които включват глюкоза, фруктоза и рибоза, използвани от организмите като форма на енергия. Протеините, които са създадени чрез анаболизъм, се превръщат в аминокиселини чрез катаболизъм, за по-нататъшни анаболни процеси. Всяка нуклеинова киселина в ДНК или РНК се превръща в катаболизирана в по-малки нуклеотиди, които са компонент от естествения процес на изцеление, както и се използват за енергийни нужди.

Организмите се класифицират въз основа на типа катаболизъм, който използват⁴:

• Organotroph → Организъм, който добива енергията си от органични източници
• Литотроф → Организъм, който добива енергията си от неорганични субстрати
• Фототроф → Организъм, който придобива енергията си от слънчевата светлина
  

Хормоните

Много метаболитни процеси, които протичат в организма, се регулират от хормони. Хормоните са химични съединения, които обикновено се класифицират като анаболни или катаболни хормони, в зависимост от цялостния им ефект.

Анаболни хормони:

• Естрогенът: Хормон, който съществува както при жените, така и при мъжете. Произвежда се предимно в яйчниците и основно регулира женските сексуални характеристики (като растеж на бедрата и гърдите), а също така е установено, че влияе върху костната маса⁵ и регулиране на менструалния цикъл⁶.

• Тестостеронът: Хормон, който съществува както при мъжете, така и при жените. Произвежда се предимно в тестисите и основно регулира мъжки сексуални характеристики (като глас и косми по лицето), укрепвайки костната маса⁷ и спомага за изграждането и поддържането на мускулна маса⁸.

• Хормон на растежа: Хормон, който се създава в хипофизата, растежният хормон стимулира и впоследствие регулира растежа на организма в ранен живот. След зрялост в живота на възрастните, той също регулира възстановяването на костите⁹.

• инсулин: Бета клетките създават този хормон в панкреаса. Той регулира нивата на глюкозата и употребата в кръвта. Глюкозата е основен източник на енергия, но тя не може да бъде преработена без инсулин. Ако панкреасът се бори или не е в състояние да произвежда инсулин, това може да доведе до диабет¹⁰.

Катаболни хормони:

• Глюкагон: Произвежда се в панкреаса от алфа клетки, глюкагонът е отговорен за стимулирането на разграждането на гликогенните запаси в глюкозата. Гликогенът съществува в резервоари, съхранявани в черния дроб и когато тялото се нуждае от повече енергия (като упражнения, високи нива на стрес или борба), глюкагонът стимулира катаболизма на гликоген, което води до навлизане на глюкоза в кръвта¹⁰.

• адреналин: Известен също като 'епинефрин', той се създава в надбъбречните жлези. Адреналинът играе основен компонент във физиологичната реакция, наречена „борба или бягство“. По време на физиологичния отговор бронхиолите се отварят и сърдечната честота се ускорява за повишена абсорбция на кислород. Той е отговорен и за наводняването на глюкоза в тялото, като по този начин осигурява бърз източник на енергия¹¹.

• Кортизолът: Нарича се още „хормон на стреса“, той се синтезира в надбъбречните жлези. Когато организмът изпитва безпокойство, продължителен дискомфорт или нервност, се отделя кортизол. В резултат на това кръвното налягане се повишава, възниква скок в нивото на кръвната захар и имунната система се потиска¹².

• на цитокини: Много малък протеинов хормон, който регулира взаимодействията и комуникацията между клетките в тялото. Има постоянно производство на цитокини, които също са постоянно разградени, като аминокиселините се използват повторно от организма. Често срещан пример са лимфокини и интерлевкин, където те се отделят след възникване на имунен отговор след инвазия от чуждо тяло (бактерии, вирус, тумор или гъби) или след нараняване¹³.

Катаболни и анаболни процеси по време на тренировка

Телесното тегло на организма се определя от катаболизъм и анаболизъм. По същество количеството енергия, отделяно чрез анаболизъм, минус количеството, използвано чрез катаболизъм, е равно на общото му тегло. Всяка излишна енергия, която не е изгорена чрез катаболизъм, се съхранява под формата на гликоген или мазнини в черния и мускулния резерв¹⁴. Въпреки че това е опростено обяснение за взаимодействието на двата процеса, по-лесно е да се разбере как определени катаболни и анаболни упражнения се комбинират за определяне на телесното тегло.

Анаболните процеси обикновено водят до увеличаване на мускулната маса, като изометрия или вдигане на тежести¹⁵. Въпреки това, всяко друго упражнение, което е анаеробно, като спринт, интервални тренировки и други дейности с висока интензивност, също са анаболни¹⁶. По време на такива дейности организмът изразходва незабавни запаси от енергия, с отстраняване на млечната киселина, която се е натрупала в мускулите². В отговор на това мускулната маса се увеличава, като се подготвя за по-нататъшни усилия. Това означава, че катаболните процеси водят до по-големи, по-силни мускули, както и до укрепване на костите и увеличаване на протеиновите резерви чрез използване на аминокиселини, като всички се комбинират за увеличаване на телесното тегло¹⁷.

Обикновено всяко упражнение, което е аеробно, е катаболичен процес. Те включват плуване, джогинг и колоездене и други упражнения, които предизвикват преобразуване от използването на глюкоза или гликоген като енергиен източник, до изгаряне на мазнини, за да се отговори на повишената потребност от енергия¹⁸. Времето е от решаващо значение за подбуждането на катаболизма, тъй като първо трябва да изгори чрез запасите от глюкоза / гликоген¹⁹. Макар и двете да са от ключово значение за намаляване на телесната мастна маса, анаболизмът и катаболизмът са контрастни метаболитни процеси, които водят до увеличаване или намаляване на общото телесно тегло. Комбинираните катаболни и анаболни упражнения позволяват на тялото да достигне и поддържа идеално телесно тегло.

	Катаболизъм	Анаболизма
дефиниция	Метаболитни процеси, които разграждат прости вещества на сложни молекули	Метаболитни процеси, които разграждат по-големи, сложни молекули на по-малки вещества
Енергия	-          Освобождава ATP енергия -          Потенциалната енергия, преобразувана в кинетична енергия	-          Изисква ATP енергия -          Кинетичната енергия се превръща в потенциална енергия
Тип реакция	Exergonic	Endergonic
Хормоните	Адреналин, глюкагон, цитокини, кортизол	Естроген, тестостерон, хормон на растежа, инсулин
важност	-          Осигурява енергия за анаболизъм -          Загрява тялото -          Активира свиването на мускулите	-          Поддържа нов растеж на клетките -          Поддържа съхранението на енергия -          Поддържане на телесната тъкан
кислород	Използва кислорода	Не използва кислород
Ефекти върху упражненията	Катаболните упражнения обикновено са аеробни и са добри в изгарянето на калории и мазнини	Анаболни упражнения, често анаеробни по природа и като цяло са изграждане на мускулна маса
Примери	-          Клетъчно дишане -          Храносмилане -          отделяне	-          Асимилация при животни -          Фотосинтеза в растенията

заключение

Колективно, катаболизмът и анаболизмът са двата компонента на метаболизма. Ключовата основна разлика между двата процеса са типовете реакции, които участват във всеки.

Анаболизмът използва АТФ като форма на енергия, превръщайки кинетичната енергия в потенциална енергия, съхранявана в тялото, което увеличава телесната маса. Той произвежда ендергонични процеси, които са анаеробни, протичащи по време на процеса на фотосинтеза в растенията, както и асимилация при животни.

Катаболизмът освобождава енергия, като ATP или топлина, преобразувайки съхраняваната потенциална енергия в кинетична енергия. Той изгаря сложни молекули и намалява телесната маса и произвежда ергонични процеси, които са аеробни и възникват по време на клетъчното дишане, храносмилането и екскрецията.