Rozdíly mezi katabolismem a anabolismem

Úplnost chemických reakcí organismu, ke kterým dochází v buňkách, aby si udržely svůj život, se nazývá metabolismus. Metabolismus je vlastnost života, která vyplývá z řádných interakcí mezi molekulami. Tyto procesy umožňují organismům růst, množit se, reagovat na jejich prostředí a udržovat své struktury¹.

Metabolismus je rozdělen na dva obecné typy reakcí. Obecně řečeno, katabolismus jsou všechny chemické reakce, které rozkládají molekuly. To je buď získat energii, nebo vyrobit jednoduché molekuly, které pak konstruují ostatní. Anabolismus označuje všechny metabolické reakce, které vytvářejí nebo sestavují složitější molekuly z jednodušších¹.

Procesy katabolismu a anabolismu

Všechny anabolické procesy jsou konstruktivní a používají základní molekuly v organismu, které vytvářejí sloučeniny, které jsou specializovanější a komplexnější. Anabolismus je také známý jako „biosyntéza“, přičemž konečný produkt je vytvořen z řady složek. Proces vyžaduje ATP jako formu energie, přeměňující kinetickou energii na potenciální energii. To je považováno za endergonický proces, což znamená, že je to spontánní reakce, která vyžaduje energii². Tento proces spotřebovává energii k vytvoření konečného produktu, jako jsou tkáně a orgány. Tyto komplexní molekuly jsou organismem vyžadovány jako prostředek růstu, vývoje a buněčné diferenciace³. Anabolické procesy nepoužívají kyslík.

Katabolické procesy jsou naopak destruktivní, kde se rozkládají složitější sloučeniny a uvolňuje se energie ve formě ATP nebo tepla - místo toho, aby spotřebovávala energii jako v anabolismu. Potenciální energie se přeměňuje na kinetickou energii ze zásob v těle. To má za následek vznik metabolického cyklu, kdy katabolismus rozkládá molekuly, které jsou vytvářeny anabolismem. Organismus potom často používá mnoho z těchto molekul, které se znovu používají v různých procesech. Katabolické procesy využívají kyslík.

Na buněčné úrovni používá anabolismus monomery k tvorbě polymerů, což vede k tvorbě komplexnějších molekul. Běžným příkladem je syntéza aminokyselin (monomer) na větší a složitější proteiny (polymer). Jedním z nejčastějších katabolických procesů je trávení, kdy se přijímané živiny přeměňují na jednodušší molekuly, které může organismus použít pro jiné procesy.

Katabolické procesy působí na rozklad mnoha různých polysacharidů, jako je glykogen, škroby a celulóza. Ty se přeměňují na monosacharidy, které zahrnují glukózu, fruktózu a ribózu, které organismy používají jako formu energie. Proteiny, které jsou vytvářeny anabolismem, jsou přeměněny na aminokyseliny pomocí katabolismu, což vede k dalším anabolickým procesům. Jakékoli nukleové kyseliny v DNA nebo RNA se katabolizují na menší nukleotidy, které jsou součástí přirozeného procesu hojení a jsou využívány pro energetické potřeby..

Organismy jsou klasifikovány na základě typu katabolismu, který používají⁴:

• Organotrof → Organismus, který získává svou energii z organických zdrojů
• Lithotrof → Organismus, který získává svou energii z anorganických substrátů
• Fototrof → Organismus, který získává svou energii ze slunečního světla
  

Hormony

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

Anabolické hormony:

• EstrogenHormon, který existuje jak u žen, tak u mužů. Vyrábí se převážně ve vaječnících a primárně reguluje ženské sexuální vlastnosti (jako je růst kyčlí a prsů) a bylo zjištěno, že ovlivňuje také kostní hmotu⁵ a regulace menstruačního cyklu⁶.

• TestosteronHormon, který existuje jak u mužů, tak u žen. Vyrábí se převážně ve varlatech a primárně reguluje mužské sexuální vlastnosti (jako jsou hlasové a obličejové vlasy), posiluje kostní hmotu⁷ a pomáhá budovat a udržovat svalovou hmotu⁸.

• Růstový hormon: Hormon, který je vytvářen v hypofýze, růstový hormon stimuluje a následně reguluje růst organismu v raném životě. Po zralosti v dospělosti také reguluje kostní opravu⁹.

• Inzulín: Beta buňky vytvářejí tento hormon ve slinivce břišní. Reguluje hladinu glukózy a její použití v krvi. Glukóza je primárním zdrojem energie, nemůže však být zpracována bez inzulínu. Pokud pankreas bojuje nebo není schopen produkovat inzulín, může to vést k diabetu¹⁰.

Katabolické hormony:

• Glukagon: Glukagon je produkován v pankreatu alfa buňkami a je zodpovědný za stimulaci rozkladu glykogenových zásob na glukózu. Glykogen existuje v zásobnících uložených v játrech a když tělo potřebuje více energie (např. Cvičení, vysoká úroveň stresu nebo boj), glukagon stimuluje katabolismus glykogenu, což má za následek vstup glukózy do krve¹⁰.

• Adrenalin: Známý také jako „adrenalin“, je vytvářen v nadledvinách. Adrenalin hraje zásadní roli ve fyziologické reakci zvané „boj nebo útěk“. Během fyziologické odpovědi se bronchioly otevírají a srdeční frekvence se zrychluje pro zvýšení absorpce kyslíku. Je také zodpovědný za zaplavení glukózy do těla, čímž poskytuje rychlý zdroj energie¹¹.

• Kortizol: Také se nazývá stresový hormon a je syntetizován v nadledvinách. Když organismus zažije úzkost, prodloužené nepohodlí nebo nervozitu, kortizol se uvolní. Výsledkem je zvýšení krevního tlaku, zvýšení hladiny cukru v krvi a potlačení imunitního systému¹².

• Cytokine: Velmi malý proteinový hormon, který reguluje interakce a komunikaci mezi buňkami v těle. Neustále dochází k produkci cytokinů, které jsou také trvale rozloženy, přičemž aminokyseliny jsou organismem znovu použity. Běžným příkladem jsou lymfokiny a interleukin, kde jsou uvolňovány poté, co dojde k imunitní reakci po invazi cizím tělem (bakterie, virus, nádor nebo houba) nebo po zranění¹³.

Katabolické a anabolické procesy během cvičení

Tělesná hmotnost organismu je určena katabolismem a anabolismem. V zásadě se množství energie uvolněné anabolismem mínus množství spotřebované katabolismem rovná jeho celkové hmotnosti. Jakákoli nadbytečná energie nespálená katabolismem je uložena ve formě glykogenu nebo tuku v jaterních a svalových rezervách¹⁴. I když je to zjednodušené vysvětlení toho, jak tyto dva procesy interagují, je snazší pochopit, jak se kombinují určitá katabolická a anabolická cvičení k určení tělesné hmotnosti..

Anabolické procesy obvykle vedou ke zvýšení svalové hmoty, jako je izometrika nebo vzpírání¹⁵. Jakákoli jiná anaerobní cvičení, jako je sprinting, intervalový trénink a další aktivity s vysokou intenzitou, jsou však také anabolické¹⁶. Během období těchto činností tělo vynakládá okamžité zásoby energie, s odstraněním kyseliny mléčné, která se nahromadila ve svalech². V reakci na to se svalová hmota zvyšuje v rámci přípravy na jakékoli další úsilí. To znamená, že katabolické procesy mají za následek větší, silnější svaly, stejně jako zesílené kosti a zvýšené zásoby bílkovin pomocí aminokyselin, které se všechny kombinují, aby se zvýšila tělesná hmotnost.¹⁷.

Každé cvičení, které je aerobní, je obvykle katabolický proces. Mezi ně patří plavání, jogging a jízda na kole a další cvičení, která indukují přeměnu z používání glukózy nebo glykogenu jako zdroje energie, na spalování tuků, aby se splnil zvýšený energetický požadavek¹⁸. Při podněcování katabolismu je rozhodující čas, protože musí nejprve spálit zásoby glukózy / glykogenu¹⁹. Zatímco oba jsou klíčem ke snížení tělesného tuku, anabolismus a katabolismus kontrastují s metabolickými procesy, které vedou buď ke zvýšení nebo snížení celkové tělesné hmotnosti. Kombinovaná katabolická a anabolická cvičení umožňují 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 přeměněna na kinetickou energii	-          Vyžaduje energii ATP -          Kinetická energie přeměněna na potenciální energii
Typ reakce	Exergonický	Endergonic
Hormony	Adrenalin, glukagon, cytokiny, kortisol	Estrogen, testosteron, růstový hormon, inzulín
Důležitost	-          Poskytuje energii pro anabolismus -          Zahřívá tělo -          Umožňuje svalovou kontrakci	-          Podporuje růst nových buněk -          Podporuje ukládání energie -          Údržba tělesné tkáně
Kyslík	Využívá kyslík	Nepoužívá kyslík
Účinky na cvičení	Katabolická cvičení jsou obvykle aerobní a mají dobré spalování kalorií a tuků	Anabolická cvičení, často anaerobní povahy a obvykle vytvářejí svalovou hmotu
Příklady	-          Dýchání buněk -          Trávení -          Vylučování	-          Asimilace u zvířat -          Fotosyntéza v rostlinách

Závěr

Společně jsou katabolismus a anabolismus dvěmi složkami metabolismu. Klíčovým zásadním rozdílem mezi těmito dvěma procesy jsou typy reakcí, které se účastní každého z nich.

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

Katabolismus uvolňuje energii, buď jako ATP nebo teplo, a přeměňuje akumulovanou potenciální energii na kinetickou energii. Spaluje komplexní molekuly a snižuje tělesnou hmotnost a vytváří exergonické procesy, které jsou aerobní a vyskytují se při dýchání buněk, trávení a vylučování..