- מהו קטבוליזם?
- הבדלים בין קטבוליזם לאנבוליזם
- קטבוליזם של תאים
- קטבוליזם של שרירים
- חשיבות הקטבוליזם
- דוגמה לקטבוליזם
אנו מסבירים מהו קטבוליזם וההבדלים שלו עם אנבוליזם. כמו כן, הסוגים שקיימים, חשיבות ודוגמאות.
מהו קטבוליזם?
קטבוליזם הוא ה תהליך פירוק של חומרים מזינים מורכבים לחומרים פשוטים כדי להשיג אנרגיה עבור אורגניזם. זה אחד משני השלבים של חילוף חומרים של ה יצורים חיים, השני הוא ה אנבוליזם (תהליך הפוך ומשלים של קטבוליזם).
המונח הזה מגיע מהיוונית katos ("למטה") ו-ballein ("זרוק"), שכן הוא הולך מהמורכב והגדול ביותר, אל הפשוט והקטן ביותר. הוא דורש צריכת אנרגיה קטנה מהגוף אך משתחרר אנרגיה כימית שהגוף אוגר בצורה של ATP (אדנוזין טריפוספט) לשימוש בתהליכים מיידיים אחרים.
תגובות קטבוליות, כלומר אלו המרכיבות קטבוליזם, יכולות להיות שונות מאוד זו מזו, אם כי במקביל הן משתנות מעט בין הצורות השונות של חַיִים ידוע. הם בדרך כלל מורכבים מ תגובות הפחתה-חמצון של מולקולות אורגניות, למרות שיש מיקרואורגניזמים מסוגל לבצע חילוף חומרים של ברזל וגופרית.
יתר על כן, תגובות קטבוליות מחולקות לאלו הדורשות חמצן (אירובי) ולאלו שלא (אנאירובי). שניהם מתרחשים באורגניזם של בן אדם, למשל, עם המשך העיכול (מה שמפרק את מקרומולקולות תרכובות אורגניות במונומרים המכוננים שלהן) ולאחר מכן המחזור המטבולי התוך תאי (מחזור קרבס וזרחון חמצוני).
הבדלים בין קטבוליזם לאנבוליזם
קטבוליזם ואנבוליזם הם תהליכים משלימים אך הפוכים. קטבוליזם מפרק מקרומולקולות אורגניות לצורות פשוטות יותר. לפיכך, הוא משחרר את האנרגיה הכימית שלו קישורים כימיים. אנבוליזם, לעומת זאת, מכלה אֵנֶרְגִיָה של האורגניזם ליצור קישורים חדשים וחדשים מולקולות מורכב בכיוון ההפוך.
לכן, בזמן שאחד צורך אנרגיה, השני משחרר אותה; בעוד אחד הולך מהבסיס למתחם, השני הולך בכיוון ההפוך. זה אומר שכאשר קטבוליזם ואנבוליזם נמצאים באיזון, ה תאים הם נשארים יציבים; אבל כאשר יש צורך לפרק רקמות (כגון "שריפה" שמן), קטבוליזם גובר על אנבוליזם.
קטבוליזם של תאים
קטבוליזם מתרחש בתוך תאי הגוף באמצעות סדרה של תהליכים המהווים נשימה תאית. זה מתרחש באמצעות תהליכים שונים, תלוי אם חמצן קיים או לא, אבל בערך זה מורכב מה חִמצוּן של ביומולקולות גלוקוז לאנרגיה.
תהליך זה, הנקרא גליקוליזה, מתרחש בציטוזול של תאים, ומקבל עבור כל מולקולה של גלוקוז (עם 6 אטומים פחמן) שני פירובטים (עם 3 אטומי פחמן כל אחד), בתהליך שהופך שתי מולקולות ATP כדי לקבל ארבע בתמורה. לאחר מכן, פירובט זה יעובד לפי האם יש חמצן או לא ב:
- נשימה תאית. בנוכחות חמצן (סביבה אירובית) פירובט מתחמצן עד לקבלתו CO2, משחרר את האנרגיה של הקשרים שלו כדי ליצור איתו ATP. זה מתרחש במטריצה של מיטוכונדריה של התא בשלב הראשון שלו (מחזור החומצה הטרי-קרבוקסילית או מחזור קרבס) ולאחר מכן בשרשרת הנשימה המתרחשת בקרומי המיטוכונדריה. תהליך זה הוא פרודוקטיבי ביותר מנקודת מבט אנרגטית ומניב כ-36 מולקולות ATP לכל מולקולת גלוקוז.
- תְסִיסָה טלפון נייד. כאשר חמצן אינו קיים (סביבה אנאירובית), אורגניזמים אינם יכולים לחמצן פירובט אלא לתסיס אותו, לייצר מולקולות אתנול או חומצת חלב במקום CO2. הרבה יותר קשה להסיר מולקולות אלו והן פועלות הרבה פחות אנרגטית: רק כ-2 מולקולות ATP לכל מולקולת גלוקוז.
קטבוליזם של שרירים
קטבוליזם שריר נקרא הפחתה של מסת השריר על ידי חילוף החומרים עצמו, כלומר, הרס רקמת השריר כדי להשיג את המשאבים הדרושים להאכלה.
זה מתרחש כאשר מזון שנכנסים לגוף אינם מספיקים כדי לשמור על חילוף החומרים או כאשר הדרישה לאנרגיה גבוהה בהרבה מכמות האנרגיה המתקבלת מהמזון.
במקרים כאלה, הגוף פונה לשומן בגוף כדי לשחרר אנרגיה נוספת, ולאחר שהתרוקן, הוא נוקט באמצעים נואשים כמו "שריפת" השרירים כדי להבטיח שה חילוף חומרים תמשיך ללכת.
כדי להימנע מקטבוליזם של השרירים, עליך לשמור על תזונה המתאימה לכמות הפעילות הגופנית או הפעילות הגופנית המבוצעת. בנוסף, חשוב לספק לגוף הזדמנויות מספקות למנוחה שכן הכמות הגדולה ביותר של מסת שריר נוצרת במהלך השינה.
חשיבות הקטבוליזם
קטבוליזם הוא חלק מרכזי בתהליך המטבולי של יצורים חיים, כלומר שלהם שיטות השגת אנרגיה, במיוחד במקרה של הטרוטרופים, שחייב להאכיל מה חומר אורגני של יצורים חיים אחרים מעכלים אותו ומפרקים אותו לחתיכות מינימליות שימושיות עבור הגוף שלך.
הבנת הקטבוליזם חיונית כדי להבין כיצד ומדוע אנו שורדים בהתבסס על צריכת מזון מכיוון שהגוף שלנו חייב להמיר את מה שאנו אוכלים לחתיכות שימושיות שאיתם הוא חייב להרכיב מאוחר יותר תאים חדשים ורקמות חדשות.
דוגמה לקטבוליזם
קטבוליזם הוא העיקרון הבסיסי מאחורי עיכול המזון שאנו צורכים. למשל, המזון שאנו אוכלים מעובד ומתפרק לתוכו ביומולקולות גדולים יותר, הנכנסים לגוף כדי להיות קטבוליים.
לפיכך, ה חֶלְבּוֹן מתפרקים לחומצות אמינו, שומנים בחומצות שומן וסוכרים בחד-סוכרים. התרכובות הפשוטות יותר הללו מתכנסות לאחר מכן על אותו מסלול מטבולי: Acetyl CoA, התרכובת שנכנסת לתאים כדי להתחיל נשימה תאית (מחזור קרבס).