Cellen zijn de kleinste eenheden van levende wezens met alle eigenschappen die aan het leven zijn verbonden. Een van deze bepalende kenmerken is metabolisme
, of het gebruik van moleculen of energie verzameld uit de omgeving om de biochemische reacties uit te voeren die nodig zijn om in leven te blijven en uiteindelijk te reproduceren.

Metabole processen, vaak metabolische paden genoemd, kunnen worden onderverdeeld in die anabole
, of die de synthese van nieuwe moleculen inhouden, en die die katabolische
zijn, waarbij bestaande moleculen worden afgebroken.

In de volksmond gaat het bij anabole processen om het bouwen van een huis en het vervangen van dingen zoals ramen en goten als dat nodig is, en bij katabole processen gaat het om versleten of kapotte stukken van het huis om te beteugelen. Als deze in het juiste tempo in overleg worden uitgevoerd, zal het huis in een zo stabiel mogelijke staat bestaan, maar nooit passief.
Overzicht van metabolisme

Cellen en de weefsels die ze vormen ondergaan voortdurend "bidirectionele" "metabolisme, wat betekent dat terwijl sommige dingen in een anabole richting stromen, anderen in de tegenovergestelde richting gaan.

Dit is misschien duidelijker op het niveau van hele organismen: als u door glucose brandt
tijdens het sprinten om uw hond in te halen (katabool proces), blijft het papier dat u de dag ervoor heeft afgesneden genezen (anabool proces). Maar dezelfde tweedeling is aan het werk in individuele cellen.

Cellulaire reacties worden gekatalyseerd door speciale bolvormige eiwitmoleculen genaamd enzymen
, die per definitie deelnemen aan chemische reacties zonder uiteindelijk zelf te worden veranderd. Ze versnellen de reacties enorm - soms met een factor van ruim duizend - en werken dus als katalysatoren
.

Anabole reacties vereisen meestal een inbreng van energie en zijn daarom endotherm
(vrij vertaald, "warmte naar binnen"). Dit slaat ergens op; je kunt niet groeien of spieren opbouwen tenzij je eet, waarbij je voedselinname meestal schaalt naar de intensiteit en duur van een bepaalde activiteit.

Katabole reacties zijn meestal exotherm
("warmte aan de buiten ") en maken energie vrij, waarvan een groot deel door de cel wordt gebruikt in de vorm van adenosinetrifosfaat (ATP) en wordt gebruikt voor andere metabolische processen.
Substraten van metabolisme

De belangrijkste structurele elementen van het lichaam en de moleculen die het nodig heeft voor brandstof plus weefselgroei en vervanging zijn samengesteld uit monomeren
, of kleine zich herhalende eenheden in een groter geheel, een polymeer genoemd.

Deze eenheden kunnen identiek zijn, net als bij de glucosemoleculen gerangschikt in lange ketens van de opslagbrandstof glycogeen
, of ze kunnen vergelijkbaar zijn en komen in "smaken", zoals bij nucleïnezuren en de nucleotiden waaruit ze bestaan.

De drie belangrijkste macronutriënten en klassen van macromoleculen in de menselijke voeding, koolhydraten genoemd, eiwit s
en vetten
, elk bestaat uit hun eigen type monomeer.

Glucose is het fundamentele substraat van al het leven op aarde, met elke levende cel die het kan metaboliseren voor energie . Zoals opgemerkt, kunnen glucosemoleculen in "ketens" worden gekoppeld om glycogeen te vormen, dat bij mensen voornamelijk in spieren en de lever wordt gevonden. Eiwitten bestaan uit monomeren getrokken uit een zak van 20 verschillende aminozuren.

Vetten zijn geen polymeren omdat ze bestaan uit drie vetzuren gekoppeld aan een "ruggengraat" van het drie-koolstofmolecuul glycerol
. Wanneer ze groeien of krimpen, gebeurt dit via de toevoeging of verwijdering van atomen aan de uiteinden van de vetzuurketens, in plaats van een hoofdletter "E" met het verticale deel dezelfde grootte maar de horizontale balken variërend in lengte.
Wat is anabool metabolisme?

Overweeg een doos speelgoedbouwstenen van onbeperkte grootte te krijgen. Velen zijn identiek behalve in hun kleur; anderen zijn van verschillende grootte, maar kunnen worden samengevoegd; weer anderen zijn niet bedoeld om verbinding te maken, ongeacht de configuratie die u selecteert. Je kunt identieke constructies maken met bijvoorbeeld drie, vijf stukken, en deze zo koppelen dat de verbindingen van deze constructen ook identiek zijn.

Dit is in wezen een anabool metabolisme in actie. De afzonderlijke groepen van drie tot vijf stukjes speelgoed vertegenwoordigen "monomeren" en het eindproduct is analoog aan "polymeer". En in cellen, in plaats van dat je handen het werk doen om de stukjes samen te voegen, sturen enzymen het proces aan. In beide gevallen is het belangrijkste aspect een input van energie om moleculen met een grotere complexiteit (en meestal ook grotere afmetingen) te genereren.

Voorbeelden van anabole processen omvatten, naast eiwitsynthese, gluconeogenese
(de synthese van glucose uit verschillende stroomopwaartse substraten), de synthese van vetzuren, lipogenese
(de synthese van vetten uit vetzuren en glycerol) en de vorming van ureum
en < em> ketonlichamen
.
Wat is katabool metabolisme?

Meestal zijn katabole processen, op het niveau van individuele reacties, niet eenvoudigweg de overeenkomstige anabole reacties in omgekeerde volgorde, hoewel veel van hen zijn hetzelfde. Meestal zijn er verschillende enzymen bij betrokken.

Bijvoorbeeld, de eerste stap in glycolyse
(het katabolisme van glucose) is de toevoeging van een fosfaatgroep aan glucose, met dank aan het enzym hexokinase
, om glucose-6-fosfaat te vormen. Maar de laatste stap van gluconeogenese, de verwijdering van het fosfaat uit glucose-6-fosfaat om glucose te vormen, wordt gekatalyseerd door glucose-6-fosfatase.

Andere vitale katabole processen in uw lichaam zijn glycogenolyse
(de afbraak van glycogeen in spieren of lever), lipolyse
(de verwijdering van vetzuren uit glycerol), beta-oxidatie
(het "verbranden" van vetzuren) en de afbraak van ketonen, proteïnen of individuele aminozuren.
Het evenwicht houden tussen anabole en katabolische metabolisme

Het lichaam afstemmen op zijn behoeften in realtime vereist een hoge mate van responsiviteit en coördinatie. De snelheden van anabole en katabole reacties kunnen worden geregeld door de hoeveelheid enzym of substraat te mobiliseren die naar een bepaald deel van de cel wordt gemobiliseerd, of door feedbackremming
, waarbij de accumulatie van een product de reactie stroomopwaarts signaleert om langzamer gaan.

Ook, en belangrijker vanuit het oogpunt van het holistisch visualiseren van metabolisme, kunnen substraten van de ene macronutriëntenroute indien nodig worden omgeleid naar die van een andere.

Een voorbeeld van deze integratie van routes is dat de aminozuren alanine en glutamine, naast dat ze dienen als de bouwstenen van eiwitten, ook gluconeogenese kunnen ingaan. Om dit te laten gebeuren, moeten ze hun stikstof afwerpen, die wordt verwerkt door enzymen die transaminasen worden genoemd.