Anabolisme en katabolisme: definitie en voorbeelden

Anabolisme en katabolisme zijn de twee brede soorten biochemische reacties die make-up metabolisme. Anabolisme bouwt complexe moleculen op van eenvoudigere, terwijl katabolisme groot wordt moleculen in kleinere.

De meeste mensen denken aan metabolisme in de context van gewichtsverlies en bodybuilding, maar metabole routes zijn belangrijk voor elke cel en elk weefsel in een organisme. Metabolisme is hoe een cel energie krijgt en afval verwijdert. Vitaminen, mineralen en cofactoren helpen de reacties.

Belangrijkste punten: anabolisme en katabolisme

Anabolisme of biosynthese is de verzameling van biochemische reacties die moleculen maken van kleinere componenten. Anabole reacties zijn endergonic, wat betekent dat ze energie nodig hebben om vooruit te komen en niet spontaan zijn. Meestal zijn anabole en katabole reacties gekoppeld, waarbij katabolisme de activeringsenergie voor anabolisme. De hydrolyse van adenosine trifosfaat (ATP) drijft veel anabole processen aan. In het algemeen, condensatie en reductiereacties zijn de mechanismen achter anabolisme.

Anabole reacties zijn die waarbij complexe moleculen worden opgebouwd uit eenvoudige. Cellen gebruiken deze processen om te maken polymeren, groei weefsel en herstel schade. Bijvoorbeeld:

• Glycerol reageert met vetzuren om lipiden te maken:
  CH₂OHCH (OH) CH₂OH + C₁₇H₃₅COOH → CH₂OHCH (OH) CH₂OOCC₁₇H₃₅
• Simpele suikers vormen samen disacchariden en water:
  C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆ → C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O
• Aminozuren voeg je samen om dipeptiden te vormen:
  NH₂CHRCOOH + NH₂CHRCOOH → NH₂CHRCONHCHRCOOH + H₂O
• Kooldioxide en water reageren onder vorming van glucose en zuurstof bij fotosynthese:
  6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Anabole hormonen stimuleren anabole processen. Voorbeelden van anabole hormonen zijn onder meer insuline, dat de opname van glucose bevordert, en anabolische steroïden, die spiergroei stimuleren. Anabole oefening is anaërobe oefening, zoals gewichtheffen, die ook spierkracht en massa opbouwt.

Katabolisme is de verzameling van biochemische reacties die complexe moleculen afbreken tot eenvoudigere. Katabole processen zijn thermodynamisch gunstig en spontaan, dus cellen gebruiken ze om energie op te wekken of om anabolisme te stimuleren. Katabolisme is exergonisch, wat betekent dat het warmte afgeeft en werkt via hydrolyse en oxidatie.

Cellen kunnen nuttige grondstoffen in complexe moleculen opslaan, katabolisme gebruiken om ze af te breken en de kleinere moleculen terugwinnen om nieuwe producten te bouwen. Katabolisme van eiwitten, lipiden, nucleïnezuren en polysacchariden genereert bijvoorbeeld respectievelijk aminozuren, vetzuren, nucleotiden en monosacchariden. Soms worden afvalproducten gegenereerd, waaronder kooldioxide, ureum, ammoniak, azijnzuur en melkzuur.

Katabole processen zijn het omgekeerde van anabole processen. Ze worden gebruikt om energie op te wekken voor anabolisme, kleine moleculen vrij te maken voor andere doeleinden, chemicaliën te ontgiften en metabole routes te reguleren. Bijvoorbeeld:

• Tijdens cellulaire ademhaling reageren glucose en zuurstof om kooldioxide en water op te leveren
  C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O
• In cellen valt hydroxideperoxide uiteen in water en zuurstof:
  2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

Veel hormonen werken als signalen om katabolisme te beheersen. De katabole hormonen zijn onder meer adrenaline, glucagon, cortisol, melatonine, hypocretine en cytokines. Katabole training is aërobe training, zoals een cardiotraining, waarbij calorieën worden verbrand naarmate vet (of spieren) worden afgebroken.

Een metabole route die katabool of anabool kan zijn, afhankelijk van de beschikbaarheid van energie, wordt een amfibolische route genoemd. De glyoxylaatcyclus en de citroenzuurcyclus zijn voorbeelden van amfibolische routes. Deze cycli kunnen energie produceren of gebruiken, afhankelijk van de cellulaire behoeften.

• Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Julian, Lewis; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2002). Moleculaire biologie van de cel (5e ed.). CRC Press.
• de Bolster, M. W. G. (1997). "Verklarende woordenlijst gebruikt in bio-anorganische chemie". Internationale Unie van pure en toegepaste chemie.
• Berg, Jeremy M.; Tymoczko, John L.; Stryer, Lubert; Gatto, Gregory J. (2012). Biochemie (7e ed.). New York: W.H. Freeman. ISBN 9781429229364.
• Nicholls D. G. en Ferguson S. J. (2002) Bio-energetica (3e Ed.). Academische pers. ISBN 0-12-518121-3.
• Ramsey K. M., Marcheva B., Kohsaka A., Bass J. (2007). "Het uurwerk van de stofwisseling". Annu. Rev. Nutr. 27: 219–40. doi:10.1146 / annurev.nutr.27.061406.093546