Definition und Beispiele für Anabolismus und Katabolismus

Anabolismus und Katabolismus sind die beiden Hauptarten biochemischer Reaktionen, die den Stoffwechsel ausmachen. Der Anabolismus baut komplexe Moleküle aus einfacheren auf, während der Katabolismus große Moleküle in kleinere zerlegt.

Die meisten Menschen denken im Zusammenhang mit Gewichtsverlust und Bodybuilding an den Stoffwechsel, aber Stoffwechselwege sind für jede Zelle und jedes Gewebe in einem Organismus wichtig. Stoffwechsel ist, wie eine Zelle Energie erhält und Abfall entfernt. Vitamine, Mineralien und Cofaktoren unterstützen die Reaktionen.

Schlüsselfunktionen: Anabolismus und Katabolismus

• Anabolismus und Katabolismus sind die beiden Hauptklassen biochemischer Reaktionen, die den Stoffwechsel ausmachen.
• Anabolismus ist die Synthese komplexer Moleküle aus einfacheren. Diese chemischen Reaktionen benötigen Energie.
• Katabolismus ist die Aufspaltung komplexer Moleküle in einfachere. Diese Reaktionen setzen Energie frei.
• Anabole und katabolische Pfade arbeiten typischerweise zusammen, wobei die Energie aus dem Katabolismus die Energie für den Anabolismus liefert.

Anabolismus Definition

Anabolismus oder Biosynthese sind biochemische Reaktionen, bei denen Moleküle aus kleineren Bestandteilen aufgebaut werden. Anabole Reaktionen sind endergonisch, das heißt, sie erfordern einen Energieeintrag, um fortzuschreiten, und sind nicht spontan. Typischerweise sind anabolische und katabolische Reaktionen gekoppelt, wobei der Katabolismus die Aktivierungsenergie für den Anabolismus liefert. Die Hydrolyse von Adenosintriphosphat (ATP) treibt viele anabole Prozesse an. Im Allgemeinen sind Kondensations- und Reduktionsreaktionen der Mechanismus hinter dem Anabolismus.

Anabolismus Beispiele

Anabole Reaktionen sind solche, die aus einfachen Molekülen komplexe Moleküle bilden. Zellen verwendeten diese Prozesse, um Polymere herzustellen, Gewebe zu züchten und Schäden zu reparieren. Beispielsweise:

• Glycerin reagiert mit Fettsäuren zu Lipiden:
  CH₂OHCH (OH) CH₂OH + C₁₇H₃₅COOH → CH₂OHCH (OH) CH₂OOCC₁₇H₃₅ 
• Einfache Zucker bilden zusammen Disaccharide und Wasser:
  C₆H₁₂Ö₆ + C₆H₁₂Ö₆   → C₁₂H₂₂Ö₁₁ + H₂Ö
• Aminosäuren verbinden sich zu Dipeptiden:
  NH₂CHRCOOH + NH₂CHRCOOH → NH₂CHRCONHCHRCOOH + H₂Ö 
• Kohlendioxid und Wasser reagieren bei der Photosynthese unter Bildung von Glucose und Sauerstoff:
  6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂Ö₆ + 6O₂

Anabole Hormone stimulieren anabole Prozesse. Beispiele für anabole Hormone sind Insulin, das die Glukoseaufnahme fördert, und anabole Steroide, die das Muskelwachstum stimulieren. Anabole Übungen sind anaerobe Übungen wie Gewichtheben, die auch Muskelkraft und Muskelmasse aufbauen.

Katabolismus-Definition

Der Katabolismus ist eine Reihe von biochemischen Reaktionen, die komplexe Moleküle in einfachere zerlegen. Katabolische Prozesse sind thermodynamisch günstig und spontan, so dass die Zellen sie zur Energieerzeugung oder als Brennstoff für den Anabolismus verwenden. Der Katabolismus ist exergonisch, dh er setzt Wärme frei und wirkt durch Hydrolyse und Oxidation.

Zellen können nützliche Rohstoffe in komplexen Molekülen speichern, sie mithilfe des Katabolismus aufspalten und die kleineren Moleküle zurückgewinnen, um neue Produkte herzustellen. Beispielsweise werden durch den Abbau von Proteinen, Lipiden, Nukleinsäuren und Polysacchariden Aminosäuren, Fettsäuren, Nukleotide bzw. Monosaccharide erzeugt. Manchmal entstehen Abfallprodukte wie Kohlendioxid, Harnstoff, Ammoniak, Essigsäure und Milchsäure.

Beispiele für den Katabolismus

Katabolische Prozesse sind das Gegenteil von anabolischen Prozessen. Sie werden verwendet, um Energie für den Anabolismus zu erzeugen, kleine Moleküle für andere Zwecke freizusetzen, Chemikalien zu entgiften und Stoffwechselwege zu regulieren. Beispielsweise:

• Während der Zellatmung reagieren Glukose und Sauerstoff zu Kohlendioxid und Wasser
  C₆H₁₂Ö₆ + 6O₂  → 6CO₂ + 6H₂Ö
• In Zellen zersetzt sich Hydroxidperoxid in Wasser und Sauerstoff:
  2H₂Ö₂  → 2H₂O + O₂

Viele Hormone steuern den Katabolismus. Zu den katabolen Hormonen gehören Adrenalin, Glucagon, Cortisol, Melatonin, Hypocretin und Zytokine. Katabolisches Training ist ein aerobes Training, wie z. B. ein Cardio-Training, bei dem Kalorien verbrannt werden, wenn Fett (oder Muskeln) abgebaut werden.

Amphibolic Pathways

Ein Stoffwechselweg, der je nach Energieverfügbarkeit entweder katabol oder anabol sein kann, wird als amphibolischer Weg bezeichnet. Der Glyoxylatzyklus und der Zitronensäurezyklus sind Beispiele für amphibolische Wege. Diese Zyklen können je nach zellularem Bedarf entweder Energie produzieren oder nutzen.

Quellen

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