ההבדל העיקרי - קטבוליזם מול מטבוליזם

קטבוליזם וחילוף חומרים מתייחסים לאוסף של תגובות ביוכימיות, המתרחשות בגוף. קטבוליזם הוא מכלול התגובות הביוכימיות, המעורבות בפירוק מולקולות מורכבות בגוף ליחידות קטנות. האנרגיה משתחררת במהלך תהליך הקטבוליזם, שניתן להשתמש בו בקלות בתהליכים סלולריים אחרים. מטבוליזם הוא מכלול התגובות הביוכימיות המתרחשות בתוך אורגניזם, כולל קטבוליזם. אנבוליזם כלול גם בחילוף החומרים. ה ההבדל העיקרי בין קטבוליזם למטבוליזם זה קטבוליזם מורכב מתגובות ביוכימיות הרסניות המתרחשות באורגניזם ואילו חילוף החומרים מורכב מכל מכלול התגובות הביוכימיות באורגניזם, שיכולות להיות קונסטרוקטיביות או הרסניות.

מאמר זה בוחן,

1. מהו קטבוליזם - הגדרה, תהליכים, שלבים, פונקציה 2. מהו מטבוליזם - הגדרה, תהליכים, שלבים, פונקציה 3. מה ההבדל בין קטבוליזם למטבוליזם

מהו קטבוליזם

מערך התגובות המפרק מולקולות מורכבות ליחידות קטנות מכונה קטבוליזם. קטבוליזם הוא תהליך הרסני. תגובות קטבוליות משחררות חום, כמו גם אנרגיה בצורה של ATP. לפיכך, תגובות אלו נחשבות כתהליכים אקסרגוניים. ניתן להשתמש ביחידות הקטנות של המולקולות המיוצרות בקטבוליזם לשחרור אנרגיה על ידי חמצון או כמבשרות בתגובות אנבוליות אחרות. תגובות קטבוליות נחשבות לייצר אנרגיית ATP הנדרשת מהתגובות האנאבוליות.

במהלך הקטבוליזם מיוצרים גם פסולת כמו אוריאה, אמוניה, חומצה לקטית, חומצה אצטית ופחמן דו חמצני. הורמונים רבים כגון אדרנלין, קורטיזול וגלוקגון מעורבים גם הם בתהליך זה.

במהלך העיכול, מקרומולקולות מורכבות כמו עמילן, שומנים וחלבונים מהתזונה נלקחות ומתפרקות ליחידות קטנות כמו חד -סוכרים, חומצות שומן וחומצות אמינו, בהתאמה על ידי אנזימי עיכול. חד-סוכרים אלה משמשים לאחר מכן בגליקוליזה לייצור אצטיל-CoA. אצטיל-CoA זה משמש במחזור חומצת הלימון, המייצר NAD+. ATP מיוצר מ- NAD+ על ידי מעבר דרך שרשרת הובלת האלקטרונים במהלך זרחון חמצוני. קטבוליזם של חלבונים, פוליסכרידים ושומנים מוצג באיור 1.

איור 1: סקירה כללית של קטבוליזם של חלבונים, פוליסכרידים ושומנים

חומצות שומן משמשות לייצור אצטיל-CoA על ידי חמצון בטא. חומצות אמינו משמשות שוב בסינתזה של חלבונים או מתחמצנות לאוריאה במחזור האוריאה.

בהתאם לניצול של תרכובות אורגניות כמקור הפחמן או כתורם האלקטרונים, אורגניזמים מסווגים כטרוטרופים ואורגנוטרופים, בהתאמה. חד סוכרים כמו מולקולות אורגניות מורכבות ביניהן מתפרקות על ידי הטרוטרופים על מנת לייצר את האנרגיה הנדרשת לתהליכים הסלולריים. מולקולות אורגניות מתפרקות על ידי אורגנוטרופים על מנת לייצר אלקטרונים, שניתן להשתמש בהם בשרשרת הובלת האלקטרונים שלהם, ויוצרים אנרגיית ATP.

מהו מטבוליזם

כל מכלול התגובות הביוכימיות המתרחשות בגוף מכונה יחד מטבוליזם. שלושה שלבים עיקריים נמצאים בחילוף החומרים. ראשית, במהלך הקטבוליזם, פחמימות, חלבונים, שומנים וחומצות גרעין במזון מתפרקות ליחידות מונומר קטנות שלהן ופסולת חנקנית מסולקת. שנית, המונומרים שנוצרו כמו גלוקוז משמשים מצעים בנשימה הסלולרית על ידי יצירת אנרגיה. שלישית, במהלך האנבוליזם, יחידות מונומר קטנות מפוליסות למולקולות מורכבות כמו פוליפפטידים, פוליסכרידים של שומנים וחומצות גרעין. תגובות ביוכימיות אלו משפיעות באופן כללי על צמיחתו, התפתחותו, תחזוקתו של המבנים, רבייה והתגובה לסביבה החיצונית.

חילוף החומרים מתרחש במסלולים מטבוליים. המשמעות היא שתרכובת כימית אחת הופכת לתוצר הסופי שלה במסלול באמצעות סדרה של תגובות ביוכימיות. כל תגובה ביוכימית מזרזת על ידי אנזימים ייחודיים. באמצעות נוכחותם של אנזימים לזרז כל תגובה, ניתן לווסת תגובות אלו באופן להשיג את האנרגיה הנדרשת על ידי האורגניזם. מצד שני, תגובות אלה המזורזות באנזים, הדורשות אנרגיה, צמודות לתגובות ספונטניות, שמשחררות את האנרגיה. קצב חילוף החומרים תלוי בכמות המזון של האורגניזם. הקשר בין מסלולים מטבוליים מוצג באיור 2.

איור 2: חיבור בין מסלולים מטבוליים

ההבדל בין קטבוליזם למטבוליזם

הַגדָרָה

יְרִידַת חֳמָרִים: מכלול התגובות הביוכימיות המעורבות בתהליכי שחרור האנרגיה באורגניזמים מכונה קטבוליזם.

חילוף חומרים: מכלול התגובות הביוכימיות בגוף מכונות מטבוליזם.

סוּג

יְרִידַת חֳמָרִים: קטבוליזם כולל את התגובות ההרסניות בגוף.

חילוף חומרים: חילוף החומרים כולל תגובות בונה והרסניות בגוף.

חֲשִׁיבוּת

יְרִידַת חֳמָרִים: שחרור האנרגיה ממטבוליזם מניע את התהליכים הסלולריים ומחמם את הגוף תוך מתן תנועות שרירים.

חילוף חומרים: חילוף החומרים חשוב לצמיחה, התפתחות ותחזוקה של מבנים סלולריים ותגובה לסביבה.

טופס אנרגיה

יְרִידַת חֳמָרִים: התגובות מעורבות הן בתהליכי שחרור אנרגיה והן באחסון.

חילוף חומרים: אנרגיה פוטנציאלית משתחררת כאנרגיה קינטית במהלך הקטבוליזם.

חוֹם

יְרִידַת חֳמָרִים: קטבוליזם היא תגובה אקסרגונית.

חילוף חומרים: חילוף החומרים מורכב מתגובות אנדרגוניות ואקסרגוניות כאחד.

ניצול חמצן

יְרִידַת חֳמָרִים: קטבוליזם הוא אירובי, מנצל חמצן לתהליך.

חילוף חומרים: חילוף החומרים מורכב מתגובות אירוביות ואנאירוביות כאחד.

הורמונים

יְרִידַת חֳמָרִים: הורמונים כגון אדרנלין, קורטיזול, גלוקגון וציטוקינים מעורבים בקטבוליזם.

חילוף חומרים: הורמונים אנבוליים כגון אסטרוגן, טסטוסטרון, הורמון גדילה ואינסולין והורמונים קטבוליים מעורבים בחילוף החומרים.

השפעה על הגוף

יְרִידַת חֳמָרִים: קטבוליזם שורף שומן וקלוריות. היא משתמשת במזון המאוחסן על מנת לייצר אנרגיה.

חילוף חומרים: מטבוליזם מאפשר צמיחה, התפתחות, שמירה על מבנה, רבייה ותגובה לסביבה החיצונית.

פונקציונליות

יְרִידַת חֳמָרִים: קטבוליזם מתפקד במהלך פעילות גופנית.

חילוף חומרים: חילוף החומרים פועל הן במנוחה או בשינה והן בפעילויות הגוף.

המרת אנרגיה

יְרִידַת חֳמָרִים: אנרגיה פוטנציאלית הופכת לאנרגיה קינטית במהלך הקטבוליזם.

חילוף חומרים: מטבוליזם הוא המרה בין הפוטנציאל לאנרגיה קינטית.

תהליכים

יְרִידַת חֳמָרִים: קטבוליזם מתרחש במהלך הנשימה הסלולרית, העיכול וההפרשה.

חילוף חומרים: חילוף החומרים מתרחש במהלך הפוטוסינתזה בצמחים, סינתזת חלבונים, סינתזת גליקוגן, עיכול, נשימה והפרשה.

דוגמאות

יְרִידַת חֳמָרִים: תהליך אנאבולי כגון פוטוסינתזה ותהליכים קטבוליים כגון נשימה תאית הם דוגמאות.

חילוף חומרים: עיכול, נשימה תאית והפרשה הם דוגמאות לתהליכים הקטבוליים.

סיכום

קטבוליזם וחילוף חומרים הם מונחים המתארים יחד תגובות ביוכימיות בתוך הגוף. מטבוליזם מתייחס לכל מכלול התגובות הביוכימיות בגוף. הוא כולל קטבוליזם ואנבוליזם השומרים על כל התכונות היוצרות אורגניזם. חילוף החומרים משפיע על צמיחתו, התפתחותו, רבייתו ותגובתו של האורגניזם לסביבה החיצונית. קטבוליזם כולל את התגובות הביוכימיות המפרקות מולקולות מורכבות ליחידות הקטנות שלהן. ההבדל העיקרי בין קטבוליזם למטבוליזם הוא הקשר ביניהם.

הפניה: 1. "מטבוליזם". ויקיפדיה. קרן ויקימדיה, 12 במרץ 2017. אינטרנט. 16 במרץ 2017.

תמונה באדיבות: 1. "סכמטיות קטבוליזם" מאת טים ​​ויקרס, וקטוריזציה של Fvasconcellos-w: תמונה: Catabolism.png (Domain Public) באמצעות Commons Wikimedia2. "מסלולי חילוף חומרים (שכותרתם בחלקם)" מאת פרד הצדפה (CC BY-SA 4.0) באמצעות Commons Wikimedia