A katabolizmus kifejezés a test összes metabolikus folyamatát magában foglalja, amelynek során a komplex és néha nagy molekulájú fehérjék, szénhidrátok (poliszacharidok), és a zsírokat egyszerűbb építőelemeikre bontják, általában az energiatermeléssel. Ezután az egyes építőelemek rendelkezésre állnak az új szükséges anyagok szintéziséhez, vagy tovább bonthatók és kiválasztódnak.
Mi a katabolizmus?
A katabolizmus a test összes metabolikus folyamatának leírására használt kifejezés fehérjék, szénhidrátok, és a zsírokat egyszerűbb építőelemeikre bontják. Az olyan anyagcsere-folyamatokat, amelyek nagyobb molekulatömegű anyagok bomlását jelentenek alacsonyabb molekulatömegű anyagokká, katabolizmus alatt nevezünk. Ezek általában többlépcsős és többlépcsős folyamatok, amelyek többnyire exotermek. Az exoterm folyamatokat biokatalitikusan vezérli enzimek, vitaminok és a hormonok annak érdekében, hogy a felszabaduló energiát a test számára hő vagy kémiai energia formájában felhasználhassa az anyagok endoterm felhalmozódásához, és megvédje a közvetlen reakciókörnyezetet a égések. A test katabolikus anyagcsere-folyamatokon keresztüli energiatermeléstől függ, mivel a zöld növényekkel ellentétben nem képes fotoszintézist végrehajtani, amelynek energiatermelése és tárolható kémiai energiává történő átalakítása az egész aerob életet alapozza. Szénhidrát használatával vannak lebontva enzimek mint például amilázok és szacharázok az egyszerű cukrokhoz szőlőcukor. Szőlőcukorviszont metabolizálható, hogy új anyagokat építsen, vagy tovább metabolizálható az energiáért szén dioxid és víz és ürült. Hasonló lebomlási folyamatok közé tartozik a fehérje és a zsír katabolizmusa. Nagy molekulatömegű fehérjék kis molekulatömegű peptidekké bomlanak, hogy egyetlen vegyületet kapjanak aminosavak, amelyek tovább metabolizálódnak, vagy új fehérjék felépítésére szolgálnak. A zsírok lebomlanak zsírsavak és ezt követően a szénhidrátokhoz hasonló módon metabolizálódik.
Funkció és feladat
A katabolizmus vagy a katabolikus anyagcsere folyamatok négy különböző fő feladatot és funkciót látnak el. Az első fő feladat az energiatermelés felhasználható hő formájában vagy kémiai energia formájában a későbbi hőfelhasználáshoz vagy új szükséges anyagok endoterm felhalmozásához. Szükség esetén például az anabolikus folyamatok során képződött és tárolt keményítő visszaalakul szőlőcukor katabolikus forgalom révén és a sejt számára elérhetővé tették. Egy másik feladat az, hogy az anabolizmushoz (az anyagcseréhez) szükséges fehérjék, szénhidrátok és zsírok bomlástermékei elérhetővé váljanak új anyagok felépítéséhez. Ez egyfajta újrahasznosítási folyamat, más néven mentési út. Nagy előnye, hogy energetikailag olcsóbb a fehérjék összeállítása, enzimek és a hormonok újrahasznosított nagyobb darabokból, mint amennyit az előírtól a semmiből szintetizálni lehet molekulák, megfelelő energiabevitel mellett. A harmadik feladat ugyan nagyon fontos, de szintén hasznos mellékhatásnak tekinthető. Számos összetett anyag, például enzimek, hormonok és a vitaminok bioaktivitásukban és katalitikus hatásukban rejlik. Ha egy bizonyos enzim vagy hormon teljesítette a célját, inaktívvá kell tenni, vagy helyettesítenie kell vele. Itt játszik jelentős szerepet a katabolizmus. Amint egy hormon, enzim vagy vitamin metabolizálódik, azaz katabolizálódik, biológiai aktivitása hirtelen megszakad. Hasonló folyamat fordulhat elő bizonyos toxinoknál, amelyek a katabolizmus révén elveszítik toxikus hatásukat, és tovább metabolizálódhatnak a toxin maradványként kiválasztódó lebomlási termékeiként, például a vesén keresztül. A katabolizmus negyedik feladatában a test képes anyagcsere-folyamatok segítségével lebontani a test saját fehérjéit, zsírjait és szénhidrátjait energiatermelés céljából, vagy felhasználni bizonyos aminosavak vagy más sürgősen szükséges vegyületek. Ez lehetővé teszi a test számára, hogy táplálékbevitel nélkül több napot túléljen, és szükség szerint lebontsa a testszövetet, és másutt felépítse. A sejten belüli konfliktusok megelőzése érdekében a katabolikus és az anabolikus anyagcsere folyamatok nem egyszerre folynak, hanem mindig idővel el vannak választva egymástól. A katabolikus folyamatok enzimjei gátolják az anabolikus folyamatok enzimjeit és fordítva. Bizonyos foszfatázok megfordíthatják az anyagcsere irányát anabolikus vagy katabolikus irányba.
Betegségek és rendellenességek
A katabolizmus különféle enzimatikusan katalitikus, biokémiai anyagcsere-folyamatokat ölel fel, amelyek mindig kapcsolatban állnak társukkal, az anabolizmussal. A panaszok és problémák tehát nem annyira egy általános diszfunkcióból fakadnak, hanem általában bizonyos enzimek hiányából vagy azok biokémiai hatástalanságából, amely az enzim hibás szintéziséhez vezető genetikai hibából ered. Alapvetően azonban vannak olyan helyzetek, amelyek vezet elsősorban katabolikus anyagcserére, mivel a testanyagokat gyakrabban kell lebontani a mérgezés vagy a szervezetre ártalmas anyagok elárasztásának megakadályozása érdekében. Ilyen helyzetek fordulhatnak elő például izombénulás, szívinfarktus, ütés és más típusú atrófiák. A katabolikus anyagcsere zavarai jelen lehetnek a szénhidrát anyagcserében, a fehérje anyagcserében és zsír anyagcserét, és lehet vezet enyhe vagy súlyos tünetekig és betegségekig. A metabolikus betegség cukorbetegség hiányát okozza inzulin vagy az inzulin hatékonyságával szembeni ellenállás és lehet vezet súlyos akut állapotokig. Eredményeképpen alultápláltság, amely például túl kevés fehérjét tartalmaz, és nem biztosít elegendő alapanyag-ellátást aminosavak, a test egyre inkább áttér a katabolikus anyagcserére, mozgósítja az összes rendelkezésre álló energiatartalékot és fokozatosan lebontja a test anyagát annak érdekében, hogy energiát tudjon biztosítani a test számára. A test saját tartalékainak minél kevesebb felhasználása érdekében a test egyszerre vált át egyfajta energiatakarékos üzemmódra. Agy a teljesítmény lelassul, és a fizikai teljesítmény sokkal nehezebbé válik.
