Katabolisme

Onder de term Katabolisme alle metabolische processen van het lichaam worden samengevat waarbij de complexe en in sommige gevallen hoogmoleculaire eiwitten, koolhydraten (polysacchariden) en vetten worden afgebroken tot hun eenvoudigere componenten - meestal met energieproductie. De individuele bouwstenen zijn dan beschikbaar voor de synthese van de benodigde nieuwe stoffen of worden verder afgebroken en uitgescheiden.

Wat is katabolisme?

Metabole processen waarbij stoffen met een hoger molecuulgewicht worden afgebroken tot stoffen met een lager molecuulgewicht, worden samengevat onder de term katabolisme. Dit zijn in de regel meerfasige of meerfasige processen die doorgaans exotherm zijn.

De exotherme processen worden biokatalytisch aangestuurd door enzymen, vitamines en hormonen om de vrijgekomen energie in de vorm van warmte of chemische energie voor het lichaam te kunnen gebruiken voor de endotherme opbouw van stoffen en om de directe reactieomgeving te beschermen tegen brandwonden.

Het lichaam is afhankelijk van energieproductie via katabole metabolische processen omdat het, in tegenstelling tot groene planten, geen fotosynthese kan uitvoeren, op wiens energieproductie en omzetting in opslagbare chemische energie al het aërobe leven is gebaseerd.

Koolhydraten worden afgebroken door het gebruik van enzymen zoals amylasen en saccharasen om eenvoudige suikers en zelfs glucose te vormen. De glucose kan op zijn beurt worden omgezet in kooldioxide en water voor de opbouw van nieuwe stoffen of verder met energieopwekking en uitgescheiden.

Eiwit- en vetkatabolisme omvatten vergelijkbare afbraakprocessen. Hoogmoleculaire eiwitten worden afgebroken tot laagmoleculaire peptiden totdat individuele aminozuren worden verkregen, die verder worden gemetaboliseerd of gebruikt om nieuwe eiwitten te bouwen. Vetten worden afgebroken tot vetzuren en vervolgens op dezelfde manier als koolhydraten gemetaboliseerd.

Functie en taak

Katabolisme of katabole metabolische processen vervullen vier verschillende hoofdtaken en functies. De eerste hoofdtaak is het opwekken van energie in de vorm van bruikbare warmte of in de vorm van chemische energie voor het daaropvolgende gebruik van warmte of voor de endotherme opbouw van nieuwe benodigde stoffen. Zo nodig wordt bijvoorbeeld het door anabole processen gevormde en opgeslagen zetmeel via katabole omzettingen weer omgezet in glucose en ter beschikking gesteld van de cel.

Een andere taak is het leveren van de afbraakproducten van eiwitten, koolhydraten en vetten, die nodig zijn voor anabolisme (opbouwstofwisseling), voor de opbouw van nieuwe stoffen. Het is een soort recyclingproces, ook wel een bergingspad genoemd. Een groot voordeel is dat het energetisch goedkoper is om eiwitten, enzymen en hormonen te assembleren uit gerecyclede grotere stukken dan om ze vanaf de grond te synthetiseren uit de benodigde moleculen met een passende energietoevoer.

De derde taak, hoewel ook erg belangrijk, kan ook als een nuttige metgezel worden gezien. Het belang van veel complexe stoffen zoals enzymen, hormonen en vitamines ligt in hun bioactiviteit en katalytische werking. Als een bepaald enzym of hormoon zijn doel heeft gediend, moet het inactief worden gemaakt of worden vervangen door zijn tegenhanger. Katabolisme speelt hierbij een belangrijke rol. Zodra een hormoon, enzym of vitamine wordt gemetaboliseerd, d.w.z. gekataboliseerd, wordt de bioactiviteit plotseling onderbroken. Een soortgelijk proces kan plaatsvinden met bepaalde toxines, die hun toxische effect verliezen door katabolisme en verder kunnen worden gemetaboliseerd als afbraakproducten van het toxine om als residu te worden gebruikt, b.v. B. worden uitgescheiden via de nieren.

Als onderdeel van de vierde taak van het katabolisme is het lichaam in staat om metabole processen te gebruiken om lichaamseigen eiwitten, vetten en koolhydraten af ​​te breken voor energieproductie of om ze te gebruiken om bepaalde aminozuren of andere dringend noodzakelijke verbindingen te verkrijgen. Het lichaam kan meerdere dagen zonder voedsel overleven en kan lichaamsweefsel afbreken en indien nodig elders opbouwen.

Om conflicten binnen een cel te voorkomen, verlopen katabole en anabole stofwisselingsprocessen niet gelijktijdig, maar altijd gescheiden van elkaar. Enzymen van katabole processen remmen de enzymen van anabole processen en vice versa. Bepaalde fosfatasen kunnen de richting van het metabolisme omkeren, zowel anabool als katabool.

Ziekten en aandoeningen

Katabolisme omvat een veelvoud aan enzymatisch katalytische, biochemische metabolische processen, die altijd in verband staan ​​met hun tegenhanger, anabolisme. Klachten en problemen zijn dus minder het gevolg van een algehele stoornis, maar eerder als regel van het ontbreken van bepaalde enzymen of hun biochemische ineffectiviteit als gevolg van een genetisch defect dat leidt tot een onjuiste synthese van het enzym.

In wezen zijn er echter situaties die vooral tot een katabole stofwisseling leiden, omdat lichaamsstoffen afgebroken moeten worden om vergiftiging of overstroming met stoffen die schadelijk zijn voor het lichaam te voorkomen. Dergelijke situaties doen zich z. B. bij spierverlamming, hartaanval, beroerte en andere vormen van atrofie.

Stoornissen van de katabole stofwisseling kunnen aanwezig zijn in de koolhydraatstofwisseling, in de eiwitstofwisseling en in de vetstofwisseling en leiden tot lichte tot ernstige klachten en ziekten. De stofwisselingsziekte diabetes wordt veroorzaakt door een gebrek aan insuline of door resistentie tegen de werkzaamheid van insuline en kan leiden tot ernstige acute aandoeningen. Als gevolg van ondervoeding, die bijvoorbeeld te weinig eiwitten bevat en niet voor voldoende aanvoer van essentiële aminozuren zorgt, schakelt het lichaam steeds meer over op het katabole metabolisme, mobiliseert het alle beschikbare energiereserves en breekt geleidelijk lichaamsstof af om het lichaam van energie te kunnen voorzien. Om de eigen reserves van het lichaam zo min mogelijk aan te vallen, schakelt het lichaam tegelijkertijd over naar een soort energiebesparende modus. De hersenprestaties vertragen en fysieke prestaties zijn veel moeilijker.