Onder katabolisme vallen alle stofwisselingsprocessen van het lichaam, waarbij het complexe en soms hoogmoleculaire eiwitten, koolhydraten (polysacchariden), en vetten worden afgebroken tot hun eenvoudigere bouwstenen, meestal met de opwekking van energie. De individuele bouwstenen zijn dan beschikbaar voor de synthese van nieuwe benodigde stoffen of worden verder afgebroken en uitgescheiden.
Wat is katabolisme?
Katabolisme is de term die wordt gebruikt om alle metabolische processen in het lichaam te beschrijven waarbij eiwitten, koolhydraten, en vetten worden afgebroken tot hun eenvoudigere bouwstenen. Metabole processen waarbij stoffen met een hoger molecuulgewicht worden afgebroken in stoffen met een lager molecuulgewicht, worden onder de term katabolisme ondergebracht. Dit zijn meestal meertraps- tot meerstapsprocessen die meestal exotherm zijn. De exotherme processen worden biokatalytisch gecontroleerd door enzymen, vitaminen en hormonen om de vrijkomende energie voor het lichaam in de vorm van warmte of chemische energie te kunnen gebruiken voor de endotherme opbouw van stoffen en om de directe reactieomgeving te beschermen tegen brandwonden Het lichaam is afhankelijk van de 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 aëroob leven is gebaseerd. koolhydraten worden afgebroken door het gebruik van enzymen zoals amylasen en sacharasen tot eenvoudige suikers glucose. Glucosekan op zijn beurt worden gemetaboliseerd om nieuwe stoffen te bouwen of verder worden gemetaboliseerd voor energie carbon dioxide en water en uitgescheiden. Vergelijkbare afbraakprocessen omvatten eiwit- en vetkatabolisme. Hoog moleculair gewicht eiwitten worden afgebroken tot peptiden met een laag molecuulgewicht om enkelvoudige aminozuren, die verder worden gemetaboliseerd of gebruikt om nieuwe eiwitten te bouwen. Vetten worden afgebroken tot vetzuren en vervolgens gemetaboliseerd op een manier die vergelijkbaar is met koolhydraten.
Functie en taak
Katabolisme of katabole metabolische processen vervullen vier verschillende hoofdtaken en functies. De eerste hoofdtaak is voor energieproductie in de vorm van bruikbare warmte of in de vorm van chemische energie voor daaropvolgende warmtebenutting of voor de endotherme opbouw van nieuwe benodigde stoffen. Zo wordt bijvoorbeeld het via anabole processen gevormde en opgeslagen zetmeel weer omgezet in glucose via katabole omzet en beschikbaar gesteld aan de cel. Een andere taak is om de afbraakproducten van eiwitten, koolhydraten en vetten, die nodig zijn voor anabolisme (opbouwstofwisseling), beschikbaar te maken voor de opbouw van nieuwe stoffen. Dit is een soort recyclingproces, ook wel het bergingspad genoemd. Een groot voordeel is dat het energetisch minder kostbaar is om eiwitten te assembleren, enzymen en hormonen van gerecyclede grotere stukken dan om ze helemaal opnieuw te synthetiseren vanaf het begin moleculen, met de juiste energie-input. De derde taak, hoewel ook erg belangrijk, kan ook als een nuttige bijwerking worden beschouwd. Het belang van veel complexe stoffen zoals enzymen, hormonen en vitaminen 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. Dit is waar katabolisme een belangrijke rol speelt. Zodra een hormoon, enzym of vitamine wordt gemetaboliseerd, dwz gekataboliseerd, de bioactiviteit wordt abrupt onderbroken. Een soortgelijk proces kan optreden bij bepaalde toxines, die hun toxische werking verliezen door katabolisme en verder kunnen worden gemetaboliseerd als afbraakproducten van het toxine om als residu te worden uitgescheiden, bijvoorbeeld via de nieren. Bij de vierde taak van het katabolisme is het lichaam in staat om metabole processen te gebruiken om de lichaamseigen eiwitten, vetten en koolhydraten af te breken voor energieproductie of om ze te gebruiken om bepaalde aminozuren of andere dringend noodzakelijke verbindingen. Hierdoor kan het lichaam meerdere dagen zonder voedselopname overleven en indien nodig lichaamsweefsel afbreken en elders opbouwen. Om conflicten binnen een cel te voorkomen, verlopen katabole en anabole stofwisselingsprocessen niet gelijktijdig, maar altijd tijdelijk van elkaar gescheiden. Enzymen van katabole processen remmen enzymen van anabole processen en vice versa. Bepaalde fosfatasen kunnen de richting van het metabolisme omkeren in respectievelijk anabool of katabool.
Ziekten en aandoeningen
Katabolisme omvat een verscheidenheid aan enzymatisch katalytische, biochemische metabolische processen die altijd in verband staan met hun tegenhanger, anabolisme. Klachten en problemen komen daarom niet zozeer voort uit een algehele disfunctie, maar in de regel uit de afwezigheid van bepaalde enzymen of uit hun biochemische ineffectiviteit als gevolg van een genetisch defect dat leidt tot een gebrekkige synthese van het enzym. In principe zijn er echter situaties die leiden tot voornamelijk katabole stofwisseling, aangezien lichaamsstoffen vaker moeten worden afgebroken om vergiftiging of overstroming met stoffen die schadelijk zijn voor het lichaam te voorkomen. Dergelijke situaties doen zich bijvoorbeeld voor bij spierverlamming, hartinfarct, beroerte en andere soorten atrofie. Stoornissen van het katabole metabolisme kunnen aanwezig zijn in het koolhydraatmetabolisme, het eiwitmetabolisme en Vet metabolisme, en kan leiden tot milde tot ernstige symptomen en ziekten. De stofwisselingsziekte suikerziekte wordt veroorzaakt door een gebrek aan insuline of resistentie tegen de effectiviteit van insuline en can leiden tot ernstige acute aandoeningen. Als gevolg van ondervoeding, die bijvoorbeeld te weinig proteïne bevat en onvoldoende aanvoer van essentieel aminozurenschakelt het lichaam steeds meer over op het katabole metabolisme, mobiliseert het alle beschikbare energiereserves en breekt het lichaamssubstantie geleidelijk af om het lichaam van energie te kunnen voorzien. Om zo min mogelijk eigen reserves van het lichaam te gebruiken, schakelt het lichaam tegelijkertijd over naar een soort energiebesparende modus. Hersenen de prestaties vertragen en fysieke prestaties worden veel moeilijker.
