کاتابولیسم (Catabolism) به مجموعه‌ای از فرآیندهای بیوشیمیایی گفته می‌شود که در طی آن مولکول‌های پیچیده به مولکول‌های ساده‌تر تجزیه می‌شوند. این فرآیندها انرژی آزاد می‌کنند که بدن می‌تواند از آن برای انجام فعالیت‌های مختلف استفاده کند. کاتابولیسم بخش مهمی از متابولیسم کلی بدن است و برخلاف آنابولیسم (Anabolism)، که به ساخت مولکول‌های پیچیده‌تر از اجزای ساده‌تر می‌پردازد، هدف کاتابولیسم تجزیه و شکستن ترکیب‌های بزرگ به واحدهای کوچک‌تر است.
۱. نقش کاتابولیسم در بدن:
کاتابولیسم به بدن کمک می‌کند تا انرژی مورد نیاز برای انجام فعالیت‌های حیاتی مانند حرکت، تفکر، رشد، و ترمیم بافت‌ها را تامین کند. در واقع، فرآیندهای کاتابولیک باعث تولید ATP (آدنوزین تری فسفات) می‌شوند که به عنوان "واحد پول انرژی" در سلول‌های بدن عمل می‌کند.
۲. انواع کاتابولیسم:
کاتابولیسم در بدن انسان و سایر موجودات زنده به دو دسته کلی تقسیم می‌شود:
الف) کاتابولیسم گلیکوژن:
گلیکوژن، یک پلی‌ساکارید است که در کبد و عضلات ذخیره می‌شود و به عنوان منبع اصلی انرژی در بدن عمل می‌کند. هنگامی که بدن نیاز به انرژی دارد، گلیکوژن به گلوکز تجزیه می‌شود و وارد چرخه‌های بیوشیمیایی برای تولید ATP می‌شود.
ب) کاتابولیسم چربی‌ها (لیپیدها):
چربی‌ها (تری گلیسیریدها) یکی دیگر از منابع انرژی بدن هستند. این ترکیبات بزرگ به اسیدهای چرب و گلیسرول تجزیه می‌شوند. اسیدهای چرب در نهایت وارد مسیرهایی مانند β-اکسیداسیون می‌شوند تا انرژی لازم برای سلول‌ها را تولید کنند.
ج) کاتابولیسم پروتئین‌ها:
پروتئین‌ها از آمینو اسیدها ساخته می‌شوند و زمانی که بدن نیاز به انرژی دارد یا پروتئین‌ها باید بازسازی شوند، به آمینو اسیدها تجزیه می‌شوند. این آمینو اسیدها سپس می‌توانند وارد چرخه کربس (چرخه اسید سیتریک) شوند و انرژی تولید کنند.
۳. فرآیندهای کاتابولیک اصلی:
الف) گلیکولیز:
گلیکولیز یک مسیر کاتابولیک است که در آن گلوکز به دو مولکول پیرووات تبدیل می‌شود. این فرآیند در سیتوپلاسم سلول‌ها اتفاق می‌افتد و انرژی قابل توجهی در قالب ATP تولید می‌کند.
ب) چرخه کربس (چرخه اسید سیتریک):
پیرووات حاصل از گلیکولیز وارد میتوکندری‌ها می‌شود و در آنجا به استیل-CoA تبدیل می‌شود. این ماده وارد چرخه کربس می‌شود که طی آن دی‌اکسید کربن تولید شده و ATP و سایر مولکول‌های انرژی‌زا مانند NADH و FADH2 ساخته می‌شوند.
ج) زنجیره انتقال الکترون:
NADH و FADH2 که در چرخه کربس تولید می‌شوند، در نهایت به زنجیره انتقال الکترون در میتوکندری‌ها منتقل می‌شوند. این فرآیند به تولید ATP بیشتر از طریق فرآیند اکسیداسیون-فسفریلاسیون کمک می‌کند.
۴. اهمیت کاتابولیسم:
- تامین انرژی: کاتابولیسم مولکول‌های بزرگ مانند گلوکز، چربی‌ها و پروتئین‌ها را به اجزای کوچک‌تر تجزیه کرده و انرژی آزاد می‌کند.
- تنظیم متابولیسم: کاتابولیسم به بدن کمک می‌کند تا سطح انرژی خود را تنظیم کرده و در شرایط مختلف بهینه عمل کند.
- حفظ تعادل انرژی: کاتابولیسم در کنار آنابولیسم به حفظ تعادل انرژی بدن کمک می‌کند و فرآیندهای متابولیک بدن را هماهنگ می‌سازد.
۵. تفاوت بین کاتابولیسم و آنابولیسم:
- کاتابولیسم فرآیندی است که در آن مولکول‌های پیچیده به مولکول‌های ساده‌تر تجزیه می‌شوند و انرژی آزاد می‌شود.
- آنابولیسم فرآیندی است که در آن مولکول‌های ساده به مولکول‌های پیچیده‌تر تبدیل می‌شوند و به انرژی نیاز دارند.
۶. تاثیرات تغذیه‌ای و فیزیولوژیکی:
رژیم‌های غذایی و فعالیت‌های فیزیکی می‌توانند بر فرآیندهای کاتابولیک تاثیر بگذارند. برای مثال، در زمان گرسنگی یا ورزش‌های شدید، فرآیندهای کاتابولیک بیشتر فعال می‌شوند تا انرژی مورد نیاز بدن تأمین شود.
در نهایت، کاتابولیسم یک بخش حیاتی از فرآیندهای متابولیک است که به بدن این امکان را می‌دهد که انرژی لازم برای فعالیت‌های روزانه خود را تأمین کند و به عملکرد بهینه سلول‌ها و بافت‌ها کمک نماید.
