קטבוליזם

קטבוליזם הוא רצף של תהליכים מטאבולים אשר מפרקים מולקולות גדולות. תהליכים אלו כוללים פירוק וחמצון של רכיבי התזונה. מטרת התגובות הקטבוליות היא הפקת אנרגיה ואספקת המרכיבים הדרושים לתהליכים אנאבולים.

תגובות אלו שונות מאורגניזם אחד למישנהו. אצל הכמוהטרוטרופים מולקולות אורגניות משמשות מקור אנרגיה. אצל הכמואוטוטרופים יש שימוש בתרכובות לא-אורגניות, ואילו אצל הפוטואוטוטרופים קרינת השמש משמשת כמקור אנרגיה לאגירת אנרגיה כימית.

למרות הצורות השונות לכאורה של התהליכים המטבולים, בכולן יש שימוש בתגובות חמצון-חיזור להעברת אלקטרונים מתורם מחזר (לדוגמה, מולקולה אורגנית, מים, אמוניה, מימן סולפידי או יוני ברזל) למקבל האלקטרון, המחמצן (לדוגמה, חמצן, ניטראט או סולפאט). בבעלי חיים, בתגובות אלו מעורב קומפלקס של מולקולות אורגניות, שמפורקות למולקולות פשוטות יותר כגון פחמן דו-חמצני ומים.

באורגניזמים פוטוסינתטיים כגון צמחים וציאנובקטריות, תהליכי מעבר האלקטרונים לא משחררים אנרגיה, אלא משמשים בתור דרך לאגירת אנרגיה אשר נספגת ומקורה בקרינת השמש.

ניתן לחלק את הרצף הנפוץ ביותר של תהליכים קטבוליים (בבעלי חיים) לשלושה חלקים:

תרכובות אורגניות גדולות כמו חלבונים, פחמימות מורכבות ושומנים מעוכלות ומפורקות לאבני הבניין המרכיבות אותן, חומצות אמינו, חד-סוכרים, חומצות שומן וכו'.
אבני הבניין הללו עוברות שלב נוסף של פירוק ומומרות למרכיבים קטנים יותר כגון אצטיל קו-אנזים A. בשלב הזה משתחררת אנרגיה.
קבוצת האצטיל עוברת תהליך חמצון והופכת לפחמן דו-חמצני ומים. במעגל הציטראט ובשרשרת מעבר האלקטרונים האנרגיה משתחררת באמצעות חיזור של הקו-אנזים +NAD, והפיכתו למולקולת NADH.