energia

Élelmiszer-, energia- és mitokondriális betegségek

José Antonio Enriquez. Carlos III Országos Kardiovaszkuláris Kutatási Központ Alapítvány. CNIC

Ha véletlenül megvan az a kedvünk, hogy saját kefirt készítünk otthon, akkor megnövelhetjük azt a karfiolszerű masszát, amelyet sok nehézséggel fogunk meghatározni, mi ez, de amelyet felvághatunk és eladhatunk, hogy a család vagy a barátok táplálékot kapjanak. tejjel, és élvezze a saját és ízletes savanyú savakat. Mikroszkópos szinten a kefir kétféle sejt, a Lactobacillus acidophilus típusú baktériumok és a Saccharomyces kefir élesztőgombák közössége, amelyek együtt élnek, előnyös közösséget vagy szimbiózist alkotva mindkettő számára. Ez a közösség a kefiran nevű poliszacharid mátrixon ül, és mindez a fénykép karfiol szempontját képezi. Minden élőlény olyan sejtekből áll, amelyek elszigetelten élnek, vagy a kefirhez hasonlóan többsejtű szervezeteknek nevezett többé-kevésbé szervezett közösségekben. A növények és az állatok, beleértve minket is, mind többsejtű szervezetek, a sejtek az élet egységei. Bár mindegyiket nem különböztetjük meg egymástól, külön-külön kell etetni, és mindegyikük képes arra, hogy a hozzájuk érkező ételt és oxigént felhasználja, hogy szó szerint, ellenőrzött módon égesse el, és felszabadítsa a benne rejlő energiát saját funkcióinak megőrzéséhez. aktív.

Amit mindannyian táplálékként, emésztésként és légzésként értünk a teljes szervezet szintjén, az a tápanyagok töredezettségéből és előkészítéséből áll, hogy a vér révén eloszthassuk testünk egyes sejtjeit, de ebben a folyamatban az energia nem generált energiát fogyasztják. A tápanyagok valódi átalakulása az egyes sejtekben történik a bennük lévő energia felszabadítása érdekében. Ha az élelmiszerellátás bőséges, a tápanyagok egy része átalakul és nagy cukormolekulákban (glikogén) vagy zsírokban (trigliceridek) tárolódik, és éhomi alkalmakkor használható fel.

Az élelmiszer energiatárol.

Sejtjeinkben azok a tápanyagok, amelyekből energia nyerhető ki, főleg cukrok vagy zsírsavak, kisebb molekulákra tagolódnak. Így a cukor, a glükóz, amely egy 6 szénatomból álló molekula, felére szakad, így két 3 szénatomot tartalmazó molekula. Kémiai szempontból a molekula töredezése egyes atomok közötti kötések megszakadását jelenti, és ez a folyamat energiát szabadít fel. Annak érdekében, hogy az e töredezettség által felszabaduló energia felhasználható legyen, a molekuláris energiát tartalmazó edények két alapvető típusába „csomagolják”: 1) ATP: tartály közvetlen felhasználásra, mivel ilyen módon sejtszintű folyamatokkal használható fel; 2) NADH és FADH2: kevésbé közvetlenül használható konténerek, amelyek tovább feldolgozhatók, hogy ATP-vé is váljanak, elektron „konténereknek” hívjuk őket.

Ezt követően ugyanabban a mitokondriumban az energia transzferje a NADH vagy FADH2 tartályokból a felhasználható energiatartály ATP-be is ellenőrzött módon történik. Ezt a transzfert végrehajtó folyamatot oxidatív foszforilezésnek nevezik, és ha nem működne megfelelően, a sejt energetikailag összeomlik és elpusztul. Az oxidatív foszforilezés, a sejtek életének egyik legrégebbi és legfontosabb folyamatának tanulmányozását a Nobel-díjhoz méltó hozzájárulások jellemzik: 1929-ben Arthur Harden, 1953-ban Fritz Albert Lipmann, 1978-ban D. D. Mitchell, 1997-ben John E. Walker és Paul D. Boyer.

Az élelmiszerből származó energia átalakítása a sejt által használható formákká:

1. lépés - Az elektronokat mozgató molekuláris gépek és az oxigénigény: A folyamat az, hogy a NADH vagy FADH2 formájában lévő energiát felhasználható energiává alakítják át ATP formájában, négy beépített molekulagép hajtja végre. a mitokondriumon belüli sejtmembránban, amelynek neve nem túl eredeti: hatalmas méretű gépeknek vagy I. komplexeknek nevezik őket, sajátos L alakúakkal, gépükkel vagy III komplexeikkel, gépeikkel vagy IV komplexjeikkel és gépeivel vagy V komplexeivel. Természetesen létezik gép vagy komplex II, úgynevezett történelmileg, de jelenleg helyénvalóbb egy több gép csoportjába beilleszteni, amelyeket itt komplex II-es típusnak nevezünk, amelyek a legkisebbek és a biokémiai folyamatokban változatosak. sejt. Ezek a molekuláris gépek három egymást követő folyamatot hajtanak végre: Először a NADH vagy FADH2 tartályokból származó energiát kapják elektromos áram formájában, elektron formájában, áramkört létesítve közöttük.

Az áramkör két elektronbemenettel rendelkezik: a NADH típusú konténerek összetett I gépekhez, a FADH2 konténerek összetett II típusú gépekhez vannak csatlakoztatva. Mindkét bemenet kapcsolódik a komplex III-hoz, így az elektronok mozognak. A III komplex I és II típusú összekapcsolásához egy kicsi, de híres molekulára van szükség, legalábbis a kozmetikumok területén és étrend-kiegészítőként, Q koenzimként vagy CoQ-ként. Viszont a III komplexet egy másik kis molekula, a citokróm c kapcsolja össze a IV-vel .

2. lépés. Molekuláris gépek szivattyúja: az I-IV gépek közötti áram (elektronok) vezetésének jól meghatározott célja van. Az I., III. És IV. Gépet szállítószivattyúkként tervezik, amelyeket elektronok áthaladásával aktiválnak. Nagyon hasonló az elektromos gépekkel való analógia, amelyek az utcáról vizet pumpálnak az épület legmagasabb területeire. Az I, III és IV molekuláris gépeink a protonokat (H +) pumpálják a mitokondrium belsejéből kifelé. Mi célból? -Az energia tárolására. A pozitív töltésű protonokat a mitokondrium belsejéből a külsejébe pumpálják, így a belső tér negatív töltésű marad, és kisebb számú protonnal rendelkezik. Ez azért lehetséges, mert a mitokondrium membránja nem teszi lehetővé a protonok szabad átjutását. Ha kis lyukakat csinálnánk ebben a membránban, a protonok szó szerint behatolnának a mitokondriumba, és ha ezekbe a lyukakba néhány megfelelő méretű pengét elhelyezhetnénk, látnánk, hogy a belépő protonsugár hogyan forgatja a pengéket, mint egy malom.

Mi van, ha ezek a gépek meghibásodnak? Ha bármelyik gép meghibásodik, katasztrófa következik be. A sejtek külön-külön szenvednek, és az egész szervezet is, mert az étel és az oxigén birtoklása nincs energiával. A test nem érti, mi történik, tévesen értelmezi, hogy nincs étele, vagy nincs oxigénje, vagy mindkettő. Még ennél is rosszabb, hogy a sejtek mind azt értelmezik, hogy túl sok az ételük, mind pedig, hogy nincs elég. Hogyan történhet ez meg? Az oxidatív foszforilezés sikertelensége nem gátolja a NADH vagy FADH tartályok feltöltését, hanem a tárolt energia átadását ezekből az ATP tartályokba. A cella ekkor nagymértékben megnöveli a NADH/NAD arányt, amelyet jelként értelmez az üzemanyag elégetésének leállítására, ugyanakkor az ATP/ADP arány nagyon csökken, amelyet az üzemanyag-elégetés növelésének jeleként értelmez. Két jel, amelynek ugyanabba az irányba kell mennie, ezúttal ellentmondásosak. Ezek az ellentmondások összezavarják és végül összeomlik a szervezet. Az agy nehezen működik, az izmok nem reagálnak, a vese és a máj rosszul működik, a szív hipertrófiás és kudarcot vall. Azok a betegségek, amelyeket multiszisztémás eredetnek nevezünk, a mitokondriális betegségek erednek .