Da li ste se ikada, dok vozite svoj bicikl, zapitali kako vaši mišići dobijaju energiju?
Koji su to procesi u mišićima koji vam omogućuju da možete okretati pedale. Niste se to nikada pitali? Možda biste ipak hteli znati! Pa da počnemo. Mišići za svoj rad dobijaju energiju od jednog hemijskog spoja bogatog energijom, koji se zove adenozin trifosfat. Dakle, postoji hemijski spoj (adenozin trifosfat) koji unutar sebe ima takve hemijske veze da može sačuvati energiju i dati je mišićima za njihov rad.
Kako adenozin trifosfat postaje hemijski spoj bogat energijom
Sada moramo stvar ipak malo zakomplikovati i pitati se: otkud tom adenozin trifosfatu energija? Dakle. adenozin trifosfat dobija energiju (prvo) od svima nama dobro poznatog šećera – glukoze, a kojeg neki zovu i krvni šećer – i (drugo) od kiseonika. S obzirom da se radi o biohemiji, govorićemo o hemijskim reakcijama. Zapamtite: adenozin trifosfat dobija energiju na osnovu oksidacije vodonikovih jona koji su se oslobodili razgradnjom glukoze.
Bitno je da u ovome što sam rekao uočite dve stvari: jedno je oksidacija, a drugo su vodonikovi joni. Vodonikovi joni, šta omogućava njihovu oksidaciju? Kiseonik koji udišemo. Tako na kraju, ako imamo dovoljno šećera i ako imamo dovoljno kiseonika, odvija se hemijski proces oksidacije vodonikovih jona, a tim hemijskim procesom oslobađa se velika količina energije. Ta energija će se onda sačuvati u adenozin trifosfatu. Drugačije govoreći, hemijskim procesom oksidacije vodonikovih jona nastaje velik broj molekula adenozin trifosfata. Sada se može reći da znate bit dobijanja energije potrebne vašim mišićima. No, ipak idemo malo dublje u prirodu ovih procesa.
Kako se molekul glukoze razgrađuje
Postoje tri koraka i ja ću ih spomenuti najkraće moguće. Prvo, jedan molekul glukoze najpre se razgradi na dva molekula piruvinske kiseline. To je proces koji se naziva glikoliza. Već i u ovom prvom koraku, kada se glukoza još nije razgradila do kraja na jone vodonika, dobija se mala količina energije. Konkretno, za svaki molekul glukoze dobiju se samo dva molekula adenozin trifosfata. Drugi korak je konverzija piruvinske kiseline u jedan drugi hemijski spoj, koji se zove Acetil-koenzim A. Treći korak je potpuna razgradnja Acetil-koenzima A na ugljen dioksid i veliki broj vodonikovih jona. Razgradnja Acetil-koenzima A je vrlo složen biohemijski proces koji se naziva Krebsov ciklus (ili ciklus limunske kiseline).
Oksidacija vodonikovih jona
Oksidacijom vodonikovih jona, nastalih nakon razgradnje Acetil-koenzima A, nastaje velika količina energije. Konkretno, u malopre spomenutom Krebsovom ciklusu, nastaju 34 molekule adenozin trifosfata za svaki molekul razgrađene glukoze. Ovde treba dodati i ona dva molekula adenozin trifosfata koje su nastale na prvom koraku, kada se jedan molekul glukoze razgradio na dva molekule piruvinske kiseline.
Šta se događa kada nema dovoljno kiseonika (anaerobni metabolizam)
To je sve tako lepo dok opisani procesi mogu tako trajati. Da bi se onaj treći korak razgradnje glukoze mogao odvijati kako treba potreban je kiseonik. Ako nema kiseonika, neće doći do onog najvažnijeg koraka, a to je razgradnja Acetil-koenzima A na vodonikove jone i ugljen dioksid (rekli smo da je taj korak poznat kao Krebsov ciklus). Ako nema dovoljno kiseonika, odvija se samo onaj prvi korak razgradnje glukoze. To je, kao što ste zapamtili, proces glikolize kojim se jedan molekul glukoze razgrađuje na dva molekula piruvinske kiseline.
Ovim procesom se, istina, dobiju samo dva molekula adenozin trifosfata za svaki molekul glukoze; ali, bolje išta nego ništa. To sasvim sigurno predstavlja rasipanje energije, ali nam kroz neko vreme ipak može dati koliku toliku energiju za mišićni rad. Setimo se da u uslovima dovoljne količine kiseonika u toku Krebsovog ciklusa nastaje čak 34 molekula adenozin trifosfata. Međutim, u uslovima manjka kiseonika, kao što vidimo, od jednog molekula glukoze dobiju se samo dva molekula adenozin trifosfata. Međutim, u uslovima manjka kiseonika, niti proces glikolize (tj. razgradnje glukoze na dva molekula piruvinske kiseline) ne može se bezgranično odvijati. To je zato jer dolazi do nagomilavanja piruvinske kiseline, a to onda usporava dalji proces razgradnje glukoze. Ovu situaciju donekle spašava mlečna kiselina.
Zašto mlečna kiselina
Problem nagomilavanja piruvinske kiseline priroda je rešila tako da se piruvinska kiselina pretvara u mlečnu kiselinu. Mlečna kiselina lako izlazi iz mišićne stanice i tako omogućava da se proces glikolize (razgradnje glukoze na piruvinsku kiselinu) i dalje odvija.
U organizmu postoje rezerve kiseonika i rezerve glukoze
U našem organizmu (konkretno u jetri i mišićima) nalaze se uskladištene velike količine glukoze u obliku zrnaca glikogena. Za vreme oštrije vožnje biciklom, ovaj glikogen će se razgraditi na glukozu, a glukoza će zatim ući u opisani proces njene razgradnje. U organizmu ima čak oko 2 litre «uskladištenog» kiseonika koji se može upotrebiti za aerobni metabolizam, tj. proces potpune razgradnje glukoze.
i na kraju
iznad svega je zanimljivo da nam nisu sve nade potonule kada je metabolizam krenuo anaerobno, pa se glukoza nije razgradila do kraja, već samo na piruvinsku i zatim mlečnu kiselinu. Naime, kada se nadoknadi manjak kiseonika, onda se nagomilana mlečna kiselina može pretvoriti natrag u glukozu! Tako sretni i zadovoljni opet imamo važan novi-stari izvor energije. Kako li je priroda to sve lepo regulisala. I strahovito komplikovano naravno, jer ono što sam vam ja ovde rekao, to je samo «vrh sante leda».
Na kraju, sve ovo o čemu sam govorio moglo bi se sažeti u jednu jedinu rečenicu: s kiseonikom i šećerom u nove avanture.
