Από πού προέρχεται η ενέργεια που απαιτείται για το μεταβολισμό;

Η ενέργεια που απαιτείται για τον μεταβολισμό προέρχεται κυρίως από την κατανομή της γλυκόζης, μια απλή ζάχαρη, μέσω της διαδικασίας της κυτταρικής αναπνοής. Η κυτταρική αναπνοή είναι μια σειρά χημικών αντιδράσεων που εμφανίζονται μέσα στα κύτταρα των οργανισμών για τη μετατροπή της βιοχημικής ενέργειας από θρεπτικά συστατικά σε τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP), το κύριο ενεργειακό νόμισμα των κυττάρων. Ακολουθεί μια επισκόπηση της διαδικασίας:

1. γλυκόλυση: Αυτό συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα και είναι το πρώτο στάδιο της κυτταρικής αναπνοής. Κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης, η γλυκόζη χωρίζεται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού, μαζί με μια μικρή ποσότητα ΑΤΡ και NADH (δινουκλεοτίδιο αδενίνης νικοτιναμίδης), φορέα ηλεκτρονίων.

2. Επεξεργασία πυροσταφυλικού: Τα πυροσταφυλικά μόρια που παράγονται σε γλυκόλυση μετατρέπονται σε ένα μόριο που ονομάζεται ακετυλο-συνένζυμο Α (ακετυλο-ΟοΑ).

3. Κύκλος κιτρικού οξέος (κύκλος Krebs): Τα μόρια ακετυλο-ΟοΑ εισέρχονται στον κύκλο του κιτρικού οξέος, μια σειρά χημικών αντιδράσεων που εμφανίζονται μέσα στα μιτοχόνδρια. Κατά τη διάρκεια αυτού του κύκλου, οι ομάδες ακετυλίου από ακετυλο-ΟοΑ οξειδώνονται, απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα και δημιουργούν ΑΤΡ, NADH και FADH2 (δινουκλεοτίδιο αδενίνης φλαβίνης).

4. Τα μόρια NADH και FADH2 που παράγονται σε γλυκόλυση και ο κύκλος του κιτρικού οξέος μεταφέρουν ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας. Αυτά τα ηλεκτρόνια μεταφέρονται μέσω του κ.λπ., μιας σειράς συμπλοκών πρωτεϊνών που βρίσκονται στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη. Καθώς τα ηλεκτρόνια περνούν μέσα από αυτά τα σύμπλοκα, η ενέργεια τους χρησιμοποιείται για την αντλία ιόντων υδρογόνου (Η+) κατά μήκος της μεμβράνης, δημιουργώντας μια κλίση πρωτονίων.

5. Σύνθεση ATP: Η κλίση πρωτονίων που δημιουργήθηκε από την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων οδηγεί το τελικό στάδιο της κυτταρικής αναπνοής που ονομάζεται σύνθεση ΑΤΡ. Η συνθετάση ΑΤΡ, ένα ένζυμο, αξιοποιεί την ενέργεια από τη ροή πρωτονίων για να συνθέσει ΑΤΡ από ADP (διφωσφορική αδενοσίνη).

Συνολικά, η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάσπαση της γλυκόζης μέσω της κυτταρικής αναπνοής συλλαμβάνεται και αποθηκεύεται με τη μορφή μορίων ΑΤΡ. Αυτά τα μόρια ΑΤΡ μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία διαφόρων κυτταρικών διεργασιών και δραστηριοτήτων που απαιτούν ενέργεια, όπως η συστολή των μυών, η μετάδοση νευρικής ώθησης και η χημική σύνθεση.