Πού παράγεται η ενέργεια ή ο νευρώνας;

Οι νευρώνες παράγουν ενέργεια κυρίως στα μιτοχόνδρια, τα οποία συχνά αναφέρονται ως "powerhouses του κυττάρου". Τα μιτοχόνδρια είναι μικρά οργανίδια σε σχήμα φασολιών που βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα των ευκαρυωτικών κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων των νευρώνων. Εδώ είναι μια πιο προσεκτική ματιά στο πώς οι νευρώνες παράγουν ενέργεια:

1. Μεταβολισμός γλυκόζης: Οι νευρώνες χρησιμοποιούν κυρίως τη γλυκόζη ως την κύρια πηγή ενέργειας τους. Η γλυκόζη είναι ένα μόριο ζάχαρης που εισέρχεται στον νευρώνα μέσω εξειδικευμένων μεταφορέων γλυκόζης στην κυτταρική μεμβράνη.

2. γλυκόλυση: Μόλις εντός του νευρώνα, η γλυκόζη υφίσταται μια σειρά χημικών αντιδράσεων γνωστών ως γλυκόλυση. Η γλυκόλυση εμφανίζεται στο κυτταρόπλασμα και διασπά τη γλυκόζη σε μικρότερα μόρια, συμπεριλαμβανομένου του πυροσταφυλικού άλατος, και απελευθερώνει μια μικρή ποσότητα ενέργειας με τη μορφή ΑΤΡ (τριφωσφορική αδενοσίνη), ένα μόριο που χρησιμεύει ως κύριο ενεργειακό νόμισμα του κυττάρου.

3. Μιτοχονδριακή μεταφορά: Τα πυροσταφυλικά μόρια που παράγονται κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης μεταφέρονται στα μιτοχόνδρια. Εδώ εισέρχονται στον κύκλο κιτρικού οξέος (επίσης γνωστός ως κύκλος Krebs), μια σειρά χημικών αντιδράσεων που διασπούν περαιτέρω την πυροσταφυλική και απελευθέρωση ενέργειας.

4. Κύκλος κιτρικού οξέος: Στον κύκλο του κιτρικού οξέος, τα πυροσταφυλικά μόρια συνδυάζονται με το συνένζυμο Α (COA) για να σχηματίσουν ακετυλο COA, το οποίο εισέρχεται στον κύκλο. Καθώς το ακετυλο CoA διέρχεται από τον κύκλο, υφίσταται μια σειρά από αντιδράσεις που απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα (CO2), παράγουν ΑΤΡ και παράγουν αερομεταφορείς υψηλής ενέργειας, όπως NADH (δινουκλεοτίδιο αδενίνης) και FADH2 (Dinucleotide της φλαβίνης).

5. Ηλεκτρονική αλυσίδα μεταφοράς: Τα μόρια NADH και FADH2 που παράγονται στον κύκλο κιτρικού οξέος μεταφέρουν ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων, μια σειρά συμπλεγμάτων πρωτεϊνών που βρίσκονται στην εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων. Καθώς τα ηλεκτρόνια κινούνται μέσω της αλυσίδας, η ενέργεια τους χρησιμοποιείται για την αντλία ιόντων υδρογόνου (Η+) από τη μιτοχονδριακή μήτρα στον διαμεμβρανικό χώρο, δημιουργώντας μια κλίση πρωτονίων.

6. Σύνθεση ATP: Η κλίση πρωτονίων που παράγεται από την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων οδηγεί το τελικό βήμα της παραγωγής ενέργειας, γνωστό ως οξειδωτική φωσφορυλίωση. Η ροή των πρωτονίων πίσω στη μιτοχονδριακή μήτρα μέσω της συνθετάσης ΑΤΡ, ενός ενζύμου, οδηγεί τη σύνθεση του ΑΤΡ από ADP (διφωσφορική αδενοσίνη) και ανόργανα φωσφορικό (ΡΙ).

Μέσα από αυτή τη διαδικασία κυτταρικής αναπνοής, οι νευρώνες μετατρέπουν τη χημική ενέργεια που αποθηκεύεται σε γλυκόζη σε ΑΤΡ, το καθολικό ενεργειακό νόμισμα του κυττάρου. Στη συνέχεια χρησιμοποιείται το ATP για την τροφοδοσία διαφόρων κυτταρικών διεργασιών, συμπεριλαμβανομένης της μετάδοσης ηλεκτρικών σημάτων (δυναμικών δράσης) κατά μήκος του άξονα του νευρώνα, της ενεργού μεταφοράς ιόντων και των μορίων σε όλη την κυτταρική μεμβράνη και τη σύνθεση βασικών κυτταρικών συστατικών.