Stručný pohled do biochemie Aneb Co se v nás vlastně odehrává

Metabolismem živin zpravidla označujeme soubor všech biochemických pochodů základních živin v organismu. Při studiu výživy je třeba mít na paměti, že cesta živin od vstupu do organismu až ke konečnému využití dané živiny je značně dlouhá a mnohdy komplikovaná. Základními reakcemi, kterým živiny v organismu podléhají, jsou pochody anabolické, tj. stavební, a pochody katabolické, tj. štěpné či rozkladné. Pojďme se nyní podívat na metabolické cesty, které musí absolvovat sacharidy, bílkoviny a tuky před svým konečným využitím.

Degradace sacharidů

Po vstupu do vnitřního prostředí organismu jsou sacharidy zpravidla uloženy ve formě jaterního či svalového glykogenu, což jsou v organismu tzv. cukerné zásoby. Důležitou úlohou jaterního glykogenu je uvolňování zásobních sacharidů do krve, díky čemuž jaterní glykogen slouží jako zdroj energie pro orgány či mozek. Sacharidy uložené ve formě svalového glykogenu se přímo do cévního řečiště dostat nemohou – v buňce je totiž glukóza fosforylována a pouze jaterní buňky disponují enzymem, který může tuto glukózu defosforylovat a tedy propustit do krve.

Potřebuje-li organismus energii, vstupuje glukóza uvolněná z glykogenu do první fáze zpracování – do glykolýzy. Glykolýzou označujeme sled deseti biochemických reakcí, během kterých jsou z molekuly glukózy vytvořeny dva ekvivalenty pyruvátu. V tuto chvíli mohou následovat dvě možnosti:

  • Buňka má dostatek molekul kyslíku (typické pro aerobní mechanismus)
  • Buňka nemá dostatek molekul kyslíku (typické pro anaerobní mechanismus)

Při nedostatku kyslíku je pyruvát přeměněn na laktát za současného vzniku energie. Tento mechanismus je sice velmi výkonný, zároveň je však méně efektivní oproti mechanismu aerobnímu. Využíváme ho především při velmi intenzivních činnostech.

Při dostatku kyslíku je pyruvát následně přeměněn na Acetyl-CoA za současného uvolnění oxidu uhličitého. Molekulu acetyl-CoA si dobře zapamatujte, v metabolismu živin hraje zcela ústřední roli!

Pro zisk energie je nyní třeba acetyl-CoA dále zpracovat v Krebsově cyklu. Krebsův cyklus představuje sled osmi reakcí, na rozdíl od glykolýzy však probíhají v cyklické podobě. Po úspěšné oxidaci acetyl-CoA v Krebsově cyklu je celkový výnos z jedné molekuly glukózy následující:

  • 4x ATP
  • 10x NADH
  • 2x FADH2

NADH a FADH2 jsou redukované koenzymy, které následně v rámci oxidativní fosforylace umožňují vznik dalším molekulám ATP. Maximální možný výtěžek z jedné molekuly glukosy tedy činí až 38 molekul ATP.

Co jsou molekuly ATP?

Molekuly ATP (adenosintrifosfátu) jsou tzv. makroergními sloučeninami, které v organismu slouží jako univerzální energetické platidlo. ATP používá organismus během anabolických reakcích stejně tak jako zdroj energie pro mechanickou práci, tj. svalový výkon. Molekuly ATP mají v metabolismu živin nezastupitelnou úlohu, degradace všech živin za účelem zisku energie vede právě k zisku molekul ATP.

V molekulách ATP je energie uložená ve vazbách. Při pohledu na molekulový skelet sloučeniny ATP (viz obr.1) si lze ihned povšimnout negativně nabitých fosfátových skupin (znázorněno modře). Tyto fosfátové skupiny si lze zjednodušeně představit tak, jako by u sebe držely tři stejné póly magnetu. I zde je evidentní, že ve vazbách spojujících jednotlivé fosfátové skupiny je uloženo mnoho energie. Postupným odpojováním jednotlivých skupin fosfátů tedy dochází k uvolnění značné energie, která je využita pro potřebné účely. Během spalování živin dochází ke zpětnému obnovení molekul ATP, tedy ke znovuzapojení odštěpené fosfátové skupiny. Fungování organismu při sportovním výkonu je velmi pevně spojeno s metabolismem ATP – právě fungování kreatinu je způsobeno zrychlenou resyntézou ATP ve svalové buňce; u maratonského běžce Channučiho bylo zjištěno, že během svého výkonu rozložil až 60 kg molekul ATP (skutečnost, že rozložil více molekul ATP, než kolik sám vážil, je způsobena tím, že stejné molekuly ATP rozkládal a znovu syntetizoval mnohokrát po sobě).


Autor článku: Martin Schmiedl


Zdroje:

  1. DICARLO, Stephen E.; COLLINS, Heidi L. Estimating ATP resynthesis during a marathon run: a method to introduce metabolism. Advances in Physiology Education. 2001-06-01, roč. 25, čís. 2, s. 70-71
  2. ALBERTS, Bruce, et al. The Molecular Biology of the Cell: Garland Science, 2002

Comments:0

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *