Nemůžete jen lusknout prsty a přeměnit jídlo na energii. Výroba buněčné energie z vaší potravy je však tak účinná a efektivní, že by se mohlo zdát, že je to tak snadné. Ale jedna z nejvýznamnějších molekul ve vašem těle ve skutečnosti tvrdě pracuje na výrobě buněčné energie. A možná jste o této klíčové molekule ještě nikdy neslyšeli – je to ATP neboli adenosintrifosfát.

Věnujme tedy úžasnému ATP zaslouženou pozornost.

Vždyť právě ATP je důvodem, proč může být energie z vaší potravy využita k dokončení všech úkolů, které vaše buňky vykonávají. Tento nosič energie je v každé buňce vašeho těla – ve svalech, v kůži, v mozku, prostě všude. V podstatě je ATP tím, co zajišťuje buněčnou energii.

Tvorba buněčné energie je však složitý proces. Naštěstí nemusíte být vědci, abyste tento složitý koncept pochopili. Poté, co si projdete níže uvedených 10 otázek, budete mít k dispozici jednoduché odpovědi, které vám pomohou vytvořit základnu znalostí. Začněte se seznamovat se základy a přejděte až k detailům související chemie.

Co je ATP?

ATP je nejrozšířenější molekula přenášející energii v těle. Využívá chemickou energii obsaženou v molekulách potravy a následně ji uvolňuje jako palivo pro práci v buňce.

Představte si ATP jako společnou měnu pro buňky ve vašem těle. Potrava, kterou sníte, se tráví na malé podjednotky makronutrientů. Všechny sacharidy ve vaší stravě se přeměňují na jednoduchý cukr zvaný glukóza.

Tento jednoduchý cukr má moc „koupit“ si spoustu buněčné energie. Vaše buňky však glukózu jako způsob platby nepřijímají. Musíte glukózu přeměnit na měnu, která bude v buňce fungovat.

ATP je touto akceptovanou měnou. Prostřednictvím složitého řetězce chemických reakcí – směnárny vašeho těla – se glukóza přeměňuje na ATP. Tento proces přeměny se nazývá buněčné dýchání nebo metabolismus.

Stejně jako při výměně peněz z jedné měny za druhou má energie z glukózy na konci každé reakce podobu dočasných chemických sloučenin. Glukóza se mění na několik dalších sloučenin, než se její energie usadí v ATP. Nemějte obavy. Některé z těchto sloučenin uvidíte v řetězci výměny energie, který je rozepsán v otázce 4.

Jaký druh molekuly je ATP?

Iniciály ATP znamenají adenosintrifosfát. Tento dlouhý název znamená v překladu nukleovou kyselinu (bílkovinu) připojenou k řetězci cukru a fosfátu. Fosfátové řetězce jsou skupiny atomů fosforu a kyslíku spojené dohromady. Jeden zajímavý fakt: ATP se velmi podobá bílkovinám, které se nacházejí v genetickém materiálu.

Jak ATP přenáší energii?

Fosfátový řetězec je část molekuly ATP, která přenáší energii. Podél řetězce probíhá významná chemie.

Abychom pochopili, co se děje, projdeme si několik jednoduchých pravidel chemie. Při vytváření vazeb mezi atomy a molekulami se ukládá energie. Tato energie se uchovává v chemické vazbě, dokud není nucena se přerušit.

Při přerušení chemické vazby se energie uvolňuje. A v případě ATP je to velké množství energie. Tato energie pomáhá buňce vykonávat práci. Přebytečná energie odchází z těla jako teplo.

Chemické vazby v ATP jsou tak silné, protože atomy tvořící fosfátový řetězec jsou obzvláště záporně nabité. To znamená, že neustále hledají kladně nabitou molekulu, se kterou by se mohly spárovat. Opuštěním fosfátového řetězce mohou tyto molekuly vyrovnávat svůj záporný náboj – vytvářejí tak vytouženou rovnováhu.

Pro udržení záporně nabitého fosfátového řetězce v neporušeném stavu je tedy zapotřebí mnoho energie. Všechen ten tah se hodí. Protože když je řetězec přerušen kladně nabitou silou, tato velká zásoba energie se v buňce uvolní.

Kde se bere ATP?

Aby mohl ATP pohánět vaše buňky, musí glukóza zahájit výměnu energetické měny.

První chemická reakce pro vytvoření ATP se nazývá glykolýza. Její název doslova znamená „rozložit glukózu“ (glyko = glukóza, lýza = rozbít). Glykolýza se spoléhá na bílkoviny, které štěpí molekuly glukózy a vytvářejí menší sloučeninu zvanou pyruvát.

Připomeňte si dočasné formy energetické měny mezi glukózou a ATP.

Pyruvát je další hlavní sloučeninou v reakcích výměny energie. Jakmile je pyruvát vyroben, putuje do specializované oblasti v buňce, která se zabývá výhradně výrobou energie. Toto místo se nazývá mitochondrie.

V mitochondriích se pyruvát přeměňuje na oxid uhličitý a sloučeninu zvanou acetylkoenzym A (zkráceně CoA). Oxid uhličitý vzniklý v tomto kroku se uvolňuje při výdechu. Acetyl CoA postupuje v procesu dále a vytváří ATP.

Další chemická reakce využívá acetyl CoA k vytvoření dalšího oxidu uhličitého a molekuly přenášející energii zvané nikotinamidadenindinukleotid (NADH). NADH je zvláštní sloučenina. Pamatujete si, jak se protiklady přitahují a záporně nabité sloučeniny chtějí vyrovnat svou energii kladným nábojem? NADH je jednou z těchto záporně nabitých molekul, které hledají kladného partnera.

NADH hraje roli v posledním kroku při tvorbě ATP. Než se z něj stane adenosintrifosfát, začíná jako adenosindifosfát (ADP). NADH pomáhá ADP vytvořit výkonný ATP.

Záporný náboj NADH zapíná speciální protein, který vytváří ATP. Tento protein působí jako velmi silný magnet, který přivádí ADP a jedinou molekulu fosfátu k sobě – vzniká ATP. Vzpomeňte si, jak silná je tato chemická vazba. Tak to je spousta energie připravené k uvolnění!“

Mohlo by také pomoci představit si ATP jako dobíjecí baterii. Prochází cykly vysoké a nízké energie. ATP je jako baterie s plnou energií, která se vybije, když se přeruší její vazby. Aby se baterie znovu nabila, je třeba vytvořit novou vazbu.

Protože NADH pohání protein, který spojuje ADP a fosfát, je to jako převodovka, která udržuje energetický cyklus v chodu. NADH neustále dobíjí baterii ATP, aby byla připravena k dalšímu použití.

Tyto vazby se neustále vytvářejí a ruší. Energie z potravy se přeměňuje na energii uloženou v ATP. A právě tak mají vaše buňky sílu pokračovat v práci pro udržení vašeho zdraví.

Kde probíhá tvorba buněčné energie?

Tvorba ATP probíhá ve všech tělesných buňkách. Tento proces začíná při trávení glukózy ve střevech. Poté je přijata buňkami a přeměněna na pyruvát. Ten pak putuje do mitochondrií buněk. Tam nakonec vzniká ATP.

Co jsou mitochondrie?

Mitochondrie, známé jako elektrárna buňky, jsou místem, kde se z ADP a fosfátu tvoří ATP. V membráně mitochondrií jsou zabudovány speciální bílkoviny – ty, které jsou napájeny NADH. Neustále produkují ATP, který pohání buňku.

Kolik ATP produkuje buňka?

Počet buněk ve vašem těle je ohromující – konkrétně 37,2 bilionu. A stejně ohromující je i množství ATP, které typická buňka vyprodukuje.

V každém okamžiku je v jedné buňce k dispozici přibližně jedna miliarda molekul ATP. Vaše buňky také spotřebovávají veškerý tento ATP alarmující rychlostí. Buňka může zcela obměnit své zásoby ATP za pouhé dvě minuty!

Využívají všechny buňky ATP?

Nejenže ho využívají všechny vaše buňky, ale všechny živé organismy používají ATP jako svou energetickou měnu. ATP se nachází v cytoplazmě všech buněk. Cytoplazma je prostor uprostřed buňky. Je vyplněn látkou zvanou cytosol.

V cytoplazmě jsou umístěny všechny různé části buněčného vybavení (organely), včetně mitochondrií. Po výrobě ATP opouští mitochondrie, aby putoval po celé buňce a plnil přidělené úkoly.

Přeměňují se všechny potraviny na ATP?

Na buněčnou energii se mohou přeměnit tuky, bílkoviny a sacharidy. Tento proces není u každé makroživiny stejný, ale konečný výsledek skutečně přináší energii pro buňku. Jen u tuků a bílkovin není přeměna na ATP tak přímočará a přímá.

Cukry a jednoduché sacharidy jsou snadné. Při redukci všech cukrů ze stravy na glukózu dochází k rozpojování chemických vazeb. A už víte, že glukóza spouští výrobu ATP.

Tuky a bílkoviny se musí rozložit na jednodušší podjednotky, než se mohou podílet na výrobě buněčné energie. Tuky se chemicky přeměňují na mastné kyseliny a glycerol. Bílkoviny se zeštíhlují na aminokyseliny – jejich stavební kameny.

Aminokyseliny, mastné kyseliny a glycerol se na cestě k produkci ATP spojují s glukózou. Na této cestě pomáhají zásobovat buňku dalšími mezilehlými chemickými sloučeninami.

Existují živiny, které sníte a které se nestráví ani nevyužijí k výrobě ATP, například vláknina. Vaše tělo není vybaveno správnými enzymy, které by vlákninu plně rozložily. Takže tato látka projde trávicím systémem a opustí tělo jako odpad.

Ale nemějte obavy. I bez trávení vlákniny vaše tělo překypuje energií, protože potrava, kterou sníte, se přeměňuje na ATP.

Jaké živiny pomáhají podporovat tvorbu buněčné energie?

Protože je udržování buněčné energie tak důležitou součástí zdraví, hraje mnoho živin podpůrnou roli. Některé z nich jsou dokonce řazeny mezi základní živiny. A mnohé z těchto živin budou známou součástí vaší zdravé stravy.

Tady jsou hlavní živiny, které byste měli vyhledávat, abyste podpořili zdravou tvorbu buněčné energie:

• Vitamin B1 (thiamin)
• Vitamin B2 (riboflavin)
• Vitamin B3 (niacin)
• Vitamin B5 (pantothenic Kyselina)
• Vitamín B7 (Biotin)
• Vitamín B12 (Kobalamin)
• Vitamín C (podílí se na jeho antioxidační aktivitě)
• Vitamín E (podílí se na jeho antioxidačních aktivitách)
• Koenzym Q10
• Kyselina alfa-lipoová
• Měď
• Hořčík
• Mangan
• Fosfor

Moc ATP

Bez cesty k produkci ATP, by vaše tělo bylo plné energie, kterou by nedokázalo využít. To není dobré pro vaše tělo ani pro váš seznam úkolů. ATP je univerzální nosič energie a měna. Uchovává veškerou energii, kterou každá buňka potřebuje k plnění svých úkolů. A podobně jako dobíjecí baterie může být jednou vyrobený ATP používán znovu a znovu.

Příště, až budete jíst, myslete na všechnu práci, kterou vaše tělo vykonává, aby tuto energii využilo. Pak se postavte na nohy a využijte tuto buněčnou energii ke cvičení nebo k překonání svého dne. A pokud se posilníte zdravými potravinami, nemusíte se obávat, že vám v polovině náročného dne dojde ATP.

O autorovi

Sydney Sprouseová je spisovatelka na volné noze, která píše o vědě ve Forest Grove ve státě Oregon. Vystudovala bakalářský obor biologie člověka na Státní univerzitě v Utahu, kde pracovala jako výzkumná pracovnice a spisovatelka. Sydney je celoživotní studentkou vědy a jejím cílem je co nejefektivněji překládat aktuální vědecký výzkum. Při psaní se zajímá zejména o biologii člověka, zdraví a výživu.