Nie możesz po prostu pstryknąć palcami i zamienić swojego jedzenia w energię. Produkcja energii komórkowej z pożywienia jest jednak tak wydajna i skuteczna, że może się wydawać, iż jest to łatwe. Ale jedna z najbardziej znaczących cząsteczek w twoim organizmie faktycznie ciężko pracuje przy produkcji energii komórkowej. I być może nigdy wcześniej nie słyszałeś o tej kluczowej cząsteczce-ATP lub adenozynotrójfosforan.

Więc, dajmy niesamowitemu ATP trochę zasłużonego światła reflektorów.

Po tym wszystkim, ATP jest powodem, dla którego energia z twojego pożywienia może być użyta do wykonania wszystkich zadań wykonywanych przez twoje komórki. Ten nośnik energii znajduje się w każdej komórce twojego ciała – mięśniach, skórze, mózgu, jak wolisz. Zasadniczo, ATP jest tym, co sprawia, że energia komórkowa happen.

Ale produkcja energii komórkowej jest złożonym procesem. Na szczęście, nie musisz być naukowcem, aby pojąć tę trudną koncepcję. Po przejściu przez 10 poniższych pytań, będziesz miał proste odpowiedzi, aby zbudować swoją bazę wiedzy. Zacznij od podstaw i przejdź do najdrobniejszych szczegółów związanych z chemią.

Co to jest ATP?

ATP jest najobficiej występującą cząsteczką przenoszącą energię w Twoim organizmie. Wykorzystuje energię chemiczną zawartą w cząsteczkach pożywienia, a następnie uwalnia ją do napędzania pracy w komórce.

Pomyśl o ATP jako o wspólnej walucie dla komórek Twojego ciała. Jedzenie, które spożywasz jest trawione na małe podjednostki makroskładników. Wszystkie węglowodany w Twojej diecie są przekształcane w cukier prosty zwany glukozą.

Ten cukier prosty ma moc „kupowania” dużej ilości energii komórkowej. Ale twoje komórki nie akceptują glukozy jako metody płatności. Musisz zamienić glukozę na walutę, która będzie działać w komórce.

ATP jest tą akceptowaną walutą. Poprzez skomplikowany łańcuch reakcji chemicznych – wymianę walut w Twoim organizmie – glukoza jest przekształcana w ATP. Ten proces przemiany nazywamy oddychaniem komórkowym lub metabolizmem.

Jak wymiana pieniędzy z jednej waluty na drugą, energia z glukozy przybiera postać tymczasowych związków chemicznych na końcu każdej reakcji. Glukoza jest zmieniana w kilka innych związków, zanim jej energia osiądzie w ATP. Nie martw się. Zobaczysz niektóre z tych związków w łańcuchu wymiany energii opisanym w pytaniu 4.

Jakiego rodzaju cząsteczką jest ATP?

Początkowe litery ATP oznaczają trójfosforan adenozyny. Ta długa nazwa tłumaczy kwas nukleinowy (białko) dołączony do cukru i łańcucha fosforanowego. Łańcuchy fosforanowe to grupy połączonych ze sobą atomów fosforu i tlenu. Jeden fajny fakt: ATP ściśle przypomina białka znajdujące się w materiale genetycznym.

Jak ATP przenosi energię?

Łańcuch fosforanowy jest częścią cząsteczki ATP przenoszącą energię. Wzdłuż tego łańcucha zachodzą poważne procesy chemiczne.

Aby zrozumieć, co się dzieje, przejrzyjmy kilka prostych zasad chemii. Kiedy wiązania są tworzone między atomami i cząsteczkami, energia jest przechowywana. Ta energia jest przechowywana w wiązaniu chemicznym, dopóki nie zostanie zmuszona do jego zerwania.

Gdy wiązania chemiczne ulegają zerwaniu, energia jest uwalniana. A w przypadku ATP, jest to dużo energii. Energia ta pomaga komórce wykonywać pracę. Każdy nadmiar energii opuszcza ciało w postaci ciepła.

Wiązania chemiczne w ATP są tak silne, ponieważ atomy tworzące łańcuch fosforanowy są szczególnie naładowane ujemnie. Oznacza to, że zawsze szukają dodatnio naładowanej cząsteczki, z którą mogłyby się sparować. Opuszczając łańcuch fosforanowy, cząsteczki te mogą zrównoważyć swój ujemny ładunek – tworząc upragnioną równowagę.

Tak więc, dużo energii jest potrzebne, aby utrzymać ujemnie naładowany łańcuch fosforanowy w stanie nienaruszonym. Wszystko, że ciągnie przychodzi w porę. Ponieważ kiedy łańcuch zostaje przerwany przez dodatnio naładowaną siłę, ten duży zapas energii zostaje uwolniony wewnątrz komórki.

Skąd się bierze ATP?

Aby ATP mogło zasilać Twoje komórki, glukoza musi rozpocząć wymianę waluty energetycznej.

Pierwsza reakcja chemiczna mająca na celu wytworzenie ATP nazywa się glikolizą. Jej nazwa dosłownie oznacza „rozpad glukozy” (glyco = glukoza, lysis = rozpad). Glikoliza opiera się na białkach, które rozdzielają cząsteczki glukozy i tworzą mniejszy związek zwany pirogronianem.

Pomyśl z powrotem o tymczasowych formach, jakie przyjmuje waluta energetyczna między glukozą a ATP.

Pirogronian jest następnym głównym związkiem w reakcjach wymiany energii. Po wyprodukowaniu pirogronianu, wędruje on do wyspecjalizowanego obszaru w komórce, który zajmuje się wyłącznie produkcją energii. Miejsce to nazywa się mitochondrium.

W mitochondriach pirogronian jest przekształcany w dwutlenek węgla i związek zwany acetylo-koenzymem A (lub CoA, w skrócie). Dwutlenek węgla wytwarzany na tym etapie jest uwalniany podczas wydechu. Acetyl CoA przesuwa się dalej w procesie, aby stworzyć ATP.

Kolejna reakcja chemiczna wykorzystuje acetyl CoA do stworzenia dodatkowego dwutlenku węgla i cząsteczki przenoszącej energię, zwanej dinukleotydem nikotynamidowo-adeninowym (NADH). NADH jest szczególnym związkiem. Pamiętasz jak przeciwieństwa się przyciągają i związki naładowane ujemnie chcą zrównoważyć swoją energię ładunkiem dodatnim? NADH jest jedną z tych ujemnie naładowanych cząsteczek szukających pozytywnego partnera.

NADH odgrywa rolę w ostatnim etapie tworzenia ATP. Zanim stanie się on adenozynotrójfosforanem, zaczyna się jako adenozyno-difosforan (ADP). NADH pomaga ADP stworzyć ATP o dużej mocy.

Ujemny ładunek NADH włącza specjalne białko, które tworzy ATP. Białko to działa jak bardzo silny magnes, który zbliża do siebie ADP i pojedynczą cząsteczkę fosforanu – tworząc ATP. Przypomnij sobie, jak silne jest to wiązanie chemiczne. Teraz to jest dużo mocy gotowy do uwolnienia!

Może również pomóc myśleć o ATP jako akumulator. To przechodzi przez cykle wysokiej energii i niskiej energii. ATP jest jak bateria z pełną mocą, a energia zostaje wydrenowana, gdy jej wiązania zostają przerwane. Aby naładować baterię ponownie, trzeba zrobić nowe bond.

Since NADH uprawnienia białka, które przynosi ADP i fosforan razem, to jest jak bieg, który utrzymuje cykl energii churning. NADH stale ładuje baterię ATP, aby była gotowa do ponownego użycia.

Wiązania te są stale tworzone i zrywane. Energia z pożywienia jest przekształcana w energię przechowywaną w ATP. I właśnie w ten sposób Twoje komórki mają siłę, aby kontynuować pracę w celu utrzymania Twojego zdrowia.

Gdzie odbywa się produkcja energii komórkowej?

Tworzenie ATP odbywa się w całych komórkach ciała. Proces ten rozpoczyna się, gdy glukoza jest trawiona w jelitach. Następnie jest ona pobierana przez komórki i przekształcana w pirogronian. Następnie wędruje on do mitochondriów komórek. Tam ostatecznie wytwarzane jest ATP.

Czym są mitochondria?

Znane jako elektrownia komórki, mitochondria są miejscem, gdzie ATP powstaje z ADP i fosforanu. Specjalne białka – te energetyzowane przez NADH – są osadzone w błonie mitochondriów. Nieustannie produkują one ATP, aby zasilać komórkę.

Ile ATP produkuje komórka?

Liczba komórek w twoim ciele jest oszałamiająca – 37,2 biliona, mówiąc konkretnie. A ilość ATP produkowanego przez typową komórkę jest równie zdumiewająca.

W dowolnym momencie w pojedynczej komórce dostępnych jest około miliarda cząsteczek ATP. Twoje komórki również zużywają całe to ATP w zastraszającym tempie. Komórka może całkowicie obrócić swój zapas ATP w ciągu zaledwie dwóch minut!

Czy wszystkie komórki używają ATP?

Nie tylko wszystkie twoje komórki go używają, wszystkie żywe organizmy używają ATP jako swojej waluty energetycznej. ATP znajduje się w cytoplazmie wszystkich komórek. Cytoplazma to przestrzeń w centrum komórki. Jest ona wypełniona substancją zwaną cytozolem.

W cytoplazmie znajdują się wszystkie różne elementy wyposażenia komórki (organelle), w tym mitochondria. Po wyprodukowaniu, ATP opuszcza mitochondria, aby przemieszczać się po całej komórce i wykonywać przypisane mu zadania.

Czy wszystkie pokarmy są przekształcane w ATP?

Właściwie tłuszcze, białka i węglowodany mogą stać się energią komórkową. Proces nie jest taki sam dla każdego makroskładnika, ale wyniki końcowe dają moc dla komórki. To po prostu nie jest tak proste i bezpośrednie dla tłuszczów i białek, aby włączyć do ATP.

Cukry i proste węglowodany są łatwe. Wiązania chemiczne są rozciągnięte, aby zredukować wszystkie cukry z twojej diety do glukozy. I już wiesz, że glukoza uruchamia produkcję ATP.

Tłuszcze i białka muszą być rozbite na prostsze podjednostki, zanim będą mogły uczestniczyć w produkcji energii komórkowej. Tłuszcze są chemicznie przekształcane w kwasy tłuszczowe i glicerol. Białka są odchudzony w dół do aminokwasów – ich building blocks.

Aminokwasy, kwasy tłuszczowe, i glicerol połączyć się z glukozy na drodze do produkcji ATP. Pomagają zaopatrywać komórkę w inne pośrednie związki chemiczne po drodze.

Są składniki odżywcze, które jesz, a które nie są trawione lub wykorzystywane do produkcji ATP, jak błonnik. Twoje ciało nie jest wyposażone w odpowiednie enzymy, aby w pełni rozłożyć błonnik. Tak więc, materiał ten przechodzi przez układ trawienny i opuszcza ciało jako odpad.

Ale nie martw się. Nawet bez trawienia błonnika Twoje ciało jest pełne energii, ponieważ jedzenie, które spożywasz, jest przekształcane w ATP.

Jakie składniki odżywcze pomagają wspierać produkcję energii komórkowej?

Ponieważ utrzymanie energii komórkowej jest tak krytyczną częścią zdrowia, wiele składników odżywczych odgrywa rolę pomocniczą. Niektóre z nich są nawet skategoryzowane jako niezbędne składniki odżywcze. I wiele z tych składników odżywczych będzie znanymi częściami twojej zdrowej diety.

Oto główne składniki odżywcze, których powinieneś szukać, aby wspomóc zdrową produkcję energii komórkowej:

• Witamina B1 (Thiamin)
• Witamina B2 (Riboflavin)
• Witamina B3 (Niacin)
• Witamina B5 (Pantothenic
• Witamina B7 (Biotyna)
• Witamina B12 (Kobalamina)
• Witamina C (bierze udział w jej aktywności antyoksydacyjnej)
• Witamina E
• Witamina E (bierze udział w jej aktywności antyoksydacyjnej)
• Koenzym Q10
• Kwas alfa liponowy
• Miedź
• Magnez
• Mangan
• Fosfor

Moc ATP

Bez ścieżki do produkcji ATP, twoje ciało byłoby pełne energii, której nie mogłoby wykorzystać. To nie jest dobre dla twojego ciała lub twojej listy rzeczy do zrobienia. ATP jest uniwersalnym nośnikiem energii i walutą. Przechowuje całą moc, której każda komórka potrzebuje do wykonywania swoich zadań. I jak akumulator, raz wytworzone ATP może być używane w kółko.

Następnym razem, gdy będziesz jadł, pomyśl o całej pracy, jaką wykonuje twoje ciało, aby wykorzystać tę energię. Następnie stań na nogi i wykorzystaj tę energię komórkową do ćwiczeń lub podbicia swojego dnia. A jeśli zaopatrzysz się w zdrową żywność, nie musisz się martwić o brak ATP w połowie swojego pracowitego dnia.

O autorze

Sydney Sprouse jest niezależną pisarką naukową z siedzibą w Forest Grove w stanie Oregon. Posiada tytuł licencjata w dziedzinie biologii człowieka z Utah State University, gdzie pracowała jako pracownik naukowy i pisarz. Sydney przez całe życie studiuje nauki ścisłe i stawia sobie za cel jak najskuteczniejsze tłumaczenie aktualnych badań naukowych. Pisze ze szczególnym zainteresowaniem o biologii człowieka, zdrowiu i żywieniu.