A A A

Od glikozy do „bogatych" elektronów

Dla większości komórek glikoza jest paliwem, z którego najchętniej czerpią energię. Istnieją wprawdzie komórki, które potrafią korzystać z innych źródeł energetycznych, w niniejszym ujęciu ze względu na brak miejsca musimy jednak te wyjątki pominąć. Utlenianie cząsteczki glikozy przebiega w komórce cudzożywnej w dwóch zasadniczych etapach. Etap pierwszy, będący etapem przygotowawczym, nosi nazwę glikolizy. Podczas glikolizy cząsteczka glikozy zawierająca 6 atomów węgla zostaje rozbita na dwie cząsteczki kwasu mlekowego, posiadającego po 3 atomy węgla. Ten na pozór prosto wyglądający proces jest podzielony na 11 etapów (reakcji chemicznych), przy czym już sama liczba tych reakcji świadczy, że oprócz podziału na dwa fragmenty musi tu zachodzić dodatkowa czynność. Rzeczywiście, podczas rozpadu cząstki glikozy zostają naładowane energią cząsteczki ATP. Tak więc już na tym etapie część energii zawartej w glikozie zostaje jej odebrana i wykorzystana przez komórkę. Jeżeli komórka znajduje się w warunkach beztlenowych, wówczas jest to dla niej jedyne źródło energii. Liczba powstałych w tym etapie cząsteczek ATP w przeliczeniu na jedną cząsteczkę glikozy — wynosi 4. W ogólnym jednak bilansie proces glikolizy dostarcza komórce energię zawartą tylko w dwóch cząsteczkach ATP, gdyż energia z dwóch pozostałych cząsteczek zostaje zużyta w czasie samego procesu. Otrzymane podczas tego procesu dwie cząsteczki ATP zawierają jednak niewielką część energii zamkniętej w cząsteczce glikozy. Pozostała część energii znajduje się teraz w dwóch cząsteczkach kwasu mlekowego, które następnie komórka utlenia do końca, tj. aż do otrzymania dwutlenku węgla i wody, a więc produktów nie dających się dalej już utleniać. Utlenianie kwasu mlekowego jest zapoczątkowane zamianą tego kwasu, a raczej jego formy utlenionej — kwasu pirogronowego — na jeden z najprostszych kwasów organicznych — kwas octowy. Kwas octowy jest bardzo ważną dla komórki cząsteczką chemiczną, może bowiem powstawać również podczas przemiany tłuszczów i białek. Jest więc cząsteczką będącą pomostem pomiędzy przemianą cukrów, tłuszczów i białek w komórce. Ponieważ większość reakcji chemicznych w organizmie jest odwracalna, z kwasu octowego Glikoza w wyniku szeregu reakcji chemicznych noszących ogólną nazwę glikolizy zostaje zamieniona w kwas mlekowy, który z kolei ulega zamianie na kwas pirogronowy, a ten na tzw. acetylokoenzym A, czyli na aktywną postać kwasu octowego. Również tłuszcze i białka ulegają przemianom chemicznym, w wyniku których może powstać owa aktywna postać kwasu octowego. Acetylowa wchodzi w tzw. cykl Krebsa, to jest szereg reakcji chemicznych, w wyniku których ulega utlenieniu do CO;. Na niektórych etapach cyklu Krebsa (jak. również od kwasu mlekowego i pirogronowego) zostają uwolnione elektrony, które wędrują następnie drogą łańcucha oddechowego przenośników elektronów, dosięgając w końcu tlenu, który redukują na HO. Wzdłuż swej drogi elektrony przebywają różnicę potencjałów, w wyniku czego uwalnia się energia w postaci cząsteczek ATP otrzymanego podczas rozpadu cząsteczki glikozy komórka może wytwarzać tłuszcz, bądź też odwrotnie, z tłuszczu — glikozę. Proces ten tłumaczy powszechnie znane powiedzenie, że „nadmiar zjedzonych ciastek (a więc węglowodany) objawia się zwiększeniem obwodu bioder" (oczywiście tłuszcz). Zamiana kwasu pirogronowego w kwas octowy dostarcza komórce dalszą część energii pierwotnie zawartej w cząsteczce glikozy. Pozostała jednak, przeważająca część energii zostaje odebrana od kwasu octowego w następnym drugim etapie: etapie złożonych reakcji chemicznych, noszących ogólną nazwę cyklu Krebsa (Hans Krebs — laureat nagrody Nobla w 1953 r.). Do cyklu tego wchodzi kwas octowy w tzw. aktywnej formie i poprzez szereg reakcji ulega całkowitemu spaleniu. W wyniku tego spalenia z każdej cząsteczki kwasu octowego powstają dwie cząsteczki dwutlenku węgla oraz uwalniają się trzy pary elektronów. Dotychczas śledziliśmy losy energii zamkniętej w cząsteczce glikozy. Zauważyliśmy, że część tej energii zostaje uwolniona i przekazana komórce w postaci cząsteczek ATP podczas glikolizy, część zaś podczas zamiany kwasu pirogronowego w kwas octowy. Zajmijmy się teraz losem pozostałej części energii, która jest zawarta w cząsteczce kwasu octowego spalanego w cyklu Krebsa. Otóż ta część energii zostaje w elektronach, w owych trzech parach elektronów, które uwalniają się w wyniku rozłożenia cząsteczki kwasu octowego podczas procesów chemicznych w cyklu Krebsa. Elektrony te, bogate energetycznie, wędrują w komórce bardzo ciekawą drogą, która dostarcza najwięcej życiodajnej dla niej energii.