Ádám Veronika

Mindennapi kenyerünk, mindennapi kalóriánk

II. Az aerob energiatermelés

3. ábra

Hogyan is történik az energiatermelés a sejtekben aerob körülmények között, azaz oxigén jelenlétében? Mind a szénhidrátok, mind a zsírok oxidációja egy közös útvonalban találkozik, mindkét folyamat acetil-CoA keletkezésével jár.

Animáció: A sejt energiatermelése - 1.

Az acetil-CoA a citromsav-ciklusba csatlakozik, amit mi magyarok szívesen hívunk Szent-Györgyi-Krebs-ciklusnak két felfedezőjéről (3. ábra). Szent-Györgyi Albert a Nobel-díjat itthon végzett kutatásaiért kapta, de nemcsak a C-vitamin felfedezéséért, hanem ahogy az indoklás fogalmaz: "A biológiai oxidációs folyamatok felfedezéséért, különös tekintettel a C-vitaminra és a fumársav katalízisére". A citrát-kör Szent-Györgyi Albert által a múlt század 30-as éveiben leírt útvonala a mai biokémia tankönyvekben is pontosan úgy szerepel, ahogy azt Szent-Györgyi a Nobel-díj odaítélése alkalmából tartott előadásában bemutatta.

A Szent-Gyögyi-Krebs-ciklus az a körfolyamat, ahol minden tápanyag lebontási útvonala összefut, belőlük széndioxid, az oxidáció során protonok és elektronok, kissé pongyola megfogalmazásban hidrogének képződnek.

Animáció: A sejt energiatermelése - 2.

Ezek a hidrogének a mitokondrium belső membránjában elhelyezkedő elektrontranszport-láncba kerülnek, és a hidrogén oxidációja eredményeképpen víz képződik. A vízképződés során felszabaduló energiát fordítjuk ATP-szintézisére, illetve a kémia kötés létrehozása céljára nem hasznosítható energia hő formájában szabadul fel. Fontosnak gondolom megjegyezni, utalva a korábban elmondottakra, hogy a hidrogén oxidációja során felszabaduló energia először egy hidrogén-ion- (proton-) gradiens létrehozására fordítódik, majd ennek az egyenlőtlen ioneloszlásnak az energiáját használja fel egy enzim az ATP szintézisére. Ennek a folyamatnak a felfedezéséért is Nobel-díjat adtak.

Ezek a folyamatok a sejten belül egy speciális sejtorganellumban, a mitokondriumokban történnek. A mitokondriumok 1 mikrométer átmérőjű, baktérium méretű organellumok, legfontosabb, de nem kizárólagos szerepük az, hogy a sejtlégzés során a sejt számára ATP-t szintetizáljanak. Itt használódik el a légzés során a szervezetbe jutott oxigén, és itt keletkezik a kilégzéssel eltávolított széndioxid - ez a folyamat a sejtlégzés. Az emberi szervezet sejtjeiben több száz, esetleg több ezer mitokondrium található - minél intenzívebb anyagcserét folytat egy sejt, annál több mitokondrium található benne.

A mitokondriális oxidáció során tehát a tápanyagok széndioxiddá és vízzé bomlanak le. Ennek bizonyos állatokban külön jelentősége is van, például a teve víztartaléka a zsírok oxidációjából származik: púpjában zsír raktározódik, amit oxidál, és miközben ez biztosítja a mozgásához szükséges energiát, az ATP-t, vizet is produkál, amire a sivatagi körülmények között óriási szüksége is van.

Tekintsük át kicsit részletesebben a glükóz lebontását. Oxigén jelenlétében a glükózból piroszőlősav, majd a mitokondriumokban acetyl-CoA képződik, ami a citrát-körben és a terminális oxidáció folyamataiban oxidálódik, összességében 36 ATP molekulát képezve glükózonként. Ez a glükóz-oxidáció energiamérlege aerob körülmények között, a mitokondriumokat tartalmazó sejtekben.