De la glucoza la energie

Daca priviti flacara unui chibrit ganditi-va la o celula vie. Amandoua – atat flacara, cat si celula, ard combustibil pentru a produce energie, bioxid si apa. Dar aici se opresc asemanarile! Flacara (printr-un singur pas – combinarea directa a oxigenului din aer cu combustibil) transforma energia chimica a combustibilului in caldura.

Celula, in schimb, cunoaste o sumedenie de etape si nu prea pierde caldura (decat in mica proportie) ea transforma aceasta energie chimica in nenumarate forme: de exemplu, in energia legaturilor chimice ale propriilor sale molecule sau in energie electrica a impulsurilor nervoase. Exemplele sunt multiple. De exemplu, se cunosc cazurile speciale ale organismelor, luminiscente (licurici, pesti abisali) unde celulele speciale transforma energia chimica in lumina. Dupa cum se vede in celulele vii se petrec in mod continuu transformari de energie.

Din punct de vedere a termodinamicii ar trebui ca energia sa se consume asa cum se intampla intr-o flacara, astfel ca toate sistemele de atomi si de molecule sa capete pana la urma configuratie cu cea mai mica cantitate de energie posibila. Dar lucrurile nu se petrec conform acestor legi. Din contra, in celula, se “munceste” mult, aducand energie pentru a vrea si a mentine structura celulei vii. De fapt, tocmai aceasta capacitate de a extrage energia din mediul inconjurator si de a o utiliza in mod ordonat si dirijat distinge un organism viu de substantele chimice, care compun acest organism.

Cine furnizeaza combustibilul?

Raspuns: alimentele (glucide, grasime, proteine). Veti spune dvs. ca o astfel de ardere brutala, cu flacara, nu se petrece niciodata in organismul nostru!

Aveti dreptate. Numai ca unu dintre principalele fundamentale ale termodinamicii arata ca aceeasi cantitate totala de energie intotdeauna eliberata la arderea unei greutati date dintr-o substanta, indiferent de mecanismul sau de modul de desfasurare a porcesului, fie ca e vorba de o ardere lenta, fie ca e rapida si netinand seama ca se petrece, imediat sau in trepte.

Deci, oxidarea celulara a glucozei, ajungand pana la bioxidul de carbon si apa, elibereaza 690.000 de calorii pentru fiecare mol, puse la dispozitia activitatii celulelor vii! Masurarile le facem, este adevarat, sub forma de calorii, dar am vrea sa insistam auspra faptului ca celula vie nu este o miscare calorica. Ea nu utilizeaza direct energia calorica, caldura. Energia eliberata prin oxidarea alimentelor, celula si-o insuseste nu sub forma de caldura, ci sub forma de energie chimica.

Pentru a obtine energia in aceasta forma utilizabila, celula isi oxideaza combustibilii “in trepte”. Agentii acestei arderi controlate sunt enzimele, zeci si sute de enzime oxidante, fiecare specializata in catalizarea unei singure reactii din lunga serie care pana la urma duce la trnasformarea combustibilului in bioxid de carbon si apa.

Se pare ca sunt trei stadii importante:

· Primul stadiu: desfacem moleculele de gucide si lipide intr-o unitate mai simpla, care reprezinta un fel de numitor comun al diferiteor structuri ale acesto combustibili.

· Urmatoarele doua stadii: alte enzime ataca aceasta unitate si oxideaza carbonul si hidrogenul.

Produsul important din punct de vedere biologic al intregului lant de transformari este energia, nu apa si bioxidul de carbon, care reprezinta doar produsi eliminati.

Pe masura ce energia este eliberata in reactiile de desfacere si oxidare, ea este capturata in legaturile chimice ale unei molecule speciale care inmagazineaza energia si este trimisa sub aceasta forma acolo unde celula are nevoie sa consume energie. De exemplu: in ciclul respirator. Atomii de hidrogen nu intra direct in combinatie cu oxigenul, asa cum ati putea crede. Nicidecum. Acesti atomi (sau electroni corespunzatori care se elibereaza cand hidrogenul este ionizat) calatoresc catre terminus de-a lungul unui lant de molecule de enzime care transfera hidrogenul si electornii. Fiecare dintre aceste enzime poseda grupe active.

Intr-adevar, toate aceste zone active contin fie un metal ca fierul, fie o vitamina. Lipsa oricareia dintre acesti activatori esentiali poate intrerupe lantul, provocand o oxidare proasta sau incompleta a substantelor alimentare (“combustibilul”) in celula. Trebuie spus ca nu ai fost recunoscute inca toate treptele din lantul enzomatic. Ar fi incluse in acest lant toate trei enzime, printre care una continand vitamina K (care este, de asemenea, esentiala pentru coagularea sangelui), o alta tocoferolul sau vitamina E (care este nelipsita pentru mentinerea tonusului muscular si pentru reproducere) si o a treia continand un grup activ dau izolat, numit coenzima Q. Dar unde este energia? Ce s-a intamplat cu ea? A fost trecuta in acumulatorii de energie a celulei.