Επειδή στα βίντεό μου και τα άρθρα μου αναφέρω ότι η βιοχημεία του οργανισμού μας είναι “τα πάντα”, πολλοί με ρωτούν τι εννοώ όταν λέω βιοχημεία.
Μα φυσικά ότι λαμβάνει χώρα στο μικρόκοσμο μέσα μας σε βιοχημικό και βιολογικό επίπεδο, το οποίο μας διατηρεί στη ζωή, διαχειρίζεται την ενέργεια μέσα μας, τις κινήσεις των οργάνων μας, τη νευρομυϊκή κίνηση, την εγκεφαλική λειτουργία, και γενικά πώς διαχειρίζεται ο οργανισμός μας τις ζωτικές του λειτουργίες, αποτελεί την βιοχημεία του οργανισμού μας.
Αν αυτή υπολειτουργεί, τότε υπολειτουργεί και οτιδήποτε συμβαίνει μέσα στο σώμα μας, παρασέρνοντας σαν παζλ, όλα τα συστήματα του οργανισμού μας.
Τίποτα δεν μπορεί να πάει καλά εάν διαταραχθεί η βιοχημική μας αλυσίδα.
Για να λειτουργήσει καλά η βιοχημεία μας, χρειάζεται τρεις βασικοί παράγοντες.
Η διατροφή, η κίνηση (η οποία και αυτή στηρίζεται στη διατροφή) και η ομαλή ψυχολογική μας λειτουργία, (η οποία και αυτή βασίζεται αρχικά στη διατροφή, πέρα από τις εξωτερικές και εσωτερικές μας επιρροές).
Για να σας δώσω λοιπόν ένα παράδειγμα μιας βασικής μεν, αλλά μικρής βιοχημικής λειτουργίας του οργανισμού μας σε σχέση με την ολότητά όλων των βιοχημικών λειτουργιών που συμβαίνουν μέσα μας, θα σας αναλύσω τη μετατροπή της τροφής σε ενέργεια, και τη δημιουργία των ενεργειακών μπαταριών που μας κάνουν να κινούμαστε.
Χωρίς αυτές τις μπαταρίες, τίποτα δεν μπορεί να κινηθεί ούτε μέσα στο μικρόκοσμό μας, ούτε στα όργανα και το μυϊκό μας σύστημα που κάνει όλη την κίνηση της ημέρας. Από το ανοιγόκλειμα των βλεφάρων μας, μέχρι να τρέξουμε να προλάβουμε το λεωφορείο ή να σηκώσουμε ένα μεγάλο βάρος.
Όλο αυτό απαιτεί πληρότητα θρεπτικών συστατικών όπως θα δείτε, χωρίς κενά σημεία. Μία έλλειψη αυτών των συστατικών, αναγκάζει το σύστημα να λειτουργήσει και να αλλάξει το μεταβολικό μας προφίλ.
Θα δούμε λοιπόν την μετατροπή των τροφών σε ενέργεια και την παραγωγή ATP, πού είναι οι ενεργειακές μας μπαταρίες.
Δεν χρειάζεται να μείνετε στους ορισμούς και στις ορολογίες και να τα μάθετε απέξω. Απλά σας τα αναφέρω για να δείτε τη ζωτικότητα της λέξης ανθρώπινη βιοχημεία, και να καταλάβετε ότι η διατροφή δεν είναι “παίξε-γέλασε”, και η διατροφολογία είναι μεγαλύτερη επιστήμη αυτή τη στιγμή, καθώς περιλαμβάνει πάρα πολλά είδη μεμονωμένων άλλων επιστημών.
Πάμε λοιπόν να τα δούμε πολύ περιληπτικά και συνοπτικά, ίσα για να δείτε το μεγαλείο της βιοχημικής αλυσίδας παραγωγής ενέργειας!
Πριν από όλα, δείτε σε εικόνα το πώς γίνεται για να καταλάβετε την πολυπλοκότητα της βιοχημείας μέσα μας!
Παραγωγή ATP:
Η τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP) είναι το πρωτογενές ενεργειακό νόμισμα των κυττάρων.
Παράγεται μέσω της διαδικασίας της κυτταρικής αναπνοής, η οποία περιλαμβάνει τη διάσπαση των θρεπτικών συστατικών, ιδιαίτερα της γλυκόζης, για τη δημιουργία ATP.
Υπάρχουν δύο κύρια στάδια παραγωγής ΑΤΡ: η γλυκόλυση και η οξειδωτική φωσφορυλίωση.
Γλυκόλυση: Η γλυκόλυση συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα και περιλαμβάνει τη διάσπαση της γλυκόζης σε πυροσταφυλικό.
Ακολουθεί μια απλοποιημένη επισκόπηση των βασικών βημάτων:
Η γλυκόζη διασπάται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού.
Το ATP και το NADH (ένα μόριο που μεταφέρει ενέργεια), παράγονται κατά τη διάρκεια της γλυκόλυσης.
Καθαρό κέρδος: 2 μόρια ATP και 2 μόρια NADH ανά μόριο γλυκόζης.
Οξειδωτική φωσφορυλίωση: Αυτό το στάδιο λαμβάνει χώρα στα μιτοχόνδρια και περιλαμβάνει την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων (ETC) και την παραγωγή ΑΤΡ μέσω χημειοσμωτικής σύζευξης.
Στην εσωτερική μιτοχονδριακή μεμβράνη, τα ηλεκτρόνια που μεταφέρονται από το NADH και το FADH2 (άλλο μόριο που φέρει ενέργεια), μεταφέρονται μέσω μιας σειράς πρωτεϊνικών συμπλεγμάτων στο ETC.
Αυτή η μεταφορά ηλεκτρονίων δημιουργεί μια κλίση πρωτονίων κατά μήκος της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης.
Τα πρωτόνια ρέουν πίσω στη μιτοχονδριακή μήτρα μέσω της συνθάσης ATP, οδηγώντας τη σύνθεση του ATP από το ADP και τα ανόργανα φωσφορικά.
Το οξυγόνο είναι ο τελικός δέκτης ηλεκτρονίων, που σχηματίζει νερό όταν συνδυάζεται με ηλεκτρόνια και πρωτόνια στο τέλος του ETC.
Η απόδοση ΑΤΡ από την οξειδωτική φωσφορυλίωση μπορεί να ποικίλλει, αλλά τυπικά είναι περίπου 28-32 μόρια ΑΤΡ ανά μόριο γλυκόζης.
Πώς όμως παράγονται τα μόρια ATP;
Κύκλος Krebs (Κύκλος κιτρικού οξέος ή κύκλος TCA):
Ο κύκλος του Krebs είναι μια σειρά από χημικές αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα στα μιτοχόνδρια. Ολοκληρώνει την οξείδωση της γλυκόζης και άλλων μορίων καυσίμου, παράγοντας πλούσια σε ενέργεια μόρια για την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων και απελευθερώνοντας διοξείδιο του άνθρακα.
Ακολουθεί μια απλοποιημένη επισκόπηση του κύκλου:
Σχηματισμός ακετυλο-CoA: Πριν εισέλθει στον κύκλο, κάθε πυροσταφυλικό από τη γλυκόλυση μετατρέπεται σε ακετυλο-CoA, το οποίο εισέρχεται στον κύκλο του Krebs.
Σχηματισμός κιτρικού οξέος: Το ακετυλο-CoA συνδυάζεται με ένα μόριο που ονομάζεται οξαλοξικό για να σχηματίσει κιτρικό οξύ (κιτρικό).
Αντιδράσεις Κύκλου: Μέσω μιας σειράς αντιδράσεων, το κιτρικό σταδιακά μετατρέπεται ξανά σε οξαλοξικό, ενώ παράγει μόρια πλούσια σε ενέργεια:
Το NADH και το FADH2 παράγονται καθώς το κιτρικό οξειδώνεται.
Ένα ισοδύναμο ATP (GTP) παράγεται απευθείας μέσω φωσφορυλίωσης σε επίπεδο υποστρώματος.
Το διοξείδιο του άνθρακα απελευθερώνεται ως απόβλητο προϊόν.
Αναγέννηση οξαλοξικού: Στο τέλος του κύκλου, το οξαλοξικό αναγεννάται και ο κύκλος μπορεί να ξεκινήσει ξανά εάν υπάρχει περισσότερο ακετυλο-CoA.
Ο κύκλος του Krebs είναι ένα κρίσιμο μέρος της κυτταρικής αναπνοής επειδή δημιουργεί μόρια υψηλής ενέργειας (NADH, FADH2) που μεταφέρουν ηλεκτρόνια στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων για παραγωγή ATP.
Θυμηθείτε, η κυτταρική αναπνοή είναι μια πολύπλοκη διαδικασία με πολλά διασυνδεδεμένα βήματα και αυτή η επισκόπηση παρέχει μια πολύ απλοποιημένη εξήγηση.
Όμως γιατί χρειαζόμαστε θρεπτικά συστατικά; Παίζουν κάποιο ρόλο σε όλο αυτό;
Η διαδικασία παραγωγής ATP και ο κύκλος του Krebs περιλαμβάνει μια ποικιλία από θρεπτικά συστατικά, βιταμίνες, μέταλλα και μακροθρεπτικά συστατικά.
Χωρίς αυτά τα συστατικά δεν θα μπορέσει να δουλέψει το σύστημα!
Ακολουθεί μια ανάλυση των ρόλων τους:
Μακροθρεπτικά συστατικά:
Υδατάνθρακες: Η γλυκόζη είναι το κύριο μόριο καυσίμου για την κυτταρική αναπνοή, συμπεριλαμβανομένης τόσο της γλυκόλυσης όσο και του κύκλου Krebs. Οι υδατάνθρακες διασπώνται σε γλυκόζη, η οποία χρησιμοποιείται ως πηγή ενέργειας.
Λίπη (λιπίδια): Τα λιπαρά οξέα διασπώνται μέσω βήτα-οξείδωσης για να δημιουργήσουν ακετυλο-CoA, το οποίο εισέρχεται στον κύκλο του Krebs. Τα λίπη χρησιμεύουν ως ένα εξαιρετικά αποδοτικό ενεργειακό απόθεμα, παρέχοντας σημαντική ποσότητα ενέργειας ανά μόριο.
Μικροθρεπτικά συστατικά:
Βιταμίνες:
Βιταμίνες Β: Πολλές βιταμίνες Β παίζουν ουσιαστικό ρόλο στον ενεργειακό μεταβολισμό. Για παράδειγμα, η Β1 (θειαμίνη), η Β2 (ριβοφλαβίνη), η Β3 (νιασίνη), η Β5 (παντοθενικό οξύ) και η Β7 (βιοτίνη) εμπλέκονται σε διάφορες ενζυμικές αντιδράσεις στη γλυκόλυση, στον κύκλο του Krebs και σε άλλες μεταβολικές οδούς.
Βιταμίνη C: Αν και δεν εμπλέκεται άμεσα στον κύκλο του Krebs, η βιταμίνη C δρα ως αντιοξειδωτικό, προστατεύοντας τα κύτταρα από την οξειδωτική βλάβη που δημιουργείται κατά την κυτταρική αναπνοή.
Μεταλλικά στοιχεία:
Μαγνήσιο: Το μαγνήσιο είναι συμπαράγοντας για πολλά ένζυμα που εμπλέκονται τόσο στη γλυκόλυση όσο και στον κύκλο του Krebs, βοηθώντας στη διευκόλυνση σημαντικών χημικών αντιδράσεων.
Σίδηρος: Ο σίδηρος απαιτείται για το σχηματισμό της αίμης, συστατικού της αιμοσφαιρίνης, η οποία μεταφέρει οξυγόνο στα κύτταρα. Το οξυγόνο είναι ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων.
Χαλκός: Ο χαλκός χρειάζεται για τη σύνθεση του κυτοχρώματος c, μιας σημαντικής πρωτεΐνης στην αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων.
Συνένζυμα και συμπαράγοντες:
NAD+ και FAD: Το δινουκλεοτίδιο νικοτιναμίδης αδενίνης (NAD+) και το δινουκλεοτίδιο φλαβίνης αδενίνης (FAD) είναι συνένζυμα που παίζουν κρίσιμους ρόλους στη μεταφορά ηλεκτρονίων στις αντιδράσεις οξειδοαναγωγής κατά τη γλυκόλυση, τον κύκλο του Krebs και την οξειδωτική φωσφορυλίωση.
Ηλεκτρολύτες:
Κάλιο και νάτριο: Αυτοί οι ηλεκτρολύτες είναι απαραίτητοι για τη διατήρηση των δυνατοτήτων της κυτταρικής μεμβράνης και της λειτουργίας των νεύρων, που επηρεάζουν έμμεσα τις διαδικασίες παραγωγής ενέργειας.
Νερό:
Το νερό είναι θεμελιώδες συστατικό όλων των μεταβολικών διεργασιών, συμπεριλαμβανομένης της κυτταρικής αναπνοής. Απαιτείται για να συμβούν αντιδράσεις στο υδατικό περιβάλλον των κυττάρων.
Μια ισορροπημένη διατροφή που περιλαμβάνει μια ποικιλία τροφών πλούσιων σε υδατάνθρακες, λίπη, πρωτεΐνες, βιταμίνες και μέταλλα είναι ζωτικής σημασίας για την υποστήριξη αυτών των μεταβολικών διεργασιών.
Η διασφάλιση ότι λαμβάνετε επαρκή πρόσληψη βιταμινών Β, μαγνησίου, σιδήρου και άλλων μικροθρεπτικών συστατικών είναι ιδιαίτερα σημαντική για την υποστήριξη της αποδοτικής παραγωγής ενέργειας.