Kas ir šūnu vielmaiņa?

Vielmaiņa nav izkaisīta pa šūnu nejauši. Glikolīze norisinās citoplazmā, Krebsa cikls mitohondrija iekšējā telpā, elektronu pārneses ķēde mitohondrija iekšējā membrānā, bet taukskābju sintēze atkal citoplazmā. Šāds sadalījums ļauj vienlaikus darboties pretējiem procesiem, tos savstarpēji netraucējot.

Katru soli veic savs ferments. Fermenti nemaina to, kas ir iespējams, bet nosaka, kas notiek pietiekami ātri, lai būtu nozīmīgs. Tieši tāpēc vielmaiņas regulācija galvenokārt ir fermentu ieslēgšana un izslēgšana, nevis vielu daudzuma maiņa.

Šūna arī nepārtraukti izvēlas degvielu. Pēc ēšanas, insulīna ietekmē, priekšroka tiek dota glikozei un liekais tiek noglabāts glikogēnā un taukos. Badošanās vai ilgstošas slodzes laikā priekšplānā izvirzās taukskābju noārdīšana, bet aknas sāk ražot ketonvielas, ko smadzenes spēj izmantot glikozes vietā.

Ja mitohondriji nespēj strādāt iedzimtu ģenētisku iemeslu dēļ, vissmagāk cieš tie audi, kas patērē visvairāk enerģijas: muskuļi, sirds, nervu sistēma, acs tīklene un iekšējā auss. Tipiskas pazīmes ir neizskaidrojams muskuļu vājums, kas strauji pieaug slodzē, augšanas atpalicība bērnam, redzes vai dzirdes zudums kopā ar neiroloģiskiem simptomiem.

Vielmaiņas ātrumu visā organismā nosaka vairogdziedzera hormoni. To trūkums padara cilvēku nosalušu, gausu un aizcietējušu, bet pārpalikums rada sirdsklauves, karstuma nepanesību un svara zudumu, ēdot kā parasti. Insulīna trūkums vai vājā iedarbība cukura diabēta gadījumā nozīmē, ka glikoze asinīs ir, bet šūnās tā netiek.

Indes var apturēt vielmaiņu vienā konkrētā vietā. Oglekļa monoksīds un cianīdi bloķē elektronu ķēdes galu, tāpēc audi nespēj izmantot skābekli, pat ja asinis to satur. Šādos gadījumos cilvēks var izskatīties sārts, nevis zils, kas ir viens no iemesliem, kāpēc saindēšanās ar tvana gāzi ir tik mānīga.

Pie ārsta jādodas, ja bez skaidra iemesla mainās svars, parādās pastāvīgs nogurums, muskuļu vājums vai neizskaidrojama slodzes nepanesība. Ar šiem jautājumiem nodarbojas ģimenes ārsts, endokrinologs, bet iedzimtu vielmaiņas slimību gadījumā ģenētiķis un bērnu neirologs.

Ikdienā ar vārdu vielmaiņa parasti domā to, cik viegli cilvēks pieņemas svarā. Tas ir tikai viens skaitlis no visa procesa: enerģijas patēriņš laika vienībā. Šūnu vielmaiņa savukārt ir viss ķīmisko pārvērtību tīkls, ieskaitot olbaltumvielu sintēzi, zāļu sadalīšanu aknās un DNS celtniecības bloku ražošanu, kam ar svaru nav tieša sakara.

Otra bieža sajaukšana ir šūnu elpošana un elpošana plaušās. Plaušu elpošana ir gāzu apmaiņa starp gaisu un asinīm, bet šūnu elpošana ir bioķīmisks process mitohondrijos. Tās ir saistītas tikai ar to, ka pirmā piegādā skābekli, kuru otrā patērē.

Jāizlabo arī izplatīta doma, ka laktāts ir „nogurumindes“, kas izraisa muskuļu sāpes pēc treniņa. Laktāts ir derīga degviela, ko sirds un citi muskuļi izmanto, un pēc slodzes tas izzūd salīdzinoši ātri, kamēr novēlotās muskuļu sāpes rodas sīku muskuļa bojājumu un iekaisuma dēļ.

Vispārsteidzošākā šīs sistēmas iezīme ir tā, ka organismā jebkurā brīdī ir tikai neliels ATP daudzums, kura pietiktu vien dažām sekundēm maksimāla darba. Tas nav krājums, bet apgrozība: viena un tā pati molekula dienas laikā tiek izlādēta un uzlādēta neskaitāmas reizes.

Tāpēc enerģijas ražošana nevar apstāties ne uz mirkli. Tāpēc arī asinsrites vai elpošanas pārtraukums bojā smadzenes minūšu, nevis stundu laikā: nav nekādas uzpildītas tvertnes, no kuras smelties.

Un tāpēc pareizā atbilde uz jautājumu, kur paliek zaudētais ķermeņa svars, ir negaidīta: lielākā daļa noārdīto tauku oglekļa atomu ķermeni pamet ar izelpu oglekļa dioksīda veidā, bet atlikums ar ūdeni. Svars burtiski tiek izelpots.