Ο οργανισμός μας είναι ένα θαύμα μικρομηχανικής. Οχι σήμερα δεν θα μιλήσουμε για τον....Δημιουργό αυτού του θαύματος. Δεν έχει άλλωστε και πολλή μεγάλη σημασία, αφού στην μεγάλη πλειοψηφία τους οι συνάνθρωποί μας ενδιαφέρονται μάλλον για το πού θα πάνε να φάνε φθηνά και...ποιοτικά απόψε, που οι Αλκυονίδες μας χάρισαν ένα τόσο γλυκό απόβραδο...Θα μιλήσουμε για το...ενεργειακό νόμισμα του απιστεύτου τελειότητος οργανισμού μας...Ακριβώς για την τριφωσφορική αδενοσίνη ή άλλως..
Τo 5'-αδενοσινο-τριφωσφορικό οξύ (5'-adenosine triphosphoric acid, ATP), μια πρωταρχικής σημασίας βιοχημική ουσία η οποία συναντάται σε όλους τους αερόβιους και μη οργανισμούς (φυτικούς και ζωικούς) και δρα ως φορέας χημικής ενέργειας. Διεθνώς έχει καθιερωθεί η σύντμηση ATP .
Το ATP κατά τον σχηματισμό του παραλαμβάνει ενέργεια την οποία μεταφέρει όπου χρειάζεται, και την αποδίδει διασπώμενο σε μια άλλη αντίδραση που χρειάζεται την ενέργεια αυτή για να πραγματοποιηθεί. Τα μόρια του ATP θεωρούνται , θίξαμε ήδη προηγουμένως, ως η ενεργειακή νομισματική μονάδα, στις ενδοκυτταρικές μεταβιβάσεις ενέργειας, από το ένα βιοχημικό μόριο στο άλλο.
Το ATP ανακαλύφθηκε από δύο ανεξάρτητες ερευνητικές ομάδες: Την ομάδα του Lohmann στο Πανεπιστήμιο του Βερολίνου και την ομάδα των Fiske και Subbarow στο Πανεπιστήμιο του Harvard.
Το ίδιο έτος, οι βιοχημικοί Cyrus H. Fiske (1890-1978) και Yellapragada SubbaRow (1895-1948) στο Πανεπιστήμιο Harvard, δημοσίευσαν εργασία σχετική με φωσφορούχες ενώσεις, που απομόνωσαν από μυς και το ήπαρ (φωσφορική κρεατίνη και ATP)
Ο επόμενος στόχος ήταν ο προσδιορισμός της δομής του ATP. Οι Fiske και SubbaRow απομόνωσαν το ATP . Ο χημικός τύπος του οποίου, επιβεβαιώθηκε 20 χρόνια αργότερα από τον Σκώτο βιοχημικό Alexander Todd (1907-1997), στο Πανεπιστήμιο του Cambridge. Το 1949, ο Todd συνέθεσε με επιτυχία του ATP το 1949, περιέγραψε επίσης τη δομή της βιταμίνης Β12 το 1955. Για τις ανακαλύψεις του βραβεύθηκε με το Βραβείο Νόμπελ Χημείας το 1957.
Το ATP είναι ένα νουκλεοτίδιο το οποίο χρησιμοποιείται στα κύτταρα ως συνένζυμο από πλήθος ενζύμων για τη μεταφορά χημικής ενέργειας. Το ATP είναι ένα από τα τελικά προϊόντα της φωτο-φωσφορυλίωσης στα φυτά, της κυτταρικής αναπνοής και της ζύμωσης. Χρησιμοποιείται από ένζυμα και δομικές πρωτεΐνες σε πολλές κυτταρικές διεργασίες, στις οποίες περιλαμβάνονται βιοσυνθετικές αντιδράσεις, η κινητικότητα (motility) και ο πολλαπλασιασμός. Η σύνθεση του ATP πραγματοποιείται στις κυτταρικές δομές που είναι γνωστές ως μιτοχόνδρια ενώ στους φυτικούς οργανισμούς πραγματοποιείται στους χλωροπλάστες .
Αναφέρεται χαρακτηριστικά ότι ένα ενεργό κύτταρο σε ένα δευτερόλεπτο καταναλίσκει χημική ενέργεια που είναι αποθηκευμένη σε περισσότερα από δύο εκατομμύρια μόρια ΑΤΡ προκειμένου να λειτουργήσει ο βιοχημικός μηχανισμός του. 'Εχει εκτιμηθεί ότι στον οργανισμό του ανθρώπου υπάρχει ποσότητα ATP κατά μέσον όρο ίση 100 g (αναφέρονται ποσότητες 50 έως 250 g) Χαρακτηριστικά αναφέρεται ότι η ποσότητα 250 g ATP περιέχει περίπου τόση ενέργεια, όση ενέργεια βρίσκεται αποθηκευμένη σε μια.. κοινή μπαταρία τύπου ΑΑ.
Η "μπαταρία" αυτή είναι "επαναφορτιζόμενη", αφού συνεχώς επανασχηματίζεται το ATP από τα προϊόντα μερικής (ADP) ή πλήρους υδρόλυσής της (AMP), ως αποτέλεσμα καταβολισμού (χημικών καύσεων) άλλων θρεπτικών ουσιών που λαμβάνονται με την τροφή ή είναι αποθηκευμένες στον οργανισμό (σάκχαρα, λίπη, πρωτεΐνες). H λειτουργία του ATP θυμίζει την μπαταρία ενός συμβατικού τύπου αυτοκινήτου: Είναι απαραίτητη για την.. εκκίνηση, αλλά και τη συνεχή λειτουργία της μηχανής του (σπινθηριστές, φώτα, κλιματισμός, μονάδες ελέγχου) και συνεχώς βρίσκεται σε μια κατάσταση φόρτισης/εκφόρτισης. Αναφέρεται ότι κατά τη διάρκεια ενός 24ώρου, ο άνθρωπος συνθέτει μέσω της κυτταρικής αναπνοής και καταναλίσκει συνολική ποσότητα ATP, που ανάλογα με τις σωματικές του δραστηριότητες ...μπορεί να φθάσει (ή και να ξεπεράσει) το βάρος του!
Πρέπει να τονιστεί ότι το ATP δεν αποτελεί υλικό μακροχρόνιας αποθήκευσης χημικής ενέργειας. Τέτοια υλικά είναι κατά κύριο λόγο οι υδατάνθρακες (π.χ. το γλυκογόνο) και τα λιπίδια. Ανάλογα, τα υγρά καύσιμα είναι εκείνα που θα δώσουν την απαιτούμενη ενέργεια σε ένα συμβατικό αυτοκίνητο για μια μεγάλη διαδρομή και.. όχι η ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στην μπαταρία του. Αν κάποια κύτταρα χρειασθούν ενέργεια, τα μόρια αποθήκευσης ενέργειας διασπώνται... και η εκλυόμενη χημική ενέργεια κατά μεγάλο μέρος της χρησιμοποιείται για τη σύνθεση μορίων ATP, τα οποία μεταφέρουν την ενέργεια αυτή εκεί που χρειάζεται και την οποία αποδίδουν κατά την υδρόλυσή τους.
Το.. 1941, αναδείχθηκε ο κεντρικός ρόλος του ATP στον ενεργειακό μεταβολισμό από τις ανεξάρτητες ερευνητικές ομάδες του Αμερικανού (Γερμανικής καταγωγής) βιοχημικού Fritz Albert Lipmann (1899-1986, Βραβείο Nobel Φυσιολογίας - Ιατρικής του 1953) και του Δανού βιοχημικού Herman Kalckar (1908-1991).Σημειολογική η αναφορά-τιμή στους ερευνητές..
Τα μιτοχόνδρια τώρα είναι οργανίδια των κυττάρων και συχνά αποκαλούνται "εργοστάσια παραγωγής ενέργειας". Πράγματι, το συντριπτικά μεγαλύτερο ποσοστό της ποσότητας ATP, που χρειάζεται για να κρατάει έναν οργανισμό ζωντανό, παράγεται στα μιτοχόνδρια ,χρησιμοποιώντας την ενέργεια που βρίσκεται στην τροφή και το οξυγόνο της αναπνοής. Τα μιτοχόνδρια χρησιμοποιούνται από τα κύτταρα για τον μεταβολισμό των βιολογικών μακρομορίων (υδατάνθρακες, λίπη) που προσλαμβάνουν οι οργανισμοί με τις τροφές. Αντίστοιχα σωματίδια στα φυτά είναι οι χλωροπλάστες (chloroplasts), όπου ως πηγή ενέργειας χρησιμοποιούν το ηλιακό φως.
Τα μιτοχόνδρια έχουν επίμηκες, σφαιρικό ή ωοειδές σχήμα, μήκους 0,5-2 μm. Τα βασικά δομικά χαρακτηριστικά των μιτοχονδρίων είναι: (α) η εξωτερική μεμβράνη με ομαλή επιφάνεια από φωσφολιποειδή, (β) η εσωτερική μεμβράνη με το πλήθος των αναδιπλώσεών της, οι οποίες είναι γνωστές ως ακρολοφίες .Οι ακρολοφίες αυξάνουν σημαντικά την ολική επιφάνειά της σε σχέση με εκείνη της εξωτερικής και (γ) η μήτρα (matrix) που περιβάλλεται από την εσωτερική μεμβράνη. Οι κύριες βιοχημικές διαδικασίες (π.χ. ακετυλίωση του συνενζύμου Α και κύκλος Krebs), όπως και η οξειδωτική φωσφορυλίωση πραγματοποιούνται στη μιτοχονδριακή μήτρα, όπου βρίσκεται μια μεγάλη ποικιλία ενζύμων.
Η εσωτερική μεμβράνη των μιτοχονδρίων είναι αδιαπέραστη από μικρά ιόντα, αλλά είναι διάσπαρτη από ένζυμα-ιοντικές διαύλους, που συνιστούν μια αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων(electron transport chain, ACT). Αντίθετα, η εξωτερική μεμβράνη διαθέτει σχετικά μεγάλους πόρους και είναι διαπερατή από μόρια μέχρι ΜΒ 10 kDa. Ουσιαστικά η εξωτερική μεμβράνη επιτρέπει την εξισορρόπηση του υγρού του διαμεμβρανικού χώρου με το κυτταρόπλασμα που περιβάλλει τα μιτοχόνδρια, αλλά σε συνδυασμό με τη γεωμετρία των πτυχώσεων, αποτρέπει σε κάποιο βαθμό την άμεση διάχυση του υγρού της περιοχής αυτής στο κυτταρόπλασμα που περιβάλλει τα μιτοχόνδρια.
Ο διαμεμβρανικός χώρος περιέχει: (α) Μεταβολίτες οι οποίοι διαχέονται μέσω της εξωτερικής μεμβράνης. (β) ΑΤΡ που παράγεται στο μιτοχόνδριο. (γ) Ιόντα που αντλούνται από το χώρο της μήτρας, κατά την οξειδωτική φωσφορυλίωση.
'Ενα τυπικό ζωικό κύτταρο περιέχει 1000 έως 2000 μιτοχόνδρια. Το ATP παράγεται με την έμμεση καύση των τροφών που λαμβάνει ένας οργανισμός με το οξυγόνο που λαμβάνει μέσω της αναπνοής. Κάθε ζωντανό κύτταρο περιέχει μιτοχόνδρια και παράγει ATP, κάτι που δεν ισχύει στα νεκρά κύτταρα της εξωτερικής επιδερμίδας και των μαλλιών. Κάποια κύτταρα περιέχουν περισσότερα μιτοχόνδρια, όπως τα μυϊκά κύτταρα λόγω του μηχανικού έργου που εκτελούν. Στα θηλαστικά, τα μιτοχόνδρια καταλαμβάνουν το 15 έως 20% των ηπατικών κυττάρων.
Οι περισσότερες βλάβες του μεταβολισμού εντοπίζονται στα μιτοχόνδρια και στις περιορισμένες ποσότητες διαθέσιμων ενζύμων που μετέχουν σ' αυτόν. Αύξηση των μιτοχονδρίων και των ενζύμων που εμπεριέχονται σ' αυτά βελτιώνουν τον μεταβολισμό και στο αποτέλεσμα αυτό μπορούν να συμβάλουν σημαντικά ήπιες σωματικές ασκήσεις αεροβικής (aerobics). Εδώ θα σταματήσουμε για σήμερα, σημειώνοντας, πως αν τελικά βγείτε για φαγητό...μην παρασυσθείτε απο τα...πρώτα..Φάτε παϊδάκια, και μια καλή σαλάτα..και λίγο κόκκινο κρασί..Σκεφθείτε από πόση ταλαιπωρία θα γλυτώσετε τα...60 τρισεκατομμυρια κύτταρά σας...
