Koliko energije u kojim oblicima i na kojim mjestima imamo?

Zamislimo da sjedimo za stolom na kojem se nalazi čaša puna vode. Podignemo tu čašu. Sada ona ima ima veću potencijalnu energiju u odnosu na stanje dok je stajala na stolu. Sad postavimo dva pitanja: Odakle je došla ta energija? Odakle je došao signal da podignemo čašu?

Odgovor na prvo pitanje je jasan - energija se prije podizanja čaše morala nalaziti u mišiću lakta one ruke koja je podigla čašu.

Odgovor na drugo pitanje je takođe jasan - signal je poslao mozak.

Mozak šalje signal preko neurona koji se proteže kroz kičmu do mišića koji dobija komandu za kontrakciju. Taj signal je električni impuls male snage i kratkog trajanja. Ovo znači da se energija koju mišić trenutno koristi mora nalaziti u nekom obliku kojeg može aktivirati tako signal tako male snage. Energija koju koristi mišić u ovom i svakom drugom slučaju se "krije" u molekulu komplikovagog imena xxxx skraćeno ATP Link na dobar članak: https://biologywise.com/what-is-atp

ATP

Ovaj molekul ima "repić" od tri kiseonik - fosfor podgrupe: plavi molekul fosfora okružen sa 4 molekula kiseonika.

Veza izmedju trećem molekula i ostatka je mjesto gje se "krije" energija koja će na kaju završiti u gore pomenutoj čaši.

Ta veza je vrlo nestabila i takozvana energija aktivacije je veoma mala.Evolucija je našla način da se energija iz veze treće OP grupe u ATP molekulu prenese mišiću koji vrši mehanički rad i tako povećava potencijalnu energju čaše.

ATP molekul se nakon oslobađanja energije raspada na dva nepovezana molekula ADP i OP grupu. Čelija ima mogućnost da u procesu koji se zove Krebsov ciklus transferiše energiju iz glukoze ili masnih kiselina i ponovo spoji ADP + OP u jedinstveni molekul ATP koji ponovo postajr nosilac energije.. Rezultat Krebsovog ciklusa je da se energija koja se "krije" u vezi atoma ugljenika i vodonika u glukozi ili masnim kiselinama depunuje u ATP molekulu u vezi treće OP grupe i ostatka molekula. ATP molekuli su u stvari male baterijice slične litijumovim baterijama u mobilnim telefonima. Kad je potrebno ispuštaju energiju na osnovu komande iz mozga. Kad se svi ATP molekuli raspadnu na ADP i OP baterija je prazna i mora se napuniti energijom inače mišić ne radi baš kao ni telefon sa praznom baterijom. Broj ATP molekula u ćeliji je fiksan i oni se konstantno recikliraju tj. prazne i dopunjavaju, šalju gdje treba, oslobadjaju energiju i vraćaju na dopunjavanje. Taj konačni skup ATP molekula je fosforna punjiva baterijica koja postoji i funkcioniše na isti način u svakoj ćeliji našeg organizma.

Sad znamo u kojem obliku se krije energija u ćelijama- pitanje je sada koliko energije imamo deponovano u organizmu u obliku ATP molekula?

Navedeni člank daje podatak da reakcija pretvaranja 1 mola molekula ATP u ADP oslobadja xxx kolicinu energije.

Podatak naveden na drugom mjestu govori da je ukupna masa ATP molekula oko 350 do 400 grama.

Iako interesantni ovi podaci nam ne govore mnogo.

Zato treba promijeniti pitanje u: koliko napora može energetski pokriti zaliha energije smještena u navedenih 350 grama ATP?

Odgovor je lak: podizanje gore navedene čaše ne izaziva nikakavu promjenu niti osjećaj napora. Znači da se u ATP molekulima nalazilo dovoljno energije za ovu radnju. Sada ustanimo i počnimo sa bržim penjanjem uz stepenice. Nakon svega nekoliko sekundi javlja se ubrzano disanje. To je znak da je utrošena većina energije smještene u ATP i da je počelo njihovo recikliranje u Krebsovom ciklusu koji troši glukozu a za to mu je neophodan kiseonik kojeg iz pluća do zida ćelije transportuje crveno krvno zrnce u molekulu koji se zove hemoglobin.

Ono što znamo iz iskustva je da možemo zaroniti na dah i zaustaviti disanje na 30 - 40 sekundi. Dakle u našem organizmu postoji količina energije zapakovane u ATP molekule dovoljna za manje od minut u stanju mirovanja i svega nekoliko sekundi u stanju kretanja. Ne baš mnogo ali tako je.

Glukoza

Glukoza je je prirodni ugljovodonik kojeg je evolicija stvorila sa namjerom da se u njemu smesti energija koju je biljka zarobila iz sunceve svjetlosti u procesu fotosinteze. Svaka celija na planeti od postanka prvog zivota do danas ima mogucnsot da koristi glukozu kao univerzalni izvor energije. Energija se krije u vezi atoma vodonika sa atoimom ugljenika. Najvaznika funkcija svakog zivog organizma je da tu energiju prebaci na drugo mjesto zavisno od trenutnih potreba. Glukoza se u krebsovom cilkusu raspada na vodu, ugljen dioksid i EGERGIJU koja se konzervira u gore pomenutim molekulima ATP.

U jetri i u mišićima se energija čuva u obliku glukogena - to su ogromni molekuli koji se sastoje od gusto povezanih molekula glukoze. Glukoza se praktično trenutno odvaja od glukogena kada je potrebno da se u Krebsov ciklus dostavi energija potrebna za recikliranje ATP molekula , tj. za punjenje naše vitalne fosforne baterije. Glukoza se u jetru i mišiće smješta nakon obroka koji sadrži glukozu i koristi se kao izvor energije izmedju dva obroka. Jetra snabdijeva sve organe osim mišića i ima kapacitet oko 400 grama glukogena što je dovoljno da pokrije potrebe tih i ostalih organa za energijom u trajanju od 48 sati. Najveći potrošaši te rezervne energije su mozak, bubrezi, srce i imuni sistem tj. sistemi koji rade 24 sata dnevno bez prekida. Naš metabolizam je predviđen za jedan obrok dnevno sa mogućnošću da se ponekad i preskoči jedan dan.

Mišići imaju svoju posebnu rezervu glukogena od oko 400 grama koju ne dijele sa ostalim organima. Svrha toga je da se u slučaju naglo nastale potrebe za intenzivnim kretanjem naprimjer bježanje od gladnog tigra, energija već postoji u mišićima i spremna je za trenutnu potrošnju. Rezerva energije u mišićima omogućava težak i naporan rad u trajanju od više sati izmedju dva obroka. Pri tome se ATP molekuli konstantno recikliraju a glukoza se troši u Krebsovom ciklusu i pretvara u vodu i ugljen dioksid. Ovde se vidi razlika u gustini pakovanje energije: ista masa ATP molekula od 400 grama je dovoljna za svega nekoliko sekundi dok je 400 grama glukoze dovoljno za višesatni naporan rad ili mirvanje bez obroka u trajanju od 48 sati. Vašna razlika je u tome što je za oslobđanje energije iz glukoze potreban kiseonik i taj proces traje nekoliko sekundi. Kod ATP molekula proces je trenutan i bez potrebe za kiseonikom. Ovako organizovana rezerva energije je u stvari evoluciono prilagođavanje ciklusu dan'noć planete Zemlje.Ciklus je svitanje lovi obrok mrak i čekanje slijedećag na

Ostalo

+++

Insulin

Insulin je signalni molekul. Zadatak mu je da "javi" celijama da se u njihovoj blizini nalaze molekuli glukoze nosioci dragocjene energije

Svaka celija ima na svojoj membrani receptor za insulin koji u kontaktu sa insulinom mijenja svoje stanje iz pasivnog u aktivni enzim na unutrasnjoj stranu membrane

Da bi se bas taj receptor aktivirao potrebna je neka minimalna kolicina energije koju u sebi nosi sam insulin.

Ta energije se pakuje u mulekul insulina tokom tri faze njegeove proizvodnje unutar specjalizovanih celija u penkreasu.

Na slijedecoj sluici se vide tri faze proizvodnje insulina. U njima se lanac aminokiselina savija kao opruga koja u tom prisilno savijenom stanju u sebi deponuje energiju

Gotovi proizvod se sastoji od 51 amino kiseline koje se drze u prisilno savijenom obliku slicno opruzu pomocu S-S veza prikazanih na slijedecoj slici

Nakon sto insulin bude prihvacen od insulin receptora ove S-S veze se kidaju i proteinski niz se ispravlja i predeju svoju energiju receptoru koji je koristi za pocetak enzimatskih reakcija unutar celije

Znaci da je hormon insulina signalni molekul koji javlja unutrsnjosti celije da je na spoljasnosti prisutna glukoza i on je ujedno i prenosnik energije neophodne za enzimatsku funkciju receptora sa unutrasnjue strane celijske membrane

Vitamin D

Vitamin D enegetski kofaktor za mnoge enzimatske reakcije Za razliku od insulina D Vitamin nema signalnu funkciju i on je samoprenosnik energije

D vitamin se proizvodi na samom kraju lanca proizvodnje holesterola koji je molekul sa najduzim procesom prouzvodnje - oko 40 koraka je potrebno da se proizvede holesterol. To govori koliko je D vitamin vazan za normalno funkvcionisanje organizma

Energiju koja ce se smjesti i u molekul vitamina D organizam kupi iz kože koja je izložena sunčevoj svjetlosti velikog intenziteta Tada se desava nesto slicno kao tokom fotosinteze u biljkama - molekul XXXXX pod dejstvom sunceve infracrvene svjetlosti rezonantno vibrira i kupi energiju iz fotona u vezi XXXX POTREBNA SLIKA

Uloga vitamina C

Vitamin C nije prenosnik energije ali ima ekstra vaznu ulogu u regulaciji tokova energije posebno onih neželjenih tokova energije.

Kada elektronski transportni lanac u mitohondriji iz bilo kojeg razloga ne može da primi elektrone koje lansira Krebsov ciklus oni se vracaju na ulaz tog lanca prije nego sto su predali energiju protonu u medjumembranskom prostoru mitohondrije stvaraju neregularne molekule unutar mitohondrije koji se sastoje od vodonika i kiseonika

To su tzv slobodni radikali tj jako reaktivni energetski neizbalansirani molekuli koji se haoticno vezuju za susjedne molekule i tako ih ostete.

Molekul slobondog radikala ima jedan elektron manjka u zadnjoj orbiti a antioksidant ima jedan viska koji pounjava "rupu"u molekulu slobodnog radikala i tako ga neutralise

Hemikalija hidrogen peroksid se koristi za ćišćenje i vrlo je efikasna u tome je u stvari slobodni radikal kojeg stvara mitohodrija.

Evolucija je taj problem djelimično riješila pomocu vitamina C. Taj molekul je izuzetno visoko energentan jer ima jedan elektron viska u spoljnoj orbiti.

Znaci vitamin C je "lanser" energije koja predaje slobodnom radikalu i na taj nacin ga neutralizuje. Zbog toga je vitamin C naj-jači prirodni antioksidant

Kada se dodirnu elektronski omotači slobodnog radikala i C vitamina dolazi do izjedačenja nivoa energije u tom zajedničkom oblaku tj do rasta entropije energije u skladu sa drugim zakonom termodinamike

Interesantno to da je ljudska vrsta praktično jedina koja ne stvara vitamin C nego mora da ga unese kroz hranu. U nekom davnom vremenu nasi pretci su mogli da sami sintetisu c vitamin ali su tokom evolucije izgubili tu sposobnost

Cinjenica da je taj gubitak te sposobnosti prošao filter evolucije znaci da je proizvodnja C vitamina "skupa" aktivnost tj da je proizvodnja C vitamina energetski zahtijevan proces

link o free radicals https://med.libretexts.org/Courses/Metropolitan_State_University_of_Denver/Introduction_to_Nutrition_(Diker)/08%3A_Nutrients_Important_as_Antioxidants/8.01%3A_Generation_of_Free_Radicals_in_the_Body#:~:text=During%20SOD-mediated%20enzymatic%20catalysis%2C%20two%20superoxides%20are%20converted,reactive%20than%20some%20other%20free%20radicals%20%28e.g.%2C%20superoxide%29.