Kontekst:
Jesteś elektryczną maszyną, która do wszystkich czynności życiowych wykorzystuje energię. Ilość tej energii da się policzyć, zaś sam organizm możemy śmiało rozpatrywać jako maszynę o mierzalnym zużyciu energii. Mitochondria są kluczowe w wytwarzaniu tej energii z pożywienia.
Ciekawe fakty:
- Organizm człowieka w stanie spoczynku ma zapotrzebowanie na energię jak duża tradycyjna żarówka – 100 Wat.
- W ciągu roku zużywamy do życia ok. 1000 kWh energii. Dużo czy mało?
- Najbardziej żarłoczny na energię organ człowieka to… nie, nie serce. I nie mózg!
Główna treść:
Potrzebujemy energii. Żeby żyć. Żeby oddychać, uśmiechać się, rzucić kamieniem w samochód bliźniego, pomóc mu przejść przez jezdnię. Potrzebujemy jej żeby mieć dzieci i je wychowywać. Żeby projektować mosty, samoloty, komputery i systemy społeczne. Potrzebujemy jej żeby pracować, odczuwać, myśleć, poruszać się. Ile energii potrzebuje “maszyna” jaką jest ludzki organizm i na co ją zużywa?
W stanie spoczynku potrzebujemy na bieżąco ok 100 Wat energii. Tyle co tradycyjna żarówka, taka mocno świecąca. 10 razy mniej niż niewielka farelka. Tak niewielka ilość energii wystarcza organizmowi na wszystko, czego trzeba bez specjalnego wysiłku. To zużycie rozkłada się w następujący sposób:
Zapotrzebowanie energetyczne organów ciała w stanie snu:
| Organ | Pobór energii (W) | Zużycie tlenu (mL/min) | Procentowo: |
| Wątroba i śledziona | 23 | 67 | 27 |
| Mózg | 16 | 47 | 19 |
| Mięśnie | 15 | 45 | 18 |
| Nerki | 9 | 26 | 10 |
| Serce | 6 | 17 | 7 |
| Pozostałe | 16 | 48 | 19 |
| Razem | 85 W | 250 mL/min | 100% |
Okazuje się, że to nie serce potrzebuje najwięcej energii i nawet nie mózg jest największym żarłokiem w tej dziedzinie, co często sugeruje “powszechna wiedza”. To wątroba! Wątroba i śledziona. To rzuca pewne światło na wagę i rolę tego organu w naszym organizmie. To jest główna fabryka metaboliczna, główna oczyszczalnia zabrudzeń i toksyn. To też główna ofiara alkoholu, słodyczy i temu podobnych.
Ile energii potrzebujemy i wykorzystujemy w trakcie rozmaitych aktywności?
| Aktywność | Zużycie energii [W] | Zużycie tlenu w [ l O2/min] |
| Sen | 83 | 0.24 |
| Siedzenie w spoczynku | 120 | 0.34 |
| Stoimy | 125 | 0.36 |
| Praca siedząca (szkoła, biuro) | 210 | 0.60 |
| Marsz (5 km/h) | 280 | 0.80 |
| Rower (13–18 km/h) | 400 | 1.14 |
| Drżenie mięśni z zimna | 425 | 1.21 |
| Gra w tenisa | 440 | 1.26 |
| Pływanie żabką | 475 | 1.36 |
| Łyżwy (14.5 km/h) | 545 | 1.56 |
| W górę po schodach (116/min) | 685 | 1.96 |
| Rower (21 km/h) | 700 | 2.00 |
| Bieg terenowy | 740 | 2.12 |
| Koszykówka | 800 | 2.28 |
| Zawodowy kolarz na finiszu | 1855 | 5.30 |
| Sprinter | 2415 | 6.90 |
Dwa silniki organizmu
Powstaje pytanie jak organizm może generować tak różne wielkości energii? Otóż, generalnie nie może, chyba, że przez krótki okres. Na takie krótkie okresy włącza poza mitochondrialny system produkcji energii, ale ma swój koszt.
Każda komórka ma do dyspozycji dwie ścieżki, dwa sposoby, dwa silniki produkujące energię:
- stary smrodziarz: niesamowitej mocy ale jeszcze większej żarłoczności -> proces fermentacji beztlenowej
- nowoczesny eko: fantastycznie oszczędny, jednak o ograniczonej mocy -> proces spalania w mitochondriach
Gdy zapotrzebowanie na energię przez organizm przekracza możliwości nowoczesnego eko silnika, jakim jest proces utleniania w mitochondriach, to komórki włączają starego smrodziarza. Ten paląc 20 x więcej paliwa, na jednostkę uzyskiwanej mocy, dostarcza jej jednak niemal bez ograniczeń. Jakie ma to skutki? A to trzeba spróbować sprintu na kilometr. Nie da się. Nawet po krótkich dystansach mięśnie po prostu bolą. “Stary smrodziarz” zasmradza po prostu organizm wydechami ze swojej rury wydechowej. Sieje zakwaszenie, wolne rodniki itd. Za to mitochondria są naszym silnikiem eko, pracującym jak zegarek, precyzyjnie i efektywnie żonglującym pojedynczymi cząstkami elementarnymi, w celu uzyskania z nich energii dla reszty organizmu.
Uniwersalne baterie
Organizm (nie tylko ludzki) przesyła i wykorzystuje energię w postaci małych “naładowanych baterii” – ATP. W stanie nienaładowanym nazywają się ADP i trzeba takiej cząstce “wbić” dodatkowy jon fosforanowy (P to fosfor), że z D (difosforan) uzyskać T (trifosforan). Tym przybijaniem – to naprawdę mechaniczne działanie, zajmuje się najpiękniejsza i najmniejsza maszyna we wszechświecie, a mianowicie syntaza STP. To tak naprawdę mechaniczny młot obrotowy, zamontowany w wewnętrznej błonie mitochondrium, nieustannie przyłączający jony fosforanowe do “nienaładowanych baterii” – ADP.
Takich “mechanicznych młotów obrotowych” ładujących jonami fosforanowymi ADP do postaci ATP, w jednym mitochondrium potrafi być 10 000. Ile takich bateryjek, cząstek ATP mitochondria produkują dziennie? Otóż, mierząc wagę tych produkowanych w czasie doby ATP, jest to… 85 kilogramów. Serio. Mitochondria człowieka przerabiają dziennie ilość ADP na ATP o wadze całego organizmu człowieka! Czy jesteśmy w stanie dostrzec teraz jak niesamowite procesy w nas zachodzą? Dzień w dzień? Niezależnie od tego czy szlusujemy na nartach, czy pociągamy łyk… e…. kefiru. Czy zapatrzyliśmy się właśnie, w oczy dziecka, w iskry lecące z ogniska, czy może po prostu pracujemy, bo nic się samo nie zrobi.
Sumując – jesteśmy – w sensie energetycznym – maszynami zużywającymi energię. Nasze zapotrzebowanie na moc w stanie relaksu to ledwie 100 Watów, jedna żarówka, co znaczy, że taki duży człowiek, musi być świetnie skonstruowaną maszyną. Energię uzyskujemy z jedzenia. Gównie wskutek ładowania baterii (ADP -> ATP) przez mitochondria. W zapasie mamy mechanizm gwałtownej, ale zanieczyszczającej organizm produkcji energii poza mitochondriami. Sam proces metabolizmu jest niesłychanie intensywny i żeby dostarczyć moc ok 100 Watów przez 24 godziny, organizm musi przetworzyć mini baterie o wadze jak on sam. Dzieje się to wszystko po cichu, w ukryciu, nie budząc na co dzień naszego podziwu ani zachwytu. Bo… czy jest nad czym? Oto jest pytanie…