הקשר בין קלוריות לנשימה סלולרית

מוזר לחשוב על תא בגופך הנושם, אך כאשר כל תא בודד ממיר מזון לאנרגיה, זה מה שהוא עושה. הדם שלך מביא גלוקוז וחמצן לכל תא בגופך. התא "שואף" את הסוכר והחמצן ו"נשאף "פחמן דו חמצני ומים, ושולח את שני תוצרי הלוואי האלה לריאות ולכליות שם הם גורשים. המולקולה שנותרה - אדנוזין טריפוספט, או ATP - היא האנרגיה שמניעה את כל הפעילות הסלולרית, ובהרחבה, כל מהלך שתבצע.

כשאתה לוקח קלוריות, הגוף שלך, בעזרת אינסולין, ממיר את האנרגיה הזו לגלוקוז ומעביר אותה דרך זרם הדם. מולקולת הגלוקוז עוברת דרך דפנות התא ומומרה לחומצה פירובית בציטופלזמה, גוף התא הכלול בתוך הקרום. רק שתי מולקולות של ATP נובעות מתגובה זו, אך חומצת הפירוביות נשלחת למיטוכונדריון, תחנת הכוח של התא, לעיבוד נוסף.

שתי מולקולות החומצה הפירוביות מומרות לאצטיל CoA בתוך המיטוכונדריון לפני שהן מתחילות את מחזור קרבס. המיטוכונדריון, בעזרת אטומי חמצן חופשיים, מעבד אצטיל CoA לתוצרי פסולת CO2 וסוכר. ארבע מולקולות נוספות של ATP נובעות מתהליך זה, וה- CO2 "נשוף" דרך דופן התא. האלקטרונים מאטומי המימן המופשטים עוברים ברכבת הובלת האלקטרונים וכתוצאה מכך הגדולים ביותר התמורה האנרגטית של תהליך הנשימה התאית, או 32 מולקולות נוספות של ATP, כולן רק מהמולקולה האחת של גלוקוז.

סינתזת ATP מתרחשת 24 שעות ביממה, בכל יום בחייכם. הקלוריות שאתם צורכים רק בעקיפין מספקות לגופכם את האנרגיה שהוא זקוק לה. הם למעשה מספקים את האנרגיה לייצר קשרים בעלי אנרגיה גבוהה של מולקולת ה- ATP המספקת אז כוח לשרירים ואנרגיה לתגובות אלקטרוכימיות במוח. כשאתה לוקח פחות קלוריות ממה שאתה צריך ביום נתון להפעלת מערכות אלו, הגוף פונה למאגרי שומן, ובמידה פחותה של חלבון מהשריר הקיים, להמיר תרכובות פחמן ל- ATP דרך התא נשימה.

חמצן רעיל למולקולות ביולוגיות ולחומר תאי. ביולוגים מכנים זאת "פרדוקס החמצן" מכיוון שאתה לא יכול לחיות בלעדיו, אך בסופו של דבר הוא פוגע בתאים בזמן שהוא מחזיק אותך בחיים. מולקולות חמצן המשמשות לייצור ATP במיטוכונדריה מייצרות רדיקלים חופשיים, או אלקטרונים לא מאוגדים. אלקטרונים אלה נקרעים דרך קירות התא ובסופו של דבר נשחקים את מפעל האנרגיה של התא. "מתח חמצוני" זה מפריע לחלוקת התאים שעלולה לגרום לתאים סוררים ומוטציה המצטברים יחד ליצירת גידולים, על פי מגזין Life Extension.

במשך עשרות שנים, מחקרים על מכרסמים הראו סופית כי הגבלת קלוריות מאריכה באופן דרמטי את תוחלת החיים. התהליך שבו זה קורה התחמק מחוקרים, וניסויים שחיפשו את ההשפעה על אורך החיים האנושי לא היו חד משמעיים. מחקר שנערך במרץ 2007 על ידי אנתוני E Civitarese, et al, שפורסם בכתב העת PLoS Medicine, הוכיח מתאם בין קלוריות מוגבלות לבריאות התא. החוקרים הגיעו למסקנה כי הגבלת קלוריות, אפילו לטווח קצר, הביאה למיטוכונדריה יעילה יותר תגובות במהלך הנשימה התאית, שהורידו מתח חמצוני וחשפו ירידות מדידות ב- DNA נֵזֶק.