Związek między kaloriami a oddychaniem komórkowym

Dziwnie jest myśleć o oddychającej komórce twojego ciała, ale kiedy każda pojedyncza komórka zamienia jedzenie w energię, to właśnie robi. Twoja krew przenosi glukozę i tlen do każdej komórki w twoim ciele. Komórka „wdycha” cukier i tlen oraz „wydycha” dwutlenek węgla i wodę, wysyłając te dwa produkty uboczne do płuc i nerek, gdzie są wydalane. Pozostała cząsteczka – trifosforan adenozyny lub ATP – to energia, która napędza całą aktywność komórkową, a co za tym idzie, każdy Twój ruch.

Kiedy przyjmujesz kalorie, twoje ciało za pomocą insuliny przekształca tę energię w glukozę i transportuje ją przez krwioobieg. Cząsteczka glukozy przechodzi przez ściany komórkowe i jest przekształcana w kwas pirogronowy w cytoplazmie, ciele komórki zawartym w błonie. W wyniku tej reakcji powstają tylko dwie cząsteczki ATP, ale kwas pirogronowy jest następnie przesyłany do mitochondrium, elektrowni komórki, w celu dalszego przetwarzania.

Dwie cząsteczki kwasu pirogronowego są przekształcane w acetylo-CoA w mitochondrium przed rozpoczęciem cyklu Krebsa. Mitochondrium za pomocą wolnych atomów tlenu przetwarza acetylo-CoA na produkty odpadowe CO2 i cukier. W wyniku tego procesu powstają jeszcze cztery cząsteczki ATP, a CO2 jest „wydychany” przez ścianę komórkową. Elektrony z pozbawionych atomów wodoru przechodzą przez ciąg transportu elektronów, co powoduje największe spłata energii w procesie oddychania komórkowego lub 32 kolejne cząsteczki ATP, wszystkie z jednej cząsteczki glukoza.

Synteza ATP zachodzi 24 godziny na dobę, każdego dnia twojego życia. Spożywane przez Ciebie kalorie tylko pośrednio dostarczają organizmowi potrzebnej energii. W rzeczywistości dostarczają energii do wytworzenia wysokoenergetycznych wiązań cząsteczki ATP, która następnie zapewnia moc mięśniom i energię odpowiedziom elektrochemicznym mózgu. Kiedy przyjmujesz mniej kalorii niż potrzebujesz w danym dniu do działania tych systemów, ciało zamienia się w zapasy tłuszczu, oraz, w mniejszym stopniu, białko z istniejących mięśni, aby przekształcić związki węgla w ATP przez komórkę oddychanie.

Tlen jest toksyczny dla cząsteczek biologicznych i materiału komórkowego. Biolodzy nazywają to „paradoksem tlenowym”, ponieważ nie możesz bez niego żyć, ale ostatecznie uszkadza komórki, jednocześnie utrzymując cię przy życiu. Cząsteczki tlenu wykorzystywane w produkcji ATP w mitochondriach wytwarzają wolne rodniki, czyli niezwiązane elektrony. Te elektrony przedzierają się przez ściany komórkowe i ostatecznie zużywają fabrykę energii komórki. Według Life Extension Magazine ten „stres oksydacyjny” zaburza podział komórek, co może skutkować zmasowaniem nieuczciwych, zmutowanych komórek, tworząc guzy.

Przez dziesięciolecia badania na gryzoniach wykazały niezbicie, że ograniczenie kalorii radykalnie wydłuża oczekiwaną długość życia. Proces, dzięki któremu to się dzieje, wymyka się badaczom, a próby mające na celu wpływ na ludzką długowieczność były niejednoznaczne. Badanie przeprowadzone w marcu 2007 r. przez Anthony'ego E. Civitarese'a i wsp., opublikowane w czasopiśmie PLoS Medicine, wykazało korelację między ograniczoną ilością kalorii a zdrowiem komórkowym. Naukowcy doszli do wniosku, że ograniczenie kalorii, nawet krótkoterminowe, spowodowało wydajniejsze mitochondria reakcje podczas oddychania komórkowego, które obniżyły stres oksydacyjny i ujawniły wymierne redukcje DNA uszkodzić.