Ко то тамо дише?


Увек ми је било необично откриће да моји ђаци у школи (или ван ње) најпре науче како се покрећу аутомобили, а тек касније (а неки ни тада :)) како се покрећу они сами. Односно, да будем прецизнији, одакле енергија и аутомобилима и нама да бисмо се покренули?

Сви већ знају да у аутомобил мора да се сипа гориво које се онда сагорева, а уз присуство кисеоника (јер без овог гаса тешко да ће да гори било шта). То се дешава у мотору који је и добио назив – са унутрашњим сагоревањем. Сагоревањем тог горива, аутомобил добија енергију да се покреће. То би могло да се представи хемијском једначином:

Изабрао сам метан, чијим сагоревањем такође добијамо енергију за многе делатности. Сагоревање бензина би ми већ био проблем (да га прикажем), јер је бензин смеша различитих супстанци.

Као што може да се види из једначине, производи су угљен-диоксид и вода. И оно што се не види, а што јесте најважније – енергија за покретање.

Овакав сличан процес се дешава и у нама. Ми нећемо у себе сипати бензин, наравно (јер бисмо се отровали), већ ћемо унети храну. Храна је наше гориво. И сагорева се уз помоћ кисеоника који удишемо (између осталих гасова, али само кисеоник заиста и користимо). Ово сагоревање се врши у свакој ћелији и то у органелама које се називају митохондрије.

Митохондрије су врло препознатљиве због дупле мембране, од којих је унутрашња прилично наборана. Наборана је из истог разлога због кога ендоплазматична мрежа изгледа како изгледа; да би се повећала површина (уосталом, „развуците“ је у мислима и упоредите колико је она заиста дугачка). У овом случају да би се сместило што више ензима, биолошких катализатора.

И ово је могуће приказати путем хемијске једначине:

За гориво, односно храну, искористио сам шећер глукозу.

И овде су производи сагоревања угљен-диоксид и вода. И наравно, енергија која нас покреће (без обзира шта причали у рекламама :)).

Дакле, на врло сличан начин добијамо енергију као и аутомобили. Да ли то значи да аутомобили дишу и да су они живи? Не. 🙂 Да би били живи, морали би да имају све одлике живих бића, па тако и да расту и да се развијају. Аутомобили то не раде, мада сам убеђен да би поједини власници (мањих) модела жарко желели да је то другачије. 🙂

Вратимо се у прошлост, за око чеитири милијарде година. Тада је, кажу научници, постојао живот. Међутим, атмосфера је била таква да бисмо се ми сигурно или угушили или отровали; исход би у оба случаја био исти. У њој није било кисеоника, што значи да тадашњи (микро)организми нису дисали. Морали су да пронађу друге начине како да дођу до енергије. Тада су неке ћелије почеле да фотосинтетишу. Процес фотосинтезе је мање-више обрнут од процеса дисања и ако поново погледате хемијску реакцију и у мислима је обрнете, оно што је био производ, сада је полазна супстанца. И обратно. То значи да је у атмосфери у све већој мери почео да се јавља кисеоник. За тадашње (микро)организме, кисеоник, као веома реактиван гас, био је смртоносан отров. Могли бисмо рећи, чак загађивач! 🙂 Зато су се неки од њих повукли у муљ где је било мало или нимало кисеоника. Ипак, други су се прилагодили тако што су почели да га користе. Данас, већина живих бића то чини.

Већина? Зар не сви? Не. 🙂 Постоје тзв. анаеробни организми, који користе енергију без да узимају кисеоник. Један од њих је квасац врсте Saccharomyces cerevisiae.

То је тај квасац. Као и сви други квасци, једноћелијски је (овде их је неколико), микроскопски ситан и припада царству гљива.

Како они то раде? Уз помоћ ензима. Ензима у живим бићима има разних, јер су задужени за разне хемијске реакције. Не може сваки да учествује у свакој. Међутим, без обзира који ензим је у питању, сви имају нешто заједничко; убрзавају хемијске реакције. При томе се сами не мењају. То можда на први поглед не изгледа значајно, тим пре што би се све те хемијске реакције одвијале и да нема ензима. У том случају, биле би толико споре, да напросто не бисмо имали времена да сачекамо да добијемо потребну енергију и – умрли бисмо.

И процес који овај квасац уме да ради може да се представи једначином:

Нема кисеоника, а и производи се разликују.

Уколико нисте препознали једињење које смо добили (уз угљен-диоксид), да вам кажем да је то алкохол етанол. Да, да, исти онај алкохол који користимо у производњи пића. Ми смо наравно, овај процес већ успешно искористили. У нашој земљи се некако најрадије производи ракија и усавршили смо процес да је правимо од различитог воћа (чији плодови садрже неопходни шећер), а које опет успева на нашем поднебљу, попут крушке, кајсије и шљиве. Од недавно, у војвођанском месту Буђановци производи се и ракија од воћа које код нас успева само у ботаничким баштама; од банане. Ова ракија је шаљиво названа мајмуновача, по аналогији са шљивовачом и крушковачом. Да ли ће ова ракија бити вест која ће досадити за три дана или почетак једног доброг пословног подухвата, показаће време, али само да знате да производња алкохолног пића, чак и овако егзотичног, није људско откриће. За њега знају и животиње у савани, на пример. Оне ипак, чекају да тај процес отпочне природно. 🙂

Овај процес се назива алкохолно врење. Међутим, то није једини начин дисања без кисеоника. Други начин је млечно-киселинско врење. Као што сам назив указује, тако може да се добије кисело млеко. Да, то значи да смо и тај процес искористили. У овом случају, главне и одговорне су неке врсте бактерија. И у овом случају, не добија се алкохол, већ млечна киселина. По њој је и цео процес добио назив.

Овакве бактерије нам киселе млеко. 🙂

Зашто се већина живих бића „одлучила“ да за дисање ипак користи кисеоник? Зар не би било практичније да га не користимо? У том случају се не бисмо угушили у ситуацијама када нам фали, а довољно је да нам фали јако кратак период времена, тек пар минута. Чини се да су поменути квасац и бактерије љубитељи млека у предности. Нису. 🙂 Наиме, на овај начин се добија много мање енергије него дисањем уз помоћ кисеоника. Зашто? Најједноставније речено, зато што процес који, на пример, има алкохол етанол као производ није завршен. Алкохол иначе гори уз помоћ кисеоника дајући угљен-диоксид и воду, што значи да би такав процес могао да иде до краја (ипак у пракси то баш није тако, али добро). С обзиром да није довршен, не можемо очекивати ни онолику количину енергије као да јесте. Отприлике, као када бисте донели делимично урађен домаћи задатак из биологије и потпуно завршен. Нећете у оба случаја добити исту оцену. 🙂

Гори!

Неки анаеробни организми су зато чак повремено аеробни, што значи да могу да удишу кисеоник. Занимљиво је да постоје и обратне ситуације; неке аеробне ћелије могу да постану анаеробне. И то чак ближе него што мислите; наше мишићне ћелије. При великим напорима, наше мишићне ћелије, када више не могу у толикој мери да створе енергију сагоревањем хране уз помоћ кисеоника, прелазе да је стварају онако како могу – без кисеоника. Производ таквог дисања је – млечна киселина. Међутим, ово „кисело млеко“ је за наше ћелије штетно и чини да оне остану у стању грча. Зато сутрадан и имамо упалу мишића.

У вези са тим, препоручујем један божанствен текст који показује и да биологије има свуда, па и у спорту. 🙂 У овом тексту ћете добити одговоре на питања зашто нам се мишићи упале, како то спречити и како излечити:

Спортска биохемија на В92

Уживајте у читању, али и у физичким вежбама и вратите се касније на овај блог. 🙂

Advertisements