Novorodencov zohrieva skrat v mitochondriách

Autor: Tomáš Paulech | 22.5.2014 o 18:42 | (upravené 22.5.2014 o 19:57) Karma článku: 11,67 | Prečítané:  5918x

Keď príde bábätko na svet, je bezbranné voči nástrahám okolitého prostredia. Okrem iného ho môže trápiť aj chlad. Kým sa naučí vyrábať si teplo svalmi, má vo svojom telíčku dômyselný systém tvorby tepla – hnedý tuk. Teplo v ňom vzniká ozaj čudesným spôsobom – skratovaním mitochondrií. 

Tuk je v našej civilizácii nenávidený, lebo ho v telách máme priveľa. Často vlastným zavinením omnoho viac ako 20% telesnej hmotnosti, čo by bolo primerané. My, dospelí, si nezapneme poriadne gombík na šatách kvôli tzv. bielemu tuku. Jeho funkciou je tepelná izolácia, ukladanie energie, ale aj tvarovanie a ochrana tela. Mláďatá cicavcov, vrátane ľudí, sú vybavené aj celkom iným typom tukových buniek - hnedým tukom. Tvorí asi 5% ich hmotnosti a obaľuje kľúčové orgány (napr. obličky), pričom centrálna zásoba sa nachádza medzi lopatkami a na krku. Hnedú farbu tomuto tkanivu dávajú tzv. cytochrómy, nachádzajúce sa v membránach mitochondrií. Sú to bielkoviny obsahujúce atómy železa (podobne ako hemoglobín). Tento tuk je celkom inej povahy ako biely a má špeciálne určenie – vytvárať teplo.

Mláďa ešte nie je schopné tzv.svalovej termogenézy, teda vytvárať teplo trasom svalových vlákien. Všetci to poznáme ako „drkotanie zubami“ a triašku po tele, keď nám je chladno. Hnedý tuk vytvára teplo na inom princípe – bez triašky.

V nedávnom článku sme hovorili o tom, že mitochondrie sú malé „orgány“ bunky, ktoré vykonávajú skutočné dýchanie kyslíka a generujú neuveriteľným rotačným motorom energetickú menu života – molekuly ATP. Ak to veľmi krátko zhrnieme, tak najprv sú v mitochondriách protóny pomerne zložitým procesom vytlačené na vonkajšiu stranu membrán, vytvára sa tak ich zvýšená koncentrácia (gradient) a radi by sa dostali opäť na druhú stranu. Môžu tak ale urobiť výlučne cez špeciálne molekulárne turbíny zvané ATPsyntázy. Ich otáčaním sa generuje energia pre život organizmu vo forme molekuly ATP. Mitochondrií má každá bunka tela stovky až tisíce a každá mitochondria má mnoho „turbín“, takže dokopy poháňajú celé telo.

V bunke hnedého tuku sa nachádza oveľa viac mitochondrií, ako v bežnej bunke a na tvorbu tepla sa využíva rafinovaná adaptácia rovnakého princípu, aký je popísaný vyššie. Protóny sú v týchto mitochondriách tiež vytlačené na vonkajšok membrán, ale namiesto toho,  aby sa drali cez zložitú ATP syntázu, ktorá ich núti pracovať v prospech bunky, môžu hromadne a rýchlo prejsť cez membránu vďaka špeciálnej bielkovine, ktorá je len v mitochondriách hnedého tuku a volá sa príznačne Thermogenin (inak aj UCP1).

Vďaka kanálom z Thermogeninu je teda elektrický prúd protónov doslova skratovaný bez prechodu cez odpor (ATP syntázu). Je to úplne rovnaké, ako skrat v elektrických obvodoch, kedy prúd nejde cez spotrebič, ale sa priamo vyskratuje voči zemi, alebo nulovému vodiču. Podobné s elektrickým skratom je aj to, že sa pri tomto procese vytvára značné množstvo tepla, čo je ale v tomto prípade veľmi dôležité. Tvorba tepla je predsa hlavnou funkciou hnedého tuku. Hnedý tuk je bohato prekrvený a vďaka tomu sa vytvárané teplo rýchlo šíri organizmom a zahrieva ho.

Evolúcia netušila, že raz budú existovať dupačky Benetton a perinky Jacadi. Vyzbrojila nás preto na prvé týždne života takýmto dodatočným vyhrievaním. S rastom organizmu sa hnedý tuk vytráca a do dospelosti zostanú už len maličké ložiská. Dostatok tepla totiž vytvára samotný bunkový metabolizmus a v prípade potreby aj svalová triaška.

Poznámky:

  1. Hnedý tuk využívajú nielen mláďatá, ale aj malé cicavce (napr. hlodavce), ktoré relatívne rýchlo strácajú telesné teplo. Dôležitý je tiež pre druhy upadajúce do „zimného spánku“, teda hibernácie. Hnedý tuk ich chráni pred podchladením pri znížení metabolizmu.
  2. V roku 1998 zaznel návrh na využitie tohto poznatku pri boji s obezitou. Energia z nadmerne prijímanej potravy by sa nepremenila na ATP, a následne pri jeho nadbytku na biely tuk, ale by bola „vyskratovaná“ na čisté teplo bez ukladania pneumatík okolo pása. Bolo by to pohodlné, stačí zmodifikovať časť mitochondrií. Ani behať či plávať netreba a budete sa potiť ako v saune. Našťastie sa takáto „diéta“ do praxe nepresadila. 
  3. Gén UCP1 zodpovedný za výrobu 307 aminokyselín dlhej bielkoviny Thermogeninu sa nachádza na ľudskom chromozóme 4 a má dĺžku asi 12.000 písmen DNA. Pôvodom je tento gén mitochondriálny, čo znamená, že sme ho do svojich chromozómov prebrali z DNA mitochondrií (majú vlastnú DNA, lebo pradávno to boli samostatne žijúce baktérie). Gény z mitochondrií sa celé epochy presúvali postupne do jadrovej DNA našich buniek a definícia týchto génov sa tak nemusí nachádzať v tisíckach mitochondrií, stačí v 2 kópiách v našich chromozómoch.

 

Ďalšie čítanie:

Kvantová mechanika dýchaniaO tom, ako prebieha skutočné dychanie v hĺbke našich buniek
Uväznená mitochondria a zrod komplexného životaO tom, ako sa voľne žijúce baktérie (archea) ocitli na hosťovaní v našich bunkách a zmenili sa na životne dôležité mitochondrie.
Nick Lane - Vývoj života

Inšpiráciu k tomuto článku som našiel v tejto skvelej knihe.

 

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

EKONOMIKA

Učiteľ, ktorý sa rád hral. Ako sa Milan Reindl stal dizajnérom Lego Technic

Nevyštudoval techniku ani dizajn. Napriek tomu sa stal jedným z jedenástich dizajnérov Lego Technic. Len vďaka tomu, že si rád z lega skladal veci, na ktoré nemal návod.

DOMOV

Smer chce byť politicky nekorektný aj robiť poriadky v osadách

Novými podpredsedami sú Blanár a Žiga.

SVET

Výbuchy pri štadióne v Istanbule zabili najmenej 13 ľudí

K explóziám došlo hodinu po zápase medzi Besiktasom a Bursasporom.


Už ste čítali?