30.1.2013 Solujen Metabolia

Dosentti Nina Peitsaro Helsingin yliopiston biolääketieteen osastolta luennoi meille 30.1. aiheesta solujen metabolia.Kaikeksi onneksi olin edellisessä soluelimiä käsitelleessä lukupiirissä perehtynyt aiheeseen jonkin verran, joten monimutkaiset aineenvaihdunnan reaktiot eivät tulleet täysin uutena asiana. Toki lukio-opinnoissakin oli käyty läpi anaboliset (syntetisoivat) ja kataboliset (hajottavat) reaktiot, maitohappokäyminen, sitruunahappokierto, glykolyysi ja mitokondrio, mutta nyt aiheita selitettiin paljon kemiallisesti tarkemmin.

Tuttua tietoa oli glykolyysissä hajotetun glukoosin hyödyntäminen aerobisissa tai anerobisissa oloissa, mutta kyseisen välituotteen nimi, pyruvaatti, oli minulle entuudestaan tuntematon. Hapettomissa, eli anaerobisissa oloissa tapahtuva maitohappokäyminen oli jäänyt hyvin mieleen lukioajoilta: Muistan, millainen ahaa-elämys oli aikoinaan oppia, mitä urheilun jälkeinen “hapoilla” oleminen todellisuudessa tarkoittaa. Tuollainen tilanne, jossa monimutkainen tieteellinen ilmiö äkillisesti loksahtaa arkitodellisuuden kokemukseen on aina silmiäavartava.

Lukiosta mieleen oli jäänyt myös, että aerobisissa oloissa, eli kun happea on saatavilla, katabolian tuotteet käsitellään sitruunahappokierrossa (Krebsin kierrossa), jossa vapautuu hiilidioksidia, ja lopputuotteena syntyy solun energianlähteenä käytettävää ATP:tä. Lukiossa kuitenkin oltiin käsitelty lähinnä vain hiilihydraattien kataboliaa, joten rasvahappoja hajottava beta-oksidisaatio tuli ainakin minulle uutena asiana. En ollut myöskään ennen täysin ymmärtänyt, että sitruunahappokierto tosiaan on kierto, eli siinä tapahtuu sekä katabolisia että anabolisia reaktioita, jotka vuorotellen lisäävät ja kuluttavat välituotteita.

Lukiossa en muista mainittaneen erikseen oksidatiivista fosforylaatioita, vaan soluhengitys oli ympätty sitruunahappokierron yhteyteen. Nyt selitettiin seikkaperäisesti, kuinka hengitysreaktio todella toimii: Sitruunahappokierrossa tuotettu pelkistetty elektronisiirtäjämolekyyli NADH hapetetaan hapella, jolloin syntyy vettä ja ATP:ta. Potentiaalieron takia protonit liikkuvat mitokondriossa niinsanottujen protonipumppujen läpi, missä syntyvää protonikäyttövoimaa hyödynnetään ATP:n synteesissä ja kuljetuksessa, sekä lämmöntuotossa.

Mitokondrion päätehtävä solun energialaitoksena (ja edellisten reaktioiden tapahtumapaikkana) oli edelleen hyvässä muistissa, mutta luennolla yllätti tieto mitokondrioiden vaihtelevasta lukumäärästä solutyypin mukaan: useissa soluissa mitokondrioita on muutama kappale, mutta maksasoluissa niitä voi olla jopa 10 000! Tälläiset huomattavat erot erilaisten solujen rakenteessa ja koostumuksessa tuppaavat usein unohtumaan, kun aina tarkastellaan samanlaisia geneerisiä eukaryoottisolun kaavakuvia.

Mitokondrion alkuperä endosymbioottisena bakteerina on minusta aina ollut kiinnostava ilmiö. Jollain tavalla on jännittävä ajatus, että solujen sisällä on soluelimiä, joilla on oma perimä ja DNA. Mitokondrion DNA, vastoin kuin tuman DNA, periytyy vain äidiltä, ja siinä tapahtuu säännöllisesti mutaatioita, joten siitä voidaan selvittää eliön äitilinja hyvinkin pitkälle menneisyyteen. Löysin Wikipediasta kiinnostavan artikkelin, jossa kerrotaan ihmisrodun yhteisestä kantaäidistä, 200 000 vuotta sitten eläneestä “Mitokondrio-Eevasta”, joka jäljitettiin m-DNA:ta tutkimalla.

http://en.wikipedia.org/wiki/Mitochondrial_Eve

Myös lukuisat mitokondriaalisesti periytyvät sairaudet ovat minusta kiehtova tutkimusaihe.