Solun aineenvaihdunta, Nina Peitsaro

Dosentti Nina Peitsaro piti luennon solujen metaboliasta 30.1. Peitsaron lähestymistapa oli asiantunteva ja järjestelmällinen. Tietoteknisistä ongelmista ja hiljaisesta puheäänestään huolimatta Peitsaro piti kuulijan otteessaan läpi koko luennon. Hän aloitti luentonsa toteamalla, että yleensä solumetaboliasta pidetään kokonainen luentosarja, eikä siis vain yksittäistä luentoa. Tästä syystä luennon tarkastelut jäivät vääjäämättä pintapuolisiksi. Peitsaron mukaan luennon tavoitteena olikin saada opiskelijat ymmärtämään, miksi ihmisen on hengitettävä ja syötävä ruokaa. Tavoitteet olivat varsin nöyrät ottaen huomioon, kuinka hyvin Peitsaro oli luentonsa rakentanut.

Ensin Peitsaro varmisti, että kaikki ymmärtävät käsitteet metabolia, anabolia ja katabolia. Hän esitteli myös solujen energiaa varastoivat molekyylit (ATP, NADH, NADPH ja FADH2). Peitsaro totesi myös, että mitokondriot ovat tärkeimpiä soluelimiä solujen metabolian kannalta.

Alustuksensa jälkeen Peitsaro kertoi glykolyysistä. Glykolyysissä ruoasta tulevat glukoosimolekyylit pilkotaan pyruvaatiksi. Glukoosimolekyyleihin varastoituneen energian vapauttaminen pelkän glykolyysin avulla on varsin tehotonta. Pyruvaatin pilkkomista voidaankin jatkaa aerobisissa oloissa sitruunahappokierron avulla ja anaerobisissa oloissa maitohappofermentaation kautta.

Peitsaro käytti pitkän ajan mitokondrioiden rakenteen kuvailuun – eikä se ole mikään ihme. Mitokondrioiden rakenteen tietäminen on välttämätöntä solujen metabolian ymmärtämiseksi. Mitokondriot koostuvat kahdesta lipidikaksoiskalvosta, sisemmästä ja ulommasta, sekä kahdesta tilasta, sisäkalvon sisälle jäävästä matriksista ja kalvojen välisestä tilasta. Erityisesti on huomioitava, että mitokondrioiden sisempi kalvo ei päästä läpi pieniäkään atomeja tai molekyylejä.

Solut varastoivat ylimääräisen energian rasvoina eli glyserolin ja rasvahappojen estereinä. Rasvojen energia saadaan tarvittaessa otettua käyttöön β-oksidaatioksi kutsutun reaktioreitin avulla. Ensin rasvahapot on erotettava glyserolista. Reaktioreitin päätteeksi rasvahapot pilkotaan asetyyli-CoA:ksi, jonka hiilirunko muodostuu CoA:n lisäksi kahdesta alun perin rasvahappoon kiinnittyneistä hiiliatomista. Asetyyli-CoA siirtyy β-oksidaation jälkeen sitruunahappokiertoon.

Sitruunahappokierrossa asetyyli-CoA hapetetaan hiilidioksidiksi. Samalla syntyy NADH:ta, FADH2:ta sekä GTP:tä tai ATP:tä. Sitruunahappokiertoon osallistuvia yhditeitä käytetään myös elimistön anabolisissa reaktioissa. Peitsaro kuvailikin sitruunahappokiertoa solun metabolian ”keskipisteeksi”.

Sitruunahappokierto ei ole tärkeydestään huolimatta se reaktioreitti, jonka avulla solut muodostavat tehokkaimmin solun pääasiallista energianlähdettä eli ATP:tä. ATP:n tuotannosta vastaa pääasiassa oksidatiiviseksi fosforylaatioksi (OF) kutsuttu reaktioreitti. Salin IT-ongelmista johtuen Peitsaron valitsemaa OF:stä kertovaa animaatiota ei voitu katsella. Peitsaro ei onneksi antanut tämän häiritä opetustaan, vaan kertoi reaktioreitistä omin sanoin. OF perustuu siihen, että pienetkään molekyylit eivät pääse mitokondrioiden sisemmän kalvon läpi ilman kuljettajaproteiineja. OF:n perusidea on luoda mitokondrion matriksin ja kalvojen välisen tilan välille pH-gradientti sekä sähköpotentiaaligradientti siirtämällä protoneja matriksista kalvojen väliseen tilaan. ATP:n synteesiä ajaa vetyionien taipumus palata mitokondrion matriksiin.

Harmi kyllä Peitsarolle ei jäänyt paljon aikaa kertoa solujen energiametabolian säätelystä. Hän toi kuitenkin esille mielenkiintoisen yhteyden C. elegans -madon ja ihmisen metabolioiden välillä: Insuliini toimii anabolisia reaktioita kiihdyttävänä tekijänä molemmilla eliöillä, vaikka kyseiset eliöt ovat keskenään hyvin erilaisia. Toimiikohan insuliini aineenvaihduntaa ylläpitävänä tekijänä myös karhukaisilla?