Cellernas energifabrik kallas mitokondrier, och de finns i varje cell i hela kroppen. I skolan fick vi lära oss att mitokondrierna är kroppens minikraftverk. Men vad betyder det egentligen, för oss till vardags? Hur fungerar mitokondrierna? Ja, här kommer dagens lektion i kärnfysik, organisk kemi och cellulär biologi för alla er intresserade!

Vi tar det från början. Inuti varje cell finns flera olika enheter, organeller, och var och en har sin specifika uppgift. Mitokondrierna står för energiförsörjningen, och därför är de verkligen livsviktiga. Utan energi i cellen skulle den helt enkelt inte leva. Inte vi heller.

Mitokondrierna är faktiskt ursprungligen en slags bakterie, som visade sig vara så gynnsam så att den med evolutionen har integrerats i cellerna i nästan alla djur på jorden. Mitokondrierna har fortfarande sin egna Mitokondrie-DNA. Den överförs från mammans ägg till avkomman.

Universell energi

I princip fungerar mitokondriernas energiomvandling på ett liknande sätt som växternas fotosyntes, där energin från solen med hjälp av det gröna klorofyllet omvandlas till en form av energi som växternas celler kan använda för att leva och växa av. I ett större universellt perspektiv är växternas fotosyntes det andra steget i en stor kedja av oförstörbar men omvandlad energi. Det första steget är den kärnenergi som utvecklas i solen där den stora gravitationen gör att väteatomer (protoner) slås samman i par i en fusion och då blir de i stället en heliumatom. I fusionsprocessen frigörs enorma mängder kärnenergi. En trevlig effekt av det är att det kommer elektromagnetisk energi (fotoner) till oss på jorden i form av solljus. Den energi som finns i solens ljus tas alltså upp av växterna och lagras som kemisk energi, och i det tredje steget i energikedjan äts växterna sedan upp av växtätande djur.

Det är alltså ursprungligen den energi som frigjorts i fusionen av väte till helium i solens inre som vi lever på. Och det är en 3,5 miljarder gammal bakterie som bosatt sig i våra celler som gör det möjligt. Visst är det fantastiskt!

Det som sker när vi äter mat (växter eller kött) är att den kemiska energi som finns lagrad i maten omvandlas i mitokondrierna till en form som kan användas av cellerna i vår kropp. Rättare sagt är det den näring vi har spjälkat och utvunnit ur maten och utsöndrat i blodet i form av fett, protein/ aminosyror och glukos som omvandlas till en form som kan förbrännas i våra celler. Den omvandlingen sköts av de små mitokondrierna inuti våra celler.

Processen för den här energiomvandlingen kallas för Cellandning och den utförs i mitokondrierna med hjälp av en mekanism som kallas för Citronsyracykeln eller Krebs cykel eller Organic Acid/ Citric Acid Cycle. Läs mer här: https://www.britannica.com/science/cellular-respiration Den resulterar i en molekyl som kallas ATP, Adenosentrophosfat, som är den form som gör energin tillgänglig för cellen.

Mitokondriernas energiomvandling

Vid förbränningen av glukos tillsammans med syre frigörs energi samtidigt som det bildas vatten och koldioxid. I förbränningsprocessen överförs elektroner från sockermolekylen till syret som finns i vattnet. Det intressanta här är att varje elektron bär på en viss mängd energi, och den frigörs (omvandlas så klart) när den förflyttar sig. Tack och lov är det inte alls samma enorma mängd energi som frigörs vid ett elektronhopp som vid en fusion av två elektronkärnor. Då blir det ju en jäkla smäll, som Dynamit-Harry skulle sagt.

Livet är inget annat än en elektron som letar efter en plats att vila på.

Albert Szent-Györgyi de Nagyrápolt, Nobelpristagare i Medicin 1937 för upptäckten av Vitamin C och delaktig i analysen av citronsyracykeln tillsammans med Hans Krebs.

Tack vare att citronsyracykeln arbetar i flera steg undviker den en allt för kraftig frigörelse av energin. Om elektronen hoppar direkt till syret blir energiutvecklingen (förbränningen) så kraftig att det uppstår en eldslåga. Citronsyracykeln består av åtta steg, där varje elektronhopp tar upp en del av energin.

När elektronerna hoppar fram i kedjan frigörs protoner, som är positivt laddade fria vätekärnor. I och med att en proton är positivt laddad bär den på en viss mängd energi. Den här är alltså samma energi som kom från vår sol, och som togs upp av växternas fotosyntes.

De fria protonerna pumpas genom ett membran i mitokondrien, och dess positiva laddning följer då med till den andra sidan av membranet. Det leder till att det blir olika laddning på var sin sida av membranet. Det är samma princip som ett ficklampsbatteri, där två poler med olika laddning skiljs åt av ett membran inne i batteriet. Allt vi behöver göra för att komma åt energin är att koppla ihop de båda polerna med en strömkrets.

Mitokondrierna skapar på det sättet en energirik molekyl som kallas för ATP (Adenosintrifosfat). Den används som ett universellt biologiskt batteri som går in i cellen. När ATP så bryts ner i cellen frigörs den lagrade energin så att den kan användas till att driva arbete i form av rörelse, värme eller uppbyggnad. Det är den rörelsen i varje muskelcell som gör att muskeln drar ihop sig, och det i sin tur är vad som får t.ex. armen att böjas eller hjärtat att slå.

Mitokondrierna och hälsan

Den kemiska processen inuti mitokondrien är mycket intressant ur ett hälsoperspektiv. Det börjar med att citronsyra bildas ur nedbrutet näringsmaterial från protein, fett och kolhydrater. Det behövs ett ämne som heter Coenzym A för att starta den här processen. Coenzym A bildas ur Vitamin B5 (Pantotensyra). På samma sätt är olika faktorer, främst B-vitaminer och Coenzym, avgörande för att varje steg i citronsyracykeln ska fungera. Det gör det tydligt att det inte räcker med endast makronutrienterna fett, protein och kolhydrat för att vi ska få energi till våra celler. Vi behöver också de viktiga mikronutrienterna i form av alla vitaminer, mineraler och så vidare.

Vidare från citronsyran sker processen cykliskt i åtta steg, där varje delprocess skapar en viss form av aminosyra eller Organic Acid. Om så det nästkommande steget inte fungerar kan inte den aktuella syran gå över till nästa fas i cykeln. Det bildas då ett överskott av den här syran. Det används som en signal till produktionen av det enzym som styr den felande delprocessen. Överskottet av den specifika syran (Organic Acid) går ut till levern för att sedan utsöndras i urinen. Vi kan då genom ett enkelt urinprov mäta förekomsten av de organiska syror som ingår i citronsyracykeln genom ett så kallat Organic Acids test, och på så sätt kan vi spåra störningar i mitokondriens energiproduktion.

Vad gör vi om mitokondrierna inte fungerar som de ska?

Om vi misstänker att energiomvandlingen i cellerna inte fungerar som den ska kan det vara skäl att undersöka saken närmare. Vi gör då ett Organic Acids Test som ger information om hur mitokondrierna påverkas. Av den informationen kan vi förstå vad som saknas eller stör, och då kan vi sätta in effektiva åtgärder.

Här har vi beskrivit vad ett Organic Acids test är bra för, och vem som kan ha nytta av att göra ett sådant test.