A mitokondriumok kettős membránnal határolt sejtalkotók. A belső terükben zajlik a citromsavciklus (vagy Szent-Györgyi-Krebs ciklus) és a belső membránjukhoz kötve találhatók a terminális oxidáció (végső oxidáció, ahol a konkrét energia termelés történik) enzimrendszerei.

A tápanyagok lebomlásának végterméke az acetil-csoport, mely két szénatomból, egy oxigénből és három hidrogénből áll. Ez képződik közvetlenül a zsírlebontás során, illetve több lépésben a szénhidrátok és fehérjék lebontása során.

Azért hívják acetil csoportnak, mert nem önálló molekula (az az ecetsav lenne), hanem mindig valamihez kötve van. Jelen esetben koenzim-A-hoz, mely egy általános szállító molekula az anyagcsere-folyamatokban.

Az acetil-csoportot a citromsavciklus során az oxálecetsav veszi fel, miközben citromsavvá alakul. A citromsav több lépcsőben bomlik és oxidálódik, végül visszakapjuk az oxálecetsavat. A citromsavciklus során keletkezik szén-dioxid, NADH, FADH. A citromsavciklus köztes termékei nagyon fontosak, mert sok aminosav oldalláncának ezek képezik az alapját.

Ha valakit részletesebben érdekel a folyamat itt megtekintheti >>

Az oxidáció során felgyülemlett hidrogén-ionokat (protonokat) és elektronokat a NADH és FADH szállítja a terminális oxidáció enzimeinek, illetve a hidrogén-ionok egy része a mitokondrium külső és belső membránja közötti térben gyülemlik fel.

A NADH a B3 vitamin származéka, koenzim Q1-nek is nevezik. Az energianyerés szempontjából ez egy korlátozó tényező lehet, épp ezért ugyanolyan fontos lehet, mint a koemzim Q10, melynek szerepét később láthatjuk meg. A FADH a B2-vitamin származéka, ő is fontos az energianyeréshez, de több más enzimatikus folyamat koenzime is.

A terminális oxidáció során az elektronok a mitokondriumok belső membránjának elektronszállító-rendszerén keresztül jutnak el az oxigén-molekuláig. Ennek az elektronszállító-rendszernek a tagjait citokrómoknak hívjuk. A citokrómok vasat tartalmazó enzimek, melyek elektronok megkötésére és leadására is képesek a szükségletnek megfelelően (miközben a vas ferro-, illetve ferri-ionokká alakul).

Itt meg kell említeni még az Ubikonont vagy más néven koenzim-Q10-et. Ez a mokelula veszi át az elektront a NADH-tól, így szintén fontos az energiatermelés szempontjából. E két molekula kívülről történő bevitele, növeli az energiatermelésünk hatékonyságát. A koenzim Q10 antioxidánsként is védi a sejt belső membránjait.

A hidrogén-ionok (vagy más néven protonok) pedig egy koncentrációérték elérése után a belső membrán úgynevezett protonpumpáin keresztül jutnak át az oxigénhez. Az oxigén így végül vízzé alakul.

Az elektron- és protonszállítás energia-felszabadulással járó folyamat. A sejtekben az energia mértékegysége az ATP. Mely egy nagy energiájú molekula.

A fenti folyamat során egy egység glukózból 36 egység ATP képződik, plusz 2 egység a glukóz bomlása során, tehát a teljes biológiai oxidáció során 38 egység.

Oxigén hiányában csak az említett 2 egység ATP keletkezik. Így elmondható, hogy oxigén jelenlétében (aerob folyamat) 19-szer annyi energia a keletkezik, mint oxigén hiányában (anaerob folyamat).

Dr. Gulyás Tamás