Velkommen til en kort og ganske intensiv forelesning i et tema som både medisinstudenter og ernæringsstudenter bruker månedsvis på å få oversikt over om ikke år. Vi skal nå se hvordan celler bryter ned næringsstoffer og danner bittesmå søte energimolekyler som vi kaller for ATP. Jeg liker å tenke på disse små energimolekylene som minibatterier, og du lærer om hvordan dette foregår både med og uten oksygen til stede. Nivået er skreddersydd til sykepleisenter som skal ta nasjonaleksamen.
Vi følger altså læringsutbyttebeskrivelsen. Og der brukes overskriften energiomsetning. Dette norske begrepet er synonymt med det man internasjonalt kaller metabolisme.
I fuleperspektiv beskriver begge begreperne alle kjemiske reaksjoner i kroppen som opprettholder liv. Hvis vi holder oss til energiomsetning siden planen er å Når vi flikser oss gjennom hele denne herligheten, så er begrepet energiomsetning alt så stort. Alle kjemiske reaksjoner i kroppen som opprettholder liv, det er jo nesten for mye til å gå inn i.
Men innbakt i det begrepet, så finner vi alle de prosessene der kroppen bruker næringsstoffer til å lage energi. Enkelt og greit. Det ligger jo litt i den norske betegnelsen energiomsetning, at det dreier seg om å omdanne mat til energi. Og det skjer i cellene våre. hele tiden.
Og i den prosessen så bruker vi oksygen og danner CO2 og vann. Når vi snakker om energi i kroppen, så er det hovedsakelig i to aktive former. 70% av energien foreligger som varme.
Og 30% av energien binder vi opp i et molekyl som heter ATP, som du skal lære mye mer om i denne videoen. Forløpig så kan du bare se på ATP som piti-piti små søte batterier. i kroppen vår, og disse strekene som du kjenner igjen fra oppe i hjørnet på din telefon, de trenger vi.
Akkurat som det er kjipt å gå tom for strøm på telefonen, så er det kjipt å gå tom for streker på kroppens batteri, for uten strøm på batteriene så stopper helt oppe i kroppen, rett og slett. ATP driver basalmetabolismen vår, altså sikrer energi til de prosessene som går hele tiden i cellene våre. og som vi ikke klarer oss uten. Natrium-kaliumpumpa er et eksempel på en sånn prosess som er like aktiv uansett hva du holder på med, også når du ligger på sofaen og slapper deg. Du vet at jeg er fan av natrium-kaliumpumpa, det er et av mine favorittsteder i kroppen, og ATP er nødvendig for at den skal gå rundt.
Vi trenger også ATP for å kunne bevege oss, for muskler bruker ATP, og vi trenger ATP for at kjemiske reaksjoner skal forløpe som de skal. Men la oss strippe det! ned en gang til før vi går videre. Hvis ikke du husker noe annet, så husk dette her.
Energiomsetning er de prosessene der næringsstoffer fra maten omdannes til energi i form av ATP. Og i denne forelesningen skal vi ikke bry oss om hverken den delen som blir til varme energi, eller hva ATP brukes til. Vi skal kun fokusere på omdannelsen fra næring til energi i cellene.
Altså... Cellas energiomsetning på godt norsk. Metabolism hvis du er anglofil.
Hva er ATP? Jo, ATP er en forkortelse for adenosin trifosfat. Og hvis du har sett forelesninger om grunnleggende kjemi, så har du lært å sette navn på molekyler, og da skjønner du kanskje at ATP-molekylet består av en adenosingruppe og tre fosfatgrupper.
Trifosfat, som de sier i setstallen, Eller tre fosfater, som de sier i hovedstaden. Det som er litt kult med ATP, det er at mellom disse fosfatgruppene, så er det bindinger som inneholder masse energi. Når vi trenger energi til en eller annen prosess i kroppen, så kan en av fosfatgruppene spaltes av ATP. Da frigjøres energi, batteriet mister en strek, og vi sitter igjen med noe som heter ADP.
Adenosin. di-fosfat. Vi hevger fenge to fosfater, som de sier i setstallen og i resten av Norge.
Man sier kanskje to fosfater på resten av Norge. Uansett, på grunn av disse energirikebindingene mellom fosfatgrupperne, så er ATP altså et energibærende molekyl. En liten gavepakke der av et molekyl som bare bobler over av energi. Når vi gjennom energiomsetninger bruker næringsstoffer for å danne ATP.
Så kobler vi på en fosfatgruppe igjen. Vi går fra ADP til ATP. Så ved å danne ATP, så lager vi energi i ATP-molekylet.
Ganske så smart. Dette er basic, og dette må du kunne for å henge med videre. ADP og ATP, de og tre.
Selve livets energitroika, ATP. Å gauda, fikk jeg lyst på sjokolade. Energiomsetninger består av fryktelig mange prosesser.
Nå skal jeg starte med å bare iskaldt namedroppe de her prosessene, og plassere dem i cellene etter hvor de foregår. Og så skal vi gå gjennom prosessene litt mer grunnig og utdypende straks. I syttesol, altså den veske som ligger inne i cellene, der foregår noe som heter glykolyse.
Glykolyse er nedbrutning av glukose, og som vi skal se kan glykolysen kjøre og går både med og uten oksygen til stede. Vi beveger oss så inn i kraftverket i cellene våre, mitokondrene, og der skal vi faktisk holde oss i resten av forelesningen. Så du trenger ikke å holde styr på mange steder, det er bare to, cytosol og mitokondre.
I mitokondrene skjer det vi kaller for celleånding. Celleånding er fellesbegrepet for de prosessene som bryter ned næringsstoffer videre til CO2 og vann. Det skjer altså i mitokondrene cellas kraftverk. Skal kraftverket levere nok ATP til fabrikken, altså cella, over tid, så må oksygen være til stede.
Målet med cellordning er å danne så mye ATP som mulig med de ressursene mitokondrene har tilgjengelig. Cellordninger underindeles i tre hovedprosesser. Det er noe som heter sitronsyrecyklus, så er det elektrontransportkjede, og så er det oksidativ foss.
Man kan fint bruke en måned eller to på å studere hver av de underpunktene, helt seriøst. Og det er jo det ernæringsstudentene bruker hele studiet sitt på. Uten å være frekk altså, det er sykt komplekst. Og her ser du et bilde av det du som sykepleiestudent må kunne. Neida!
Vi skal ikke gå så detaljert verks som du ser her i denne videoen. Men det er verdt å merke seg at det du ser her, selv om det er nok så komplisert, er et utrolig forenklet bilde. av energiomsetninga i cellene.
Det du ser her er faktisk ikke i nærheten av noktetallet for hverken medisinstudenter eller de som studerer ernæringsfysiologi. Men det er et perfekt utgangspunkt for deg og meg her i dag. Dette er jo ikke med complicated du hører på, så da forenkler jeg videre til vi sitter igjen med bare hovedpoengene.
Nå er det ikke fullt så skummelt å se på. Ganske mye mer med Easy Peasy. Du legger kanskje merke til at vi har tre hovedgrupper av næringsstoffer på toppen der.
Proteiner, karbohydrator, her i form av glukose, og fett. Akkurat nå skal vi ikke tenke så veldig mye på hvor næringen kommer fra, vi skal heller konsentrere oss om hovedprosessene. Og jeg kommer nesten ikke til å fokusere på protein og fett i det hele tatt i denne forelesningen her.
Hvis du vil lære flere detaljer om hvordan næringsstoffene brytes ned og kommer i... inn i figuren her i utgangspunktet, så kan du se forelesninger om dette under fordøyelsesystemet. I glykolysen brytes glukose ned til mindre molekyler. Endeproduktet er noe vi kaller for pyruvat, og pyruvat kan fraktes over mitokondrimembranen.
På innsida av mitokondri så omgjøres pyruvat til noe vi kaller acetyl-Co-enzym-A. Og som du ser på figuren her, så er det... Startstreken for selveordningen på innsida av mitokondrien.
Og nå vil gjerne fettsyren melde seg på her, så da blir det bittelitt om fettsyremetabolismen likevel, altså oppe til høyre der. Finale etappen i nedbrytningen av fettsyre kalles betaoksidasjon. Og betaoksidasjon resulterer også i dannelse av acetyl-Co-enzym A.
Og da kan du vende blikket over til motsatt side av skjermen, til proteinerne på venstre side der. Der er nedbrytninger mye mer kompliserte enn for fett, men flere av aminosyrene våre kan også omdannes til acetyl-Co-enzym A. Det betyr at acetyl-Co-enzym A på en måte er et felles møtepunkt for alle ulike næringsstoffer.
Så uansett om du går på lav karbo eller høy karbo, så danner du acetyl-Co-enzym A. Men vi må holde det enkelt nå. Jeg måtte bare vise at uansett hvilken næringsstoff vi tar utgangspunkt i, så er det acetyl-Co-enzym A vi trakter etter.
Høhø, tok du den? I cytosol foregikk altså første akt. Resultatet kan oppsummeres kort. Acetyl-CoA kom ut i bånd som en trakt.
I mitokondri fortsetter andre akt. Nå mates acetyl-CoA videre inn i noe vi kaller sitronsyrecyklus. Sitronsyrecyklus er en vild og vakker kjemisk runddans der det blant annet dannes noe vi kaller for energibærere.
Og energibærere, som på det kompliserte bildet, Jeg visste innledningsvis kalles for NADH og FADH2. De fortsetter bortover en vei som vi kaller for elektrontransportskjeden. Og gjennom denne elektrontransportskjeden så opparbeides det noe som kalles en kjemisk gradient. Vi bygger også opp en gradient som vi kan bruke til å danne ATP i siste prosess.
Nå utlater jeg alle detaljer som ikke er relevant for nasjonaleksamen for sykepleiere, selv om det gjør... Ekstremt vondt i sjela mi, og ikke får snakke mer om den gradienten her og nå. Men du vil sikkert helst også høre om siste prosess, og ikke sjela mi.
Og siste prosess kalles for oksidativ fosforulering. Og i den oksidative fosforuleringen skapes magi, eller ATP, som vi kaller magien i biokemiens verden. For på grunn av denne gradienten som vi har skaffet oss, I elektrontransportkjeden kan vi utføre en kjemisk reaksjon som kalles fosforylering. Der bruker vi oksygen og kjemisk energi fra denne gradienten, og resultatet blir at en fosfatgruppe kan bindes til ADP, og da får vi ATP på tide å puste. eller kanskje vi skal si celleråndet.
Vi tar det en gang til, og vi skal hjemmen prøve å gjøre det enda enklere. Vi har næringsstoffer, og de skal vi bruke til å lage ATP. Det er utgangspunktet.
Det ser jo fordømt lett ut når man bruker stikkord og piler, det er derfor jeg er så glad i det. Og du trenger ikke å kunne prosessene i detalj hvis du studerer sykepleie. Men det kreves derimot klart og tydelig at du vet hva som er poenget. Altså... overordnet hensikt med de ulike hovedprosessene, og hvor de foregår. Og som ikke det var nok, så forventes faktisk også at du kan gjøre opp et lite ATP-regnskap, nærmere bestemt beskrive hvor mye ATP som dannes per glukosemolekyl.
Første prosess, det er glukolysen. Den skjer, som du kanskje husker, i syttesol, og her brytes glukose ned til mindre molekyler. I glukolysen dannes det netto, to ATP-molekyler per glukosemolekyl.
Altså for hvert glukosemolekyl man putter inn, så vil man sitte igjen med to ATP etter at glukolysen er ferdig med å prosessere glukosemolekylet. Så skal vi videre, og da beveger vi oss inn i mitokondrene fra og med andre prosesser. Der har vi både glukose og proteiner og fettsyre som har blitt til acetyl-Co-enzym A. som så snurrer gjennom denne sitronsyrecyklusen, en vild og vakker kjemisk runddans, og i sitronsyrecyklusen dannes det to ATP-molekyler per glukosemolekyl. I tillegg så dannes det også disse ekstremt viktige energibærerne våre, som skal bære energi videre gjennom den neste prosessen, og neste prosess kalles for elektrontransportkjeden.
I elektronen transportskjeden fraktes elektroner fra energibærerne bortover en proteinkjede, og den bevegelsen gjør at det bygges opp en kjemisk gradient over mitokondreremembranen. Å lage en kjemisk gradient, det er litt som å rulle en stor snøball oppover et tak. Da vil den snøballen kunne frigjøre masse energi når den ruller ned på andre siden av taket.
Nå er det jo lite snøballer i mitokondreremembranen, men prinsippet ligner litt med tanke på denne gradienten som man bygger opp og som man kan bruke til noe nyttig i siste prosess. I elektrontransportkjeden dannes det ikke noe ATP, men det dannes altså en kjemisk gradient over mitokondrimembranen, som jeg ikke bruker tid på å forklare mer om i denne videoen, men som vi får nytte av i den store finalen. Og den store finalen heter oksidativ fosforilering. Her brukes oksygen og den kjemiske gradienten til å danne...
ATP fra ADP. Og når man danner ATP fra ADP, Da setter man en fosfatgruppe på ADP, sånn at vi går fra difosfat til trifosfat. Det er jo, hvis jeg ikke husker feil, det Beyoncé synger om. If you like it, then you should have put a fosfat on it. Og den kjemiske reaksjonen der, altså der ADP blir til ATP, kalles fosforylering.
Og til nå har det vært ganske stusselige ATP-tall. Men nå kommer vi til den store finalen der Beyoncé synger, og der begynner det selvfølgelig å ligne på noe. For hvis du investerer ett molekyl glukose, så får du faktisk opp til 32 molekyler ATP tilbake i oksydativ fosforreglering.
Forutsatt at oksygen er gratis og til stede i prosessen. Men hvorfor sier jeg opp til? Jo, fordi her strides de lærde om det nøyaktige tallet.
Så det er en mulig karrierevei for deg å bli en av de som sitter og krangler om hvor mye ATP det kommer ut av oksidativ fosforylering. Hvis du bare sier opp til, så er du safe. La oss telle over nå. Vi har altså to ATP fra glykolysen, og så har vi to fra sitronsyrecyklusen, og så har vi 32, eller opp til 32, fra oksidativ fosforylering.
Så for hvert molekyl glukose sitter vi igjen med opp til 36 molekyler ATP. Åh, åh! Men dette er bare hvis vi har nok oksygen tilgjengelig for cellene, altså gjennom det vi kaller aerobmetabolisme. Ved aerobmetabolisme er det nok oksygen. Og det er helt nødvendig med nok oksygen hvis kraftverket, altså mitokondret, skal fungere.
Alt henger jo sammen som tannhjul her, men det er oksydativ fosforulering som stopper først opp. ved oksygenmangel. Resultatet av aerobmetabolisme, altså når oksygen er til stede, det er altså opp til 36 ATP per glukosemolekyl. Og du som er så klok, du lurer sikkert på, hva skjer hvis oksygen ikke er tilgjengelig da? Da snakker vi ikke lenger om aerobmetabolisme, da snakker vi om anaerobmetabolisme.
Og det som skjer da... min kjære kloke venn, er at vi aldri beveger oss inn i mitokondre i det hele tatt. Så ved an-arob-metabolisme, så kan vi ikke regne med ATP-molekylene som produseres i mitokondrene.
Og da skjønner du kanskje at regnskapet blir betydelig mer stusselig. Da sitter vi igjen med bare én prosess, nemlig glykolysen. Og glykolysen gir jo bare to ATP per molekyl glukose. an-aerob-metabolisme er ikke nærheten av like energieffektiv som aerobe-metabolisme. I den aerobe-metabolismen var det altså opp mot 36 molekyler ATP per molekyl glukose.
Grunnen til at det er sånn er at pyruvat, som er resultatet av glukolysen, ikke vil gå inn i mitokondret hvis det ikke er nok oksygen tilgjengelig. I stedet vil pyruvat brytes ned til et stoff som vi kaller for laktat, så vil diffundere ut av celler. Og der har du også forklaringer på hvorfor du får melkesyre hvis du trener så hardt at musklerne ikke har tilgang på nok oksygen.
For laktat, det er melkesyre. Når laktat produseres i større grad enn det kan fjernes fra kroppen, da passerer du syreterskelen, eller anaerobterskel, hvis du vil si det på fancy schmancy. Vi må oppsummere litt.
Ved aerob-metabolisme har man nok Oksygen til at alle prosesser går som velsmurte tannhjul på et samlebånd. De prosessene gir en gvinst på opp til 36 ATP per glukosemolekul. Ved anaerob-metabolisme er det bare glukolysen som tikker og går, og desperat prøver å danne nok ATP til slitne muskler.
Det gir likevel bare 2 ATP per. molekyl glukose, og i tillegg masse melkesyre som gjør vondt å ha i musklerne våre. Melkesyre, eller laktat som du helst bør kalle det, måles ofte på kritisk syke pasienter. Det er ikke bare Ingebrigtsen-brødrene som måler det. Ved sepsis, det man på folkemunnet kaller blodforgiftning, så gir laktatverdien ganske viktig informasjon om sjansen for å overleve de kommende timene.
Høy laktat er bad news. Så hva har vi lært? Jo, Alle celler trenger energi for å kunne utføre sine oppgaver. Og energien kommer fra næringsstoffene vi inntar. I cytosol og mitokondrer omgjøres næringsstoffer til ATP.
Og ATP er et energibærende molekyl, eller livets troika. Åh, jeg fikk ikke så lyst på den sjokoladen. I cytosol så... Det er veldig pausjonist å like troika, men uansett, det er det jeg har lyst på nå. I cytosol så tikk...
går og går glukolysen. Og i mitokondrene kaller vi prosessene samlet sett for cellerånding. I celleråndingen så dannes det også CO2 og vann, og hvis celler har tilgang på oksygen, så vil en velge aerobmetabolisme, og det er den beste og mest effektive måten å utnytte næringsstoffene våre på. Og da sitter vi igjen med opp til 36 ATP-molekyler per molekyl. glukose.
Hvis det derimot er mangel på oksygen, da må cellene kjøre det som heter anaerobmetabolisme, og det er ineffektivt, og der dannes det lite ATP per molekyll glukose, faktisk bare to stykk fra glukolysen. Her kommer en slags eksamensoppgave til deg, hvor du får testet kunnskapene dine. Kan du klare å koble riktig beskrivelse til venstre med riktig overskrift? til høyre. Ta og trykk pause, og så sjekker du om du klarer det selv.
Fasiden kommer susende her. Glykolyse er en kjemisk prosess i cytosol, hvor glukose bruttes ned til mindre molekyler. Sitronsyre-syklusen, det var denne deilige kjemiske runddansen, der vi får videre nedbrytting og dannelse av energibærere.
Så var det elektrontransportkjeden. Der utnytter man disse energibærene og skaper en kjemisk gradient over mitokondriumembranen. Så var det oksydativ fosfolering.
Da bruker man den kjemiske gradienten over mitokondriumembranen til å danne ATP fra ADP. Oksydativ fosfolering bruker også oksygen. Hvis du klarte dette, så er jeg super, super, duper imponert.
Da regnskapets time kommer, og ute på høyre side her, så ser du et regnskap, og på venstre side så ser du et helt annet regnskap. Kan du klare å sette riktig overskrift over de to regnskapene? På venstre side så ser du det. AN-Aerobe ATP-regnskapet med netto overskudd på 2 ATP. På høyre side oppsummeres det Aerobe ATP-regnskapet, og netto overskudd her er opp til 36 ATP hvis du summerer alle hovedprosesser. Jeg håper du kjører Aerobe-metabolisme og drar til skikkelig på rangjeringsskalene hvis du likte denne forelesningen.
Hvis du tenker at... at han her typen må gå i seg selv, eller forbedre seg faglig, så smell til med en konstruktiv tilbakemelding i kommentarfeltet. Jeg antar at mange har spørsmål til denne videoen, siden vi har forenklet kompromissløst, og jeg skal prøve å svare så godt jeg kan.
Det er bare å spørre, og så skal jeg legge ut svaren fortløpende som FAQ under videoen.