Trudno o dobrą kampanię wyborczą bez zaciętej debaty. Czy kandydaci przedstawieni w tym opowiadaniu znajdą nić porozumienia?
Szanowni państwo, witam i zapraszam na ostatnią w tym sezonie debatę wyborczą. To właśnie dziś kandydaci odpowiedzą na najbardziej nurtujące nas pytania. Prowadzącym będę ja, Adam Glukozka, znana i lubiana persona telewizyjna, a także zymolog z zamiłowania. I choć dzięki dotychczasowym spotkaniom wiemy już, co kandydaci myślą o oddychaniu komórkowym i maszynerii kopiowania materiału genetycznego, to nadal nie wypowiedzieli się na temat procesów pozyskiwania energii ze związków organicznych w warunkach beztlenowych. Jestem pewien, że nie mogą się państwo doczekać dyskusji, ale w ramach zachowania sprawiedliwego oraz informatywnego charakteru debaty należy zacząć od krótkiego wprowadzenia. Zapraszam!
Adam Glukozka: Bezpieczeństwo energetyczne to jeden z kluczowych aspektów poprawnego funkcjonowania każdej komórki. W warunkach tlenowych energia pozyskiwana jest przede wszystkim z metabolizowania cukrów przy użyciu tlenu. Jednak tlen to niebezpieczny sprzymierzeniec – przyczynia się do generowania mutacji w materiale genetycznym, uszkadza białka i błony oraz zaburza sygnalizację komórkową. W dużym skrócie: podsyca płomień starzenia się i degeneracji. Ponadto w niektórych środowiskach to po prostu luksus, niedostępny na wyciągnięcie rzęski. Łatwo zapewnić komórce wystarczającą ilość energii, gdy środowisko wypełnione jest tlenem, ale nierzadko korzystamy też z beztlenowych metod rozrywania słodkich wiązań chemicznych. Szczelnie zamknięte słoiki, bagienne osady i zakamarki czy zatłoczone zbiorniki wodne to miejsca, w których znaleźć się może każda komórka. W takich sytuacjach sięgamy po fermentację, a wśród nich po fermentację alkoholową. Senatorze Dróżdż, dobry wieczór, poproszę, by zabrał pan głos jako pierwszy.
Senator Dróżdż: Dobry wieczór! Z góry chciałbym przeprosić za potencjalne nieścisłości w moich wypowiedziach… i za czkawkę. W naszym sztabie wyborczym udało się wyfermentować roztwór etanolu o stężeniu 12%. Chociaż niektórzy z nas potrafią zdzierżyć nawet i 18% alkoholu, to muszę przyznać, że jestem delikatnie wstawiony.
Pan Mleczko: Przecież to jest kpina! Nie dość, że pierwszy zabiera głos, co jest niesprawiedliwe, to jeszcze przychodzi pijany!
Senator Dróżdż: A od pana jedzie kiszonką, panie Mleczko, i wszyscy przymykamy na to receptory! Sami państwo widzą, że inni kandydaci nie są poważni. Głosujcie na fermentację alkoholową!
Adam Glukozka: Proszę kandydatów o spokój! Uszanujmy publiczność i spróbujmy skupić się na sprawach ważnych. Debata nie jest miejscem na przepychanki. Proponuję, by każdy z kandydatów wypowiedział się na temat technicznych szczegółów fermentacji, którą zaproponowałby jako źródło energii w warunkach beztlenowych. Senatorze Dróżdż, proszę zaczynać.
Senator Dróżdż: Szanowni państwo, otóż… fermentacja alkoholowa… to… tego…molekuły…
Pan Mleczko: Przecież on nie jest nawet w stanie się wypowiedzieć! To kpina!
Senator Dróżdż: Już jestem, przepraszam. Swoją opowieść zacznę oczywiście od cząsteczki glukozy. Pewnie niektórych kandydatów aż nibynóżki świerzbią, by zarzucić mi uproszczenie, ale nie zamierzam się tym przejmować. Glukoza to przecież jeden z najprostszych cukrów oraz jedna z podstawowych substancji odżywczych dla wielu komórek. Uwikłana jest, mniej lub bardziej, w każdy szlak metaboliczny. Należy się jej więc centralna rola w mojej opowieści. Zaczyna się ona oczywiście od glikolizy, czyli procesu rozerwania sześciowęglowego cukru na dwie trzywęglowe cząsteczki pirogronianu.
Pan Mleczko: Rażące uproszczenie!!!
Senator Dróżdż: Ostrzegałem, że mogę bredzić! Ale tym razem nie mam sobie nic do zarzucenia. Oczywiście, substratami fermentacji alkoholowej może zostać wiele cukrów, jednak wszystko sprowadza się do pirogronianu, który podlega enzymatycznej obróbce w szlaku fermentacji. Tym, z czego nasza partia jest najbardziej dumna, są dwa enzymy: dekarboksylaza pirogronianowa i dehydrogenaza alkoholowa. Pierwszy katalizuje reakcję przemiany pirogronianu w aldehyd octowy, a drugi chwyta powstały aldehyd i transmutuje go w wódeczkę. To znaczy etanol.
Pan Mleczko: Oczywiście tych enzymów nie trzeba państwu przedstawiać. Owa parka zdefraudowała publiczne miliony. A mózgiem całej operacji jest zapewne senator Dróżdż! Wszyscy wiemy, że w procesie oddychania komórkowego z jednej cząsteczki glukozy można wyciągnąć ponad 30 cząsteczek ATP, które są uniwersalnymi nośnikami energii, a złodziejaszki pana Dróżdża wypuszczają w obieg tylko dwie. Gdzie są te mole energii?!
Senator Dróżdż: Pan Mleczko chyba zapomina, że jego kumpel, dehydrogenaza mleczanowa, również nie wytwarza więcej energii!
Pan Mleczko: Przynajmniej nie zatrudniamy zbędnych osób. Co to za absurdalny pomysł, żeby prostą przemianę przeprowadzały dwa enzymy. Fermentacja mlekowa to mniej biurokracji i ograniczenie kadry administracji enzymatycznej! Głosujcie na nas!
Adam Glukozka: Panowie, proszę o spokój! Wygląda na to, że kwestie molekularnych podstaw fermentacji budzą skrajne emocje, więc skupimy się teraz na sprawach bardziej ogólnych. Proszę kandydatów o przedstawienie bytów ożywionych, które wykorzystują procesy fermentacyjne w swoim codziennym życiu. Zaczyna pan Mleczko.
Pan Mleczko: Dziękuję za udzielenie mi głosu. W związku z ogromnym zróżnicowaniem świata ożywionego oraz wielką popularnością fermentacji mlekowej pragnę podzielić moją wypowiedź na dwie części. W pierwszej skupię się na niewielkich stworzonkach, a w drugiej opowiem o skomplikowanych, wielokomórkowych organizmach. Właściwą fermentację mlekową przeprowadzają bakterie z rodzajów Lactococcus i Lactobacillus.
Senator Dróżdż: Podobieństwo ich nazw i pana nazwiska jest oczywiście przypadkowe. Wyborcy kochają prorodzinnych polityków.
Pan Mleczko: Jak już wcześniej wspomniano, fermentacja mlekowa jest dla tych organizmów sposobem na pozyskiwanie energii w warunkach beztlenowych. Mogą sobie państwo wyobrazić roztwór, w którym stłoczone są bakterie. Naturalnie stężenie tlenu w takim środowisku będzie niskie, zatem owe bakterie nie mogą sobie pozwolić na oddychanie tlenowe. I chociaż bilans energetyczny fermentacji jest mniej korzystny niż oddychania, jest to jeden z niewielu sensownych sposobów pozostania przy życiu.
Adam Glukozka: Dziękuję. Co na to senator Dróżdż?
Senator Dróżdż: Szanowni państwo, nie będę owijał w bawełnę. Fermentacja alkoholowa służy właściwie temu samemu. Najbardziej prominentnymi jej użytkownikami są moi koledzy z partii – drożdże – ale zapewniam, że nie ma u nas miejsca na nepotyzm. Najlepszym na to dowodem jest fakt, że podczas naszej fermentacji powstaje alkohol, który niesie moc potencjalnego pojednania wszystkich organizmów – z pewnością słyszeli państwo o zakrapianych rozmowach między osobami, które na trzeźwo nigdy by się nie dogadały. Ponadto w trakcie redukcji pirogronianu wydzielamy cząsteczkę CO₂, którą cieszyć się mogą wszyscy zainteresowani, od glonów po rośliny zielone. Nie zapominajmy również o bąbelkującej naturze dwutlenku węgla. To dzięki zmyślności enzymu redukującego pirogronian możemy cieszyć się gazowanymi napojami, np. kombuczą!
Pan Mleczko: A klimat się ociepla. O tym senator oczywiście nie wspomina!
Senator Dróżdż: Panie Mleczko, zapomina pan chyba o zastosowaniu etanolu w biopaliwach. Na przykład w Brazylii 86% sprzedawanych nowych aut jest przystosowanych do spalania etanolu. I chociaż wszyscy wiemy, że z takiego spalania powstaje ten sam dwutlenek węgla co w przypadku spalania paliw kopalnych, to biopaliwa są jednak uważane za czystszą alternatywę. A słyszał ktoś kiedyś o pojazdach napędzanych kwasem mlekowym?
Pan Mleczko: Może i produkujecie paliwa nazywane czystymi, ale kto jak nie my wzbogaca pożywienie produktami fermentacji? Kiszona kapusta czy ogórki, śmietana i dojrzewające sery, a także zakwas chlebowy. To są prawdziwe smakołyki i rzeczywisty wkład w cywilizację. Zdrowa kiszonka w zdrowej kiszce – jak mawiają homo sapiens. Etanol odgrywa za to rolę wręcz przeciwną. Jego konsumpcja prowadzi do uśmiercenia mikroflory jelitowej, a co za tym idzie do niezgody i wojen!
Adam Glukozka: Znów odbiegają panowie od tematu. Panie Mleczko, obiecał nam pan, że opowie też o wielokomórkowcach stosujących fermentację mlekową, a jak dotąd usłyszeliśmy jedynie o wielokomórkowych konsumentach. I choć część wyborców to łakomi przedstawiciele gatunku homo sapiens, warto chyba jednak wrócić do zagadnień biochemicznych.
Pan Mleczko: Zgadzam się. Muszą państwo pamiętać, że fermentacja mlekowa oferuje zwierzętom znacznie więcej niż tylko zdrowe pożywienie. Sztandarowym zastosowaniem fermentacji mlekowej jest aktywność metaboliczna komórek tkanki mięśniowej podczas wysiłku. Już po chwili biegu owe komórki cierpią na niedobór tlenu, więc nie mogą przeprowadzać oddychania, które byłoby najbardziej wydajnym źródłem energii. W takich chwilach na scenę wkracza nasza partia.
Senator Dróżdż: A za moment leżymy na glebie ze skurczonym mięśniem i rano męczą nas zakwasy. Wielkie dzięki, panie Mleczko.
Pan Mleczko: Hipoteza mówiąca, że to nadmiar kwasu mlekowego w tkance odpowiada za skurcze i zakwasy, jest już przestarzała. Proszę nadrobić braki w podstawach fizjologii. Kontynuując… zwierzęta mogą nam dziękować nie tylko za dostarczenie energii mięśniom. Kanał pochwy zamieszkują niezliczone komórki bakterii fermentacji mlekowej, które kształtują tamtejsze środowisko. Zakwaszenie stanowi istotną cechę tego odcinka żeńskich dróg rodnych i chroni go przed wieloma niebezpiecznymi patogenami.
Adam Glukozka: Panie Mleczko, dziękuję bardzo za wypowiedź. Czy senator Dróżdż chciałby coś dodać?
Senator Dróżdż: Cóż, niełatwo mi to przyznać, ale pan Mleczko przedstawia całkiem przekonujące argumenty. Chciałbym jednak zaznaczyć, że fermentacja alkoholowa jest istotna z wielu powodów. Warto choćby wspomnieć o procesie pieczenia chleba, w którym drożdże odgrywają kluczową rolę. Kto nie kocha ciepłego, wyrośniętego pieczywa? Każdy bąbelek w cieście jest w rzeczywistości kieszonką, w której zebrał się dwutlenek węgla powstały podczas fermentacji alkoholowej. Nie dość, że karmimy rośliny, to jeszcze zapewniamy podstawowe dobro – chleb.
Adam Glukozka: Cieszę się, że znaleźli panowie pole, na którym mogą się porozumieć. Wykorzystam tę okazję i poproszę o rozwinięcie kwestii ściśle biochemicznych. W jaki sposób powstaje energia, którą panowie obiecują? Zacznijmy od pana Mleczki.
Pan Mleczko: Dziękuję za możliwość opowiedzenia o bohaterskich czynach naszej partii. Pragnę przypomnieć widzom pewne fakty, które są potrzebne do zrozumienia wkładu fermentacji mlekowej w zachowanie bezpieczeństwa energetycznego. Glikoliza jest poważnym przedsięwzięciem. Cząsteczka glukozy to całkiem stabilny byt i potrzeba odrobiny energii, by rozerwać ją na mniejsze części. Owa inwestycja zachodzi w pierwszych etapach procesu. Później, gdy mamy już do czynienia z trzywęglowymi cząsteczkami, następuje zwrot inwestycji energetycznej. Ale problem w tym, że aby zacząć czerpać energię, należy dostarczyć do przemiany utlenioną formę dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego, w skrócie NAD+. To jeden z podstawowych związków wykorzystywanych w reakcjach utleniania i redukcji. Można powiedzieć, że jeśli ATP jest walutą komórki, to NAD+ i NADH są ekonomistami dbającymi o dobrostan rynków. Ekonomistów tych trzeba jednak wykształcić i dbać o zachowanie wśród nich równowagi. Do tego właśnie niezbędna jest fermentacja mlekowa.
Adam Glukozka: Brzmi imponująco, ale jak to się właściwie dzieje?
Pan Mleczko: Wspomniany wcześniej enzym, dehydrogenaza mleczanowa, chwyta w swoje spracowane dłonie cząsteczkę pirogronianu oraz NADH. Wyrywa on wtedy atom wodoru z NADH i przenosi go na pirogronian. W reakcji tej zachodzi utlenienie NADH do NAD+ oraz redukcja pirogronianu w kwas mlekowy. Brzmi prosto, przecież to raptem jedna reakcja, lecz wyobraźcie sobie państwo finezję enzymu, który z zegarmistrzowską precyzją utlenia i redukuje w tym samym czasie.
Adam Glukozka: Wychodzi więc na to, że pańska fermentacja jest sposobem na regenerację czynników, które są wymagane na wcześniejszych etapach pozyskiwania energii. Senatorze Dróżdż, czy nie uważa pan tego za przekłamanie ze strony pana Mleczki? Przecież jego propozycja miała być źródłem energii komórkowej.
Senator Dróżdż: Panie Mleczko, nigdy bym nie podejrzewał, że to powiem, ale chyba wreszcie się zgadzamy. To samo robią moje chłopaki przy produkcji etanolu. Na ostatnim etapie naszej fermentacji także zachodzą reakcje utleniania i redukcji. Produktem redukcji jest etanol, a produktem utlenienia jest NAD+, taki sam jak u was.
Adam Glukozka: Szanowni państwo, jesteśmy świadkami wiekopomnej chwili. Skłócone od lat obozy polityczne zdają się odnajdować wspólny język. Czy dzisiejsza debata stanie się gruntem, na którym zbudowana zostanie trwała i szczera koalicja, dzięki której pożegnamy wreszcie spory polityczne i społeczną polaryzację?
Tak mogła wyglądać ostatnia debata w historii. Mogła zakończyć się dostrzeżeniem przez obu kandydatów oraz widzów, że metabolizm nie jest miejscem na konflikty i współzawodnictwo, a raczej przestrzenią, w której równowaga pomiędzy poszczególnymi procesami musi zostać zachowana. Każdy z enzymów zaangażowanych w metabolizm podlega szeregowi regulacji na poziomie genetycznym, hormonalnym i sygnałowym. Każda komórka zbiera informacje z otaczającego ją świata, jak również z własnego wnętrza oraz interpretuje je dzięki skomplikowanej sieci interakcji obecnej w jej kiszce. Organizmy monitorują stężenia substancji odżywczych, toksyn czy związków mineralnych i reagują na nie zmianami swojego metabolizmu. I chociaż dysponują szlakami metabolicznymi umożliwiającymi wykorzystanie niewyobrażalnie szerokiej gamy cząstek chemicznych jako pożywienia, to można wskazać pewne centralne obszary metabolizmu, które podobne są praktycznie we wszystkich bytach ożywionych. Przykładem takiego szlaku jest glikoliza, która zaopatruje cały szereg szlaków metabolicznych w produkty rozkładu glukozy.
Lubię czasem pomyśleć o szlakach metabolicznych jako o niezależnych od siebie bytach. Wiem oczywiście, że są one od siebie zależne i że produkt jednego jest substratem kolejnego, a więc właściwie nie da się ich rozdzielić, ale w odmętach pierwotnej zupy, gdy jeszcze nie dało się wskazać osobnych, samodzielnych organizmów, szlaki te mogły być pozamykane w obłonionych strukturach przypominających współczesne komórki. W metaforze przedstawiającej szlaki jako partie polityczne wyglądałyby one jak obwarowane zamki, które chociaż nie tworzą jeszcze odrębnych jednostek administracyjnych, to są uzależnione od produktów importowanych z innych siedlisk.
Wyobrażam sobie, że już wtedy mogły istnieć prymitywne rozwiązania przypominające współczesne szlaki fermentacji i oddychania tlenowego. Dzięki eonom ewolucji, podczas której fragmenty materiału genetycznego były wymieniane, modyfikowane i łączone, powstały komórki, które zamknęły w sobie połączone szlaki, tworząc byty zdolne do przystosowania się do środowiska, ale też do przekształcania go. Zakwaszenie otoczenia przez bakterie fermentacji mlekowej czy wydzielenie toksycznego dla wielu etanolu to wyłącznie ułamek potencjalnych rozwiązań, na które wpadł świat ożywiony, by wydłużać swoje trwanie i rodzić formy coraz to nowsze i w swojej pomysłowości jeszcze piękniejsze.
A jeśli nie przekonuje was piękno wizji przenikających się i rozmawiających ze sobą szlaków metabolicznych, a myśl o beczkach z fermentującymi mikroorganizmami przyprawia was o dreszcze, najlepiej będzie wypić łyk kombuczy. Stanowi ona konsorcjum, w którym spotykają się przedstawiciele przeróżnych fermentów, utleniania oraz redukcji, jest zatem wspaniałą reprezentantką unii, w której każdy z organizmów żyje dzięki importowi i eksportowi dóbr. Ma ona również potencjał, by ugłaskać jelita i żyjące w nich mikroorganizmy, a stąd już tylko krok do poprawienia humoru megabiomowi, którym jest każdy z nas. A jak smakuje!
Tak mogła wyglądać ostatnia debata, ale kto to widział, żeby politycy doszli do jakiegoś konsensusu. Szarpali się więc – raz wygrywała jedna frakcja, potem znów przewagę zyskiwała ta druga. Nie trzeba było wielu pokoleń, by ów konflikt zaburzył homeostazę energetyczną komórki, czego skutkiem była katastrofa metaboliczna, po której z komórki nic nie zostało. Może poza resztkami, które stały się pożywieniem dla kolejnych generacji mikroorganizmów. Nic się nie marnuje.
Czytaj również:
