i

Aktuální číslo:

2024/6

Téma měsíce:

Éčka

Obálka čísla

Čas na poslední kafe

 |  6. 5. 2024
 |  Vesmír 103, 280, 2024/5
 |  Téma: Čas

Kávu zbožňujeme pro její vůni a chuť, ale také pro její povzbuzující účinky. Omamná vůně kávy se uvolňuje při pražení, kdy vznikají těkavé aromatické sloučeniny (ve smyslu „voňavé“, pozn. pro chemiky). Alkaloid kofein, jenž se v kávě nachází v poměrně velkém množství, vykazuje silné psychostimulační účinky. Ty přijdou vhod, když se necítíme úplně nejsvěžejší, avšak neoceníme je ve chvíli, kdy se chystáme do postele.

Jak kofein ovlivňuje spánek (obr. 2)? Abychom našli odpověď, musíme nejdříve pochopit, jak funguje spánek. Proč se odpoledne a večer cítíme unaveni? A proč naopak ráno po probuzení je únava tatam a my jsme (snad) opět plní energie? Spánek přivolávají dvě hlavní síly, na sobě sice nezávislé, ale vzájemně se doplňující. Pokud vše funguje ideálně, obě s příchodem noci v našem těle společně vytvoří spánkový tlak, díky němuž se nakonec odebereme do postele. Tu první sílu představuje náš cirkadiánní rytmus, tedy tělu vlastní a neustále se opakující cykly, které trvají zhruba 24 hodin (z lat. circa a dies, tedy „okolo jednoho dne“). Díky němu dochází k synchronizaci mnoha fyziologických procesů v těle (např. spánku, metabolismu či vylučování hormonů), aby nastávaly v pravou chvíli, a dosáhlo se tak maximálního užitku. Za nejsilnější faktor regulující náš cirkadiální rytmus je považováno střídání různých vlnových délek světla a tmy během celého 24hodinového dne. O cirkadiálním rytmu se psalo ve Vesmíru již dříve (např. Vesmír 73, 425, 1994/8) a povídání o něm nyní opustíme.

„Dokud kofein blokuje adenosinové receptory, povzbuzující efekt vypité kávy přetrvává. Adenosin však z mozku nikam nezmizel, ba naopak.“ „Povzbuzující účinky kávovníku prý objevil pastevec Kaldi na etiopské náhorní plošině, když si všiml, že jeho kozy po snědení bobulí z jistého stromu překypují energií a v noci pak nechtějí spát.“

Nás totiž teď zajímá především onen druhý proces, který představuje homeostatická spánková síla, jež odměřuje čas uplynuvší od našeho probuzení. Zásadního hráče v ní představuje jedna konkrétní sloučenina – adenosin; tu během své aktivity produkují neurony a jiné mozkové buňky. Celý proces funguje podobně jako přesýpací hodiny – po probuzení se v našem mozku začne tvořit adenosin („otočíme přesýpací hodiny“), jehož množství informuje mozek o tom, jak dlouho už jsme vzhůru a „jak moc bychom se tedy měli cítit ospalí“. A tak jako se hromadí písek propadnuvší přesýpacími hodinami ve spodní baňce, tak se v mozku akumuluje tato „molekula spánku“. Jakmile se nahromadí v dostatečně velkém množství, což většinou trvá okolo 16 hodin, představuje to pro mozek signál, že nastal čas jít spát. Naopak během noci mozek využívá spánek k tomu, aby se „pročistil“ a adenosinu se zbavil – další ráno tak může cyklus začít znovu od nuly (obr. 1) [1]. Jak tyto „stopky bdění“ ale fungují na molekulární úrovni?

Adenosin a jeho receptory v mozku

Adenosin se tvoří především z adenosintrifosfátu (ATP), což je univerzální buněčný zdroj energie. Během metabolismu ATP se adenosin uvolní a poté se váže na speciální mozkové receptory, následně vzniká „adenosinový“ signál. Adenosinové receptory patří do nadrodiny tzv. receptorů spřažených s proteinem G, které se všechny vyznačují podobnou a komplikovanou molekulární strukturou. Jsou to poměrně velké transmembránové proteiny (obr. 3) – jejich řetězec ve formě sedmi α-helixů prochází cytoplazmatickou membránou vždy dovnitř buňky a ven z ní. Vazebné místo pro adenosin se nachází v části receptoru ležící vně buňky, zatímco na část receptoru uvnitř buňky se váže trimerní protein G (s podjednotkami Gα, Gβ a Gγ), který zprostředkovává signalizaci vlastního receptoru. Proteiny G umějí zaujmout dvě konformace: „vypnutou“ (s navázaným guanosindifosfátem; GDP), anebo „zapnutou“ (s navázaným guanosintrifosfátem; GTP). Vazba adenosinu vně buňky způsobí drobnou konformační změnu jeho intracelulární části, která umožní podjednotce Gα vyměnit dosud navázané GDP za GTP, přejít do aktivního stavu a „vyslat signál“.

Nyní vidíte 33 % článku. Co dál:

Jsem předplatitel, mám plný přístup
Jsem návštěvník
Chci si přečíst celé číslo
Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru. Více o předplatném
TÉMA MĚSÍCE: Čas
OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Biochemie, Fyziologie

O autorovi

Tomáš Knedlík

Mgr. Tomáš Knedlík, Ph.D., (*1986) vystudoval biochemii na Přírodovědecké fakultě UK v Praze. Poté se v laboratoři prof. Jana Konvalinky v ÚOCHB AV ČR zabýval polymerními konjugáty a jejich využitím v biochemických aplikacích. V současnosti působí na Padovské univerzitě, kde se věnuje mitochondriální biologii a kontaktním místům mezi organelami.
Knedlík Tomáš

Další články k tématu

Relativistický čas – čas našeho světa

„Někteří filozofové … se domnívají, že fyzika není schopna popsat nejzákladnější aspekty reality, a zavrhují ji proto jako zavádějící formu...

Přestupná sekunda

První přestupná sekunda byl vložena do mezinárodního atomového času (TAI) 30. června 1972. Předcházelo tomu spuštění atomových hodin v roce 1955,...

Nanosvět, v němž je sekunda téměř věčnostís podporou

V nanosvětě, v němž se plně projevují podivuhodné efekty kvantové fyziky, se spolu se zmenšováním objektů zkracuje i čas probíhajících dějů....

Čas v mapáchs podporou

Geoinformatika nabízí pohled na Zemi nejen z hlediska „kde“ se co stalo, ale také „kdy“ se to stalo. Pojďme se podívat na to, jak dokážeme čas –...

Na Měsíci běží čas rychleji. Co s tím?

Čas na povrch u Měsíce plyne zásluhou slabší gravitace nepatrně rychleji než na Zemi (o 58,7 mikrosekundy za den). Pokud by Neil Armstrong a Buzz...

Astronomické hodiny ve vesmíruuzamčeno

Měření času je nyní neodmyslitelnou součástí lidské existence. Astronomické jevy, které nám kdysi sloužily jako spolehlivé časomíry, jsou v dnešní...

S časem i bez časuuzamčeno

Přestože je určitě pro většinu z nás subjektivně existence času něčím téměř nezpochybnitelným, rozvahy nad jeho podstatou a s tím spojené úvahy o...

Měření času v astronomii od nejstarších dob dodnesuzamčeno

Čas je v principu možné měřit pouze pomocí periodicky se opakujících jevů o dostatečné stabilitě. Měření času bylo proto od nepaměti svázáno s...

Chemie v éře attosekunduzamčeno

Femtosekundové laserové pulzy změnily v osmdesátých letech chemii. Máme podobnou revoluci čekat i od attosekund? Spíš ne… ale kdo ví.

Archeologie mytického času předkůuzamčeno

Vnímali naši pravěcí předchůdci čas jako dnes my? Zdá se, že nikoliv. Dávní zemědělci neměli lineární pojetí času a historické vědomí minulosti....

Transcendentální estetika časuuzamčeno

Jednou ze zvláštních forem času jsou situace, kdy se mimo rámec postupných změn, naplňujících obraz kauzálních relací, vynořují nečekaná setkání...

Doporučujeme

Genová terapie ALS: jsme na začátku naděje

Genová terapie ALS: jsme na začátku naděje

Je to krutá a zatím nevyléčitelná nemoc. Amyotrofická laterální skleróza. Americká léková agentura FDA však nedávno schválila pro medicínskou...
(Ne)umělá sladidla

(Ne)umělá sladidla uzamčeno

Adam Obr  |  3. 6. 2024
Když loni v létě zařadilo WHO aspartam na seznam látek, které mají potenciál způsobovat rakovinu, dosáhla diskuse o škodlivosti nekalorických...
Příběhy řasových éček

Příběhy řasových éček

Richard Lhotský  |  3. 6. 2024
Přídatné látky v potravinách, familiárně přezdívané pro svůj kód éčka, vzbuzují u řady lidí obavy a strach. Přesto se mezi nimi najdou i látky...