Анаболизм без лекарств III

Биологическое окисление происходит в митохондриях — особых внутриклеточных образованиях, которые являются энергетическими станциями клетки. Митохондрии имеют вид шарообразных или вытянутых пузырьков размером от одного до нескольких десятков микрон. В митохондриях-то, как раз и происходят окислительно-восстановительные реакции. В результате этих реакций высвобождается энергия. Самое большое количество митохондрий можно увидеть в печеночных и мышечных клетках — там, где энергия наиболее интенсивно синтезируется и потребляется. В клетках печени, например, митохондрии могут занимать до 22 % всего объема, и в каждой клетке их можно насчитать больше тысячи. Суть окислительно-восстановительных реакций, протекающих в митохондриях с выходом энергии кратко можно выразить следующим образом: карбоновые кислоты окисляются кислородом воздуха до углерода с водородом, отщепленным от карбоновых кислот.

Окисление водорода кислородом — это реакция гремучего газа О₂+2Н₂О. В лабораторных условиях она сопровождается взрывом. Если бы такая реакция происходила в живой клетке одномоментно, клетка погибла бы в результате выделения слишком большого количеств, энергии. Она бы попросту сгорела. Мудрая природа сделала процесс выделения энергии в клетке поэтапным. Высвобождающаяся в процессе биологического окисления энергия откладывается впрок и особым об разом консервируется.

Если рассмотреть отдельно взятую митохондрию под электронным микроскопом, то можно увидеть две полупроницаемые оболочки две мембраны: наружную и внутреннюю. Наружная мембрана гладкая, а вот внутренняя образует большое количество складок — крист. Эти кристы служат для увеличения поверхности мембраны, ведь именно в ней идет непосредственное образование энергии. Пространство между двумя мембранами митохондрии заполнено студнеобразной жидкостью. Окисление глюкозы и карбоновых кислот происходит в наружной мембране митохондрий. Если возникает необходимость в малых количествах энергии или при небольших или умеренных нагрузках, то выработка энергии идет бескислородным путем. Одна молекула глюкозы расщепляется на 2 молекулы молочной кислоты. При этом выделяется энергия, которая аккумулируется в виде 2-х молекул АТФ. АТФ — это универсальное топливо всех живых клеток. Аккумуляция энергии в виде АТФ просто необходима, т. к. энергия выделяется в одно время, а используется в другое, вырабатывается в одном месте, а потребляется в другом. АТФ как аккумулятор энергии позволяет организму использовать полученную энергию в различных органах и в любое время, вне зависимости от создавшейся ситуации. АТФ является своеобразным энергетическим «товарным складом». Энергия на таком складе запасается, но где и когда она будет израсходована, никто не знает. Неравномерность расхода энергии в течение суток и неизвестность того, какое количество энергии будет израсходовано за один раз, наводит на мысль о том, что чем больше по объему будет такой склад, тем лучше для организма. При больших и сверхмаксимальных нагрузках выработка энергии осуществляется уже с помощью кислорода. Глюкоза распадается на более простые, чем молочная кислота части и вступает в наружной мембране в цикл Кребса. Цикл Кребса — это целая цепь химических реакций. В этих реакциях водород постепенно, маленькими порциями отщепляется от одного окисляемого вещества и передается другому, от другого третьему и т. д., до тех пор, пока не соединится с кислородом воздуха с образованием воды. Энергия при этом высвобождается тоже не сразу, а постепенно, частями, аккумулируясь в виде АТФ. При кислородном окислении одной молекулы глюкозы образуются уже не 2, а целых 38 молекул АТФ.

Как образуется АТФ? При переносе атомов водорода (и соответствующих ему электронов) от одного вещества к другому образуется перепад концентраций ионов водорода. В результате такого перепада концентраций электронов наружная мембрана митохондрий заряжается положительно, а внутренняя — отрицательно. Образуется энергетический мембранный потенциал, т. е. попросту говоря, разница полюсов, как в батарейке. Энергия возникшей разницы потенциалов и затрачивается на синтез АТФ. Получается, что каждая митохондрия — это живая миниатюрная батарейка.