В клетке имеются силовые станции, деятельность которых в основном специализирована на аккумуляции энергии. Они представлены сложными мембранными образованиями – митохондриями

Специфика деятельности митохондрий заключается в окислении, расщеплении органических соединений, питательных веществ, образовавшихся из белков, (углеводов и жиров пищи), но в результате предшествующих обменных превращений, потерявших уже признаки молекул биополимеров. Распад в митохондриях сопряжён с важнейшим для жизнедеятельности процессом. Происходит дальнейшее разукрупнение молекул и образование абсолютно идентичного продукта независимо от первичного источника. Таково наше топливо, которое организм использует очень осмотрительно, поэтапно. Это позволяет не только получать энергию в виде тепла, обеспечивающего комфортность нашего существования, но и главным образом накапливать её в виде универсальной энергетической валюты живых организмов – АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты).

Высокая разрешающая способность электронно-микроскопических устройств позволила распознать структуру митохондрий. Фундаментальные исследования советских и зарубежных учёных способствовали познанию механизма уникального процесса – аккумуляции энергии, служащего проявлением функции внутренней мембраны митохондрий. В настоящее время сформировалась самостоятельная отрасль знаний об энергообеспечении живых существ — биоэнергетика, изучающая судьбу энергии в клетке, пути и механизмы её накопления и использования.

В митохондриях биохимические процессы превращения молекулярного материала имеют определённую топографию (расположение в организме). Ферментные системы окисления жирных кислот, аминокислот, а также комплекс биокатализаторов, образующих единый цикл по распаду карбоновых кислот в результате предшествующих реакций распада углеводов, жиров, белков, потерявших сходство с ними, обезличенных, унифицированных до десятка однотипных продуктов, которые сосредоточены в матриксе [14] митохондрий составляют так называемый цикл лимонной кислоты, или цикл Кребса.

Деятельность этих ферментов позволяет накапливать в матриксе могучую силу энергетических ресурсов. Вследствие этого митохондрии образно называют электростанциями клетки. Они могут использоваться для процессов восстановительного синтеза, а также образуют горючий материал, из которого набор ферментов, вмонтированных асимметрично поперёк внутренней мембраны митохондрий, извлекает энергию для жизнедеятельности клетки. Окислителем в обменных реакциях служит кислород. В природе взаимодействие водорода и кислорода сопровождается лавинообразным выделением энергии в виде тепла.

При рассмотрении функций любых клеточных органелл (“органов” простейших) становится очевидным, как их деятельность и режим работы клетки зависят от состояния мембран, их проницаемости, специфики набора ферментов, образующих их и служащих строительным материалом этих образований.

Правомочна аналогия между текстами — набором букв, образующих слова, складывающиеся во фразы, и способом шифрования информации в нашем организме. Это и последовательность чередования нуклеотидов (составной части нуклеиновых кислот и других биологически активных соединений) в молекуле ДНК — генетический код, в котором, как в древнем манускрипте, сосредоточены необходимые сведения о воспроизведении белков, присущ данному организму. Примером кодирования информации языка органических молекул может служить наличие рецептора, узнаваемого гормоном, распознающего его среди массы различных соединений, сталкивающихся с клеткой.

Когда какое-то соединение устремляется в клетку, то самопроизвольно проникнуть в неё оно не может. Барьером служит биологическая мембрана. Однако в неё предусмотрительно вмонтирован специфический переносчик, который доставляет претендента на внутриклеточную локализацию по назначению.

Возможно ли в организме различное «толкование» его молекулярных обозначений — “текстов”? Совершенно очевидно, что это — реальный путь к дезорганизации всех процессов в клетках, тканях, органах.

«Внешнедипломатическая служба» позволяет клетке ориентироваться в событиях внеклеточной жизни на уровне органа, постоянно находиться в курсе текущих событий во всём организме, выполняя распоряжения нервной системы с помощью гормонального контроля, получая топливно-энергетический и строительный материал. Помимо этого, внутри клетки постоянно и гармонично идёт своя молекулярная жизнь.

В клеточном ядре хранится клеточная память — нуклеиновые кислоты, в структуре которых закодирована программа образования (биосинтеза) разнообразнейшего набора белков. Они осуществляют строительно-структурную функцию, являются биокатализаторами-ферментами, могут осуществлять транспорт некоторых соединений, исполнять роль защитников от чужеродных агентов (микробов и вирусов).

Программа содержится в ядерном материале, а работу по построению этих крупных биополимеров осуществляет целая конвейерная система. В генетически строго определённой последовательности подбираются и скрепляются в единую цепь аминокислоты, кирпичики белковой молекулы. Эта цепь может насчитывать тысячи аминокислотных остатков. Но в микромире клетки невозможно было бы разместить весь необходимый материал, если бы не исключительно компактная упаковка его в пространстве.

* *
*

Мы коснулись лишь некоторых сторон глубоко внутренней жизни организма. Работа его отлажена в течение многотысячной истории эволюции. Но уж слишком много опасностей, приходящих извне, угрожают целостности очень сложной и хрупкой живой системы. Очень часто человек разрушает своё здоровье по собственной воле.

Этиловый спирт вторгается в нормальную глубоко внутреннюю жизнь организма на клеточном уровне как разрушитель. Малые размеры элементарно устроенной молекулы винного спирта исключают необходимость дробления её в пищеварительном тракте — ротовой полости, пищеводе, желудке и кишечнике. Наличие дифильных свойств – способности растворяться в воде и растворять жиры — обеспечивает льготные условия для усвоения этанола. Уже в желудке, где всасывается около 20%, и в двенадцатиперстной кишке, из которой поступает в кровь остальное его количество, физические и химические свойства спирта обусловливают повреждение слизистой оболочки.

На пищеварение возложена ответственная функция. Употребляемой пище предстоит пройти длинную дистанцию. Этот процесс начинается в ротовой полости. Желудок и тонкий кишечник, особенно начальная его часть — двенадцатиперстная кишка, — главная лаборатория по химической переработке пищевых продуктов. В их просвет ритмично, в соответствии с ритуалом приёма пищи, строго индивидуально, в зависимости от её качественного и количественного состава поступают секреты, богатые ферментами, соляной кислотой, бикарбонатами.

Поджелудочная железа, железы кишечника, желчный пузырь, освобождаясь от содержимого, заполняют двенадцатиперстную кишку секретами, желчью, необходимыми для расщепления и транспортирования жиров, жирорастворимых витаминов, углеводов и белков. Другими словами, создаются условия, необходимые для того, чтобы сложные углеводы превратились в набор моносахаридов, белки — в смесь аминокислот, из жиров образовались жирные кислоты, глицерин, а также ряд низкомолекулярных органических и минеральных соединений. Далее в пищеварительном тракте осуществляется сортировка этого набора различных по строению, массе и растворимости веществ. Что-то выводится наружу, какой-то минимум остаётся для поддержания жизни микрообитателей толстого кишечника.

С многими микроорганизмами у нас налажены отношения взаимовыручки: мы им — пищевые продукты, они нам — некоторые витамины группы В и участие в расщеплении некоторых сложных соединений, на которые организм не затрачивает собственные усилия. Потом, естественно, организму приходится за эти услуги расплачиваться — обезвреживать токсические соединения, образующиеся при жизнедеятельности микрофлоры, но при здоровой и состоятельной печёночной ткани это привычная, рутинная работа, с которой печень легко справляется.

Алкоголь вмешивается в налаженный режим работы пищеварительного тракта, вызывая изменения состояния слизистой на всём её протяжении и внося тем самым диссонанс в процессы переваривания и транспортировки пищи. Нарушаются тонкие процессы пристеночного пищеварения, изменяется постоянство строения плазматических мембран клеток кишечной стенки. Этанол всасывается за счёт диффузии[15]. Необходимо отметить, что эта операция осуществляется им с молниеносной скоростью. Беспрепятственно преодолевающий липидно-белковый состав мембран, преимущественно разжижающий гидрофобный (способный не смачиваться водой, как бы «водоотталкивающий») липидный слой, этиловый спирт уже через несколько минут после его приёма обнаруживается в крови.

Уже при однократном поступлении этанола в клеточных мембранах наблюдаются структурные перестройки. Укорачиваются жирные кислоты фосфолипидных[16] компонентов. В них образуются двойные связи, происходит дефектная упаковка молекулярного материала в мембранах. Они становятся как бы «дырявыми», в щели могут проникать те вещества, для которых мембрана обычно служит преградой.

На дезорганизующее многократное поступление этилового спирта организм реагирует усиленной поставкой в мембраны холестерина — циклического соединения, синтезируемого из продуктов обмена глюкозы и жирных кислот. Холестерин цементирует мембраны, повышая её жесткость и снижая «текучесть». Однако это не спасает клетку. При алкогольной интоксикации образуются нетипичные фосфолипиды, обладающие токсическим действием на клетки. В мембранах изменяется типичный для них углеводный профиль: снижается содержание гликолипидов, гликопротеидов, сложных белков, содержащих углеводные компоненты. При этом изменяется трансмембранный перенос (перенос через мембраны, сквозь мембраны) ионов кальция, что обусловливает нарушение процессов передачи нервных импульсов. Такие серьезные повреждения в мембранах отмечаются параллельно с развитием пристрастия к алкоголю, способности переносить повышенные дозы — признаками, характерными для хронического алкоголизма. Считают, что проводимая этанолом «реконструкция» мембран служит одним из механизмов формирования влечения и зависимости от алкоголя.

* * *