Глава 5.3. Биоэнергетика на уровне организма

Энергообеспечение любого организма происходит в конечном итоге за счет высвобождения энергии химических связей органических веществ. Поскольку процессы расщепления органических веществ происходят в любом организме постоянно, тогда как уровень энергозатрат значительно колеблется, а также из-за того, что для запуска процесса расщепления органического вещества также требуется энергия, каждая клетка должна иметь определенный энергетический запас, который может быть использован в любой необходимый момент. Таким аккумулятором энергии в живых клетках являются молекулы АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). Особенностью этой молекулы является то, что она очень легко отдает энергию химической связи с остатком фосфорной кислоты, и эта энергия может быть использована для обеспечения любых химических процессов в клетке.

В процессе энергетического обмена любой клетки выделяют один или два этапа:

1. Бескислородный - общий для всех живых клеток. На этом этапе за счет энергии двух молекул АТФ идет расщепление одной простых шестиуглеродной(6С) органической молекул (типа глюкозы) на две трехуглеродные(3С) молекулы. В результате этого расщепления выделяется энергия, позволяющая синтезировать 4 молекулы АТФ. Этот этап остается единственным для всех анаэробных организмов.

2. Кислородный - Аэробные организмы, поглощая в процессе дыхания кислород, обеспечивают себя значительно большими энергоресурсами. Образовавшиеся в результате бескислородного этапа трехуглеродные молекулы(3С) включаются в цикл ферментативных реакций расщепления до образования углекислого газа и водорода. В результате освобождается энергия, достаточная для синтеза шести молекул АТФ.

Взаимодействие образовавшегося водорода с поглощенным кислородом воздуха идет в клетках постепенно, благодаря системе переноса электронов с мембраны на мембрану. В результате высвобождающаяся энергия постепенно аккумулируется в виде 30 молекул АТФ. Таким образом, эта реакция обеспечивает восемнадцатикратное увеличение выхода энергии на одну органическую молекулу.