АТФ, энергетическая система наших Клеток и Движение. Фосфагены.

Сергей Гриневич. Знать, как живет Клетка, – и обеспечить ей Здоровое существование внутри нашего организма. Плейлист Клетка и Межклеточное пространство, начало цикла «Мир Человека». Подписывайтесь на канал и смотрите плейлист "Клетка". Более подробно о теме можно узнать на сайте http://www.grinevich.com.ua/ Итак, мы имеем высокую концентрацию протонов извне митохондрии и их низкую концентрацию внутри. Чего следует ожидать от такого расклада позиций? Очевидно, протоны извне будут искать возможности вернуться внутрь для естественного выравнивания концентраций. Так и происходит. И это обратное движения протонов осуществляется через мембранный белок, где внутри митохондрии, у стенки мембраны на наш протон с мембранным белком ожидает АТФ-синтетаза. И уже последующее взаимодействие мембранного белка с АТФ-синтетазой сопровождается синтезом АТФ из аденозиндифосфорной (АДФ) и фосфорной кислоты (Фн). Поток протонов через мембрану запускает реакцию: АДФ+Фн = АТФ+Н2О А еще получаем выделение тепла посредством перехода НАДН в НАДФ, что обеспечивается транспортом ионов Кальция и Натрия через мембрану митохондрии. Но главное - получена АТФ, как энергоблок для обеспечения всех последующих процессов. Фосфатные связи молекулы АТФ очень нестойкие, а концевые фосфатные группы легко отщепляются от АТФ. Результат - высвобождение энергии. Хоть эта энергия и маленькая, всего 7-10 ккал\моль АТФ, но все же - из капель состоит Океан. Так из множества АТФ составляется энергия Клетки. А как непосредственно работает этот механизм? Как именно эта энергия доставляется к нужным участкам? - спросите. Мы привозим дрова, а затем при надобности подносим их к каминам и печам. Так и богатые энергией фосфатные группы переносятся на различные субстраты и ферменты по мере их надобности. Чтобы их впоследствии активировать, расходуя, например, на мышечное сокращение. Таким образом энергия АТФ преобразовывается в движение. А движение - это жизнь. Вот так клетка внутри себя живет, используя энергию расщепления поступающих извне белков, жиров и углеводов. А тем и обеспечивает нашу жизнь, жизнь существ, состоящих из множества системно объединенных клеток в единый целостный организм… Но... Есть нюанс. АТФ обеспечивает работу клетки лишь в течении нескольких секунд. А этого вовсе недостаточно для продолжительной работы скелетных мышц, сердца и нервов. Потому, исходя из необходимости решить эту проблему, мир создал фосфагены — органические фосфатные соединения для накопления энергии. Высокоэнергетические фосфорилированные соединения играют роль «аккумуляторов» энергии, запасаемой в форме энергии фосфатной связи. Наиболее важным из фосфагенов у человека является креатинфосфат (КФ). При его расщеплении выходит энергия 10 ккал/моль, используемая для ресинтеза АТФ. Что такое ресинтез? Когда выполняется работа в тканях – уменьшается содержание АТФ, что ведет к распаду креатинфосфата. И наоборот, увеличение содержания АТФ ведет к ресинтезу креатинфосфата. Обе эти реакции обратимы, но их равновесие смещено в сторону образования АТФ: КФ + АДФ переходит в АТФ + Креатин, где АТФ обеспечивает мышечное сокращение. Это что-то наподобие создания финансовой «заначки» при избытке денег. Есть лишние деньги – ложи в «заначку». Недостает денег на необходимые покупки – доставай их из «заначки». Так и в наших тканях регулируется постоянное присутствие энергии для обеспечения процессов жизнедеятельности. А освободившийся Креатин вновь используется клеткой для аккумуляции энергии в креатинфосфате, КФ. Эта энергия фосфагенной системы используется для обеспечения “рывковой” мышечной активности продолжительностью до 10 — 15 секунд, например 100 метров бега. А если энергии нужно больше? Далее используется энергия анаэробного гликолиза (греч. – glykys+lysis, сладкий+растворение). А это что такое? – спросите. Это превращение молекулы глюкозы из расщепляющегося углеводного депо — гликогена печени и мышц — до молочной кислоты. Таким образом фосфагенная система (раз) и анаэробное расщепление гликогена до молочной кислоты (два) обеспечивают человеку возможность рывковой деятельности. Это и бег на короткие дистанции, и подъем тяжестей, и ныряние, и иные кратковременные действия. А если нужны более продолжительные нагрузки? – спросите. Более продолжительная мышечная работа требует усиления окислительного фосфорилирования в митохондриях, обеспечивающего основную часть ресинтеза АТФ. Это значит, что нужно создавать все больше и больше АТФ внутри клеток. И здесь важно достаточное наличие Кислорода, о чем мы уже говорили ранее. Вот такая тесная сопряженность процессов фосфорилирования и окисления в системе переноса электронов и лежит в основе механизма, регулируемого скорость образования энергии в зависимости от скорости ее использования. Сложно, но если внимательно вдуматься – можно все это понять. Но – в следующий раз хочу Вам рассказать о теории доктора Петракова. Это будет интересным дополнением к теме.