Клеточное дыхание и законы биоэнергетики

Привет!
В прошлый раз вы могли читать о транспорте газов кровью, обмене газов в легких, механизме вдоха-выдоха и пр. Сегодня поговорим о клеточном дыхании и рассмотрим три закона биоэнергетики.

Вот мы и добрались до того момента, когда станет ясно, для чего же столько хлопот — «тянуть» вглубь организма, к каждой его клеточке кислород, да еще и стараться, чтобы каждой клетке досталось как при коммунизме — не по труду, а по потребностям.
Ни для кого не секрет, что наше тело состоит из множества живых клеток — непохожих по своему строению, но работающих с одной целью — обеспечить своим существованием существование цельного организма, который мы зовем своим телом и который является материальной основой для нашей Личности. Однако, различаясь по своим функциям и по своему строению. все клетки имеют все же общие черты строения — как люди, различающиеся как отдельные личности, но имеющие одинаковый набор внутренних органов (сердце, легкие, мозг и т. д.) и примерно одинаковый набор биологических потребностей (воздух, питание, тепло и т. д.). Эти закономерности касаются и каждой отдельной клетки. И в первую очередь — каждая клетка нуждается в энергии. Эту энергию клетка получает путем окисления органических веществ в присутствии кислорода — другими словами, в процессе клеточного дыхания. Но и здесь все совсем непросто.

Законы биоэнергетики

Присуще всем организмам клеточное дыхание, живущим в содержащей кислород среде. Этот процесс лежит в основе обеспечения потребностей клетки в энергии. Надо сказать, что за счет внешних ресурсов любая живая клетка обеспечивает свои энергетические потребности. Если говорить о потребностях живой клетки,то они складываются из различных процессов. каждый из который требует энергии для своего совершения. Сами эти процессы, в свою очередь, необходимы для совершения отдельных видов полезной работы на нужды как самой клетки, так и целостного организма. Даже у бактерий, таких процессов насчитывается несколько десятков. И все они нуждаются в энергетическом обеспечении. Что же в таком случае говорить о высокоспециализированных клетках человеческого тела — о нервной, железистой, мышечной? Их «энергетические траты» значительно выше.

Трудно себе представить, что Природа, стремящаяся к максимальной целесообразности своих действий, заложила бы для каждого из этих процессов отдельный механизм обеспечения энергией. Вовсе нет. По точному выражению действительного члена РАН В. П. Скулачева, «живая клетка располагает особой «энергетической валютой», играющей роль посредника между процессами запасания энергии и ее траты».

В течение достаточно долгого времени ученые считали, что единственным видом такой «валюты» служат так называемые высокоэнергетические химические соединения, в первую очередь известный даже школьникам аденозинтрифосфат (АТФ). Однако современные исследования опровергли эту догму. Оказалось, что клетка располагает не одним, а тремя типами «энергетической валюты». Наряду с АТФ такую роль выполняют водородный (протонный) и натриевый потенциалы на биологических мембранах.

В результате этого учеными были сформулированы три закона биоэнергетики. Кратко их суть сводится к следующим положениям:

Первый закон биоэнергетики
Живая клетка не использует «впрямую» внешние ресурсы для получения энергии, необходимой для обеспечения внутренних процессов. Клетка «конвертирует» энергию внешних ресурсов в одну из трех внутренних «энергетических валют»: в АТФ, натриевый или протонный (водородный) потенциал, которые затем расходуются для осуществления различных энергоемких процессов.

Второй закон биоэнергетики
Живая клетка в результате эволюции приобрела способность использовать как минимум две «энергетических валюты»: водорастворимую (АТФ) и связанную с мембраной — натриевый или водородный потенциал.

Старая народная мудрость — «не складывать все яйца в одну корзину» — находит свое подтверждение и на клеточном уровне. Если же и дальше действовать в рамках финансовых сравнений, то можно сказать, что клетка держит часть капитала в наличных деньгах, а часть — в акциях, причем в двух разных банках.

Третий закон биоэнергетики
«Энергетические валюты» клетки могут превращаться одна в другую. Поэтому получения хотя бы одной из них за счет внешних ресурсов достаточно для поддержания жизнедеятельности.

Вывод простой: неважно, в какой «валюте» поступил «доход». Главное, чтобы «валюта» была конвертируемая. Но очень часто живая клетка располагает несколькими источниками энергии. Так, животные клетки могут использовать для энергообеспечения как дыхание, так и гликолиз — бескислородное извлечение энергии из органических веществ. Однако, как правило, даже в самых сложных случаях какой-то один процесс доминирует в каждый конкретный момент времени, чтобы смениться другим при изменении условий. В наиболее эволюционно продвинутой животной клетке имеются все три вида «энергетической валюты» — это увеличивает ее способность к выживанию и выполнению ответственных функций в организме.

Функции клеточного дыхания
Функции, возлагаемые на процесс легочного дыхания, тоже достаточно разнообразны. В упрощенном виде они могут быть разбиты на четыре группы:

• запасание «энергетической валюты» в конвертируемой форме АТФ или протонного потенциала;
• выделение энергии в виде тепла;
• образование веществ, необходимых клетке для ее существования;
• удаление веществ, наличие которых во внутренней среде клетки нежелательно.

Запомните это!
В середине 90-х годов XX века исследованиями японского биохимика Т. Озавы было показано, что у 97-летней старухи около 90% ДНИ митохондрий — основного носителя информации о «правильности» протекания биохимических процессов — в клетке сердечной мышцы безнадежно испорчены из-за ее окисления. Но, тем не менее, клетки миокарда продолжали выполнять свою функцию…

Материал подготовил: Atamovich
Источник: Медведев Б.А.
«Животворящее дыхание. Дыхательные практики, которые всегда работают»