Аденозинтрифосфата (атф) [13]: ф — фосфатная группа

В обоих случаях: и для фотосинтетического каскада, и для дыхательной цепи (набор белков, которые осуществляют окисление субстратов кислородом) — генерируется ток протонов через мембрану, в которую погружены белки. При движении электрона от субстрата к кислороду протоны перемещаются с внутренней поверхности мембраны наружу. В результате выкачивания протонов на мембране генерируется разность потенциалов. Токи обеспечивают энергией синтез АТФ, а также служат источником энергии для некоторых видов работы. В биоэнергетике принято считать АТФ и протонный ток альтернативными и взаимно конвертируемыми энергетическими валютами.

Когда АТФ соединяется с водой, выделяется свободная энергия в количестве 36,6 кДж/моль. Выделение энергии, необхо­димой для жизнедеятельности клетки, происходит при отщеп­лении от АТФ одной фосфатной группы с образованием аденозиндифосфата (АДФ):

АТФ + Н₂0 → АДФ + Фосфат + 36,6 кДж

При отщеплении от АДФ еще одной фосфатной группы образуется аденозинмонофосфат (АМФ) и выделяется такая же порция энергии. Таким образом, основными энергетическими станциями клеток живых организмов служат митохондрии. У живой клетки есть не только молекулярные генераторы, но и молекулярные насосы и молекулярные моторы. Эволюция со­здала несколько классов белков, способных преобразовывать химическую энергию в механическую.

Энергетический обмен клетки в живом организме осуществляется в три этапа. На первом этапе сложные органические соединения, входящие в состав пищи, распадаются на более простые: белки на аминокислоты, полисахариды на моносахариды. На втором этапе в процессе брожения аминокислоты, жирные кислоты, глюкоза подвергаются неполному окисле­нию. Здесь основным источником энергии является глюкоза, и для нужд клетки извлекается около 10% энергии. На третьем этапе в процессе аэробного дыхания происходит полное расщепление поступивших органических соединений. Здесь в условиях полного окисления происходит фосфорилирование АДФ до АТФ, то есть энергия химических связей аккумулируется в АТФ.

Запаса энергии в АТФ мышцы хватает на 20…30 сокращений. Для обеспечения длительной работы мышцы необходим непрерывный синтез АТФ. Человек более половины получаемой энергии расходует на совершение мышечной работы. Запас углеводов может удовлетворить энергетические потребности нашего организма в течение примерно 12 ч. Последовательность расходования запасов питательных веществ в организме че­ловека следующая: прежде всего углеводы, затем жиры и в последнюю очередь белки.

Такова примерная картина преобразования энергии живыми клетками. Развитие представлений в области энергетики живых систем важно для понимания механизма появления месторождений углеводородов, но самое главное — важно для понимания человеком своего места во Вселенной.

Элементарные процессы, происходящие в живой природе, по существу, те же самые, что и в неживой. Это—перенос электронов и протонов. И тут и там происходит поглощение и отражение света, воздействие гравитационного, магнитного и электрического полей. Жизнь начинается с электронов и атомов, в которых реализуются процессы возбуждения и взаимо­действия. В ходе эволюции элементы простейшей жизни усложнились до совершенства, заложенного в Человеке.

Поскольку источником энергии для любого организма служит среда обитания, а отходы жизнедеятельности выводятся обратно в среду обитания, то любой организм, включая человека, неизбежно изменяет внешнюю среду истощая ее ресурсы и перегружая ее отходами.