человека биополимеры пищи распадаются в желудочно-кишечном тракте на жирные кислоты и глицерин, полисахариды – на моносахариды. Мономеры превращаются в организме в небольшие по величине моно-, ди– и трикарбоновые кислоты, которые уже способны окисляться с выделением определенного количества энергии.
Биологическое окисление происходит в митохондриях – особых внутриклеточных образованиях, которые являются энергетическими станциями клетки. Митохондрии имеют вид шарообразных или вытянутых пузырьков размером от одного до нескольких десятков микрон. Именно в них происходят окислительно-восстановительные реакции. В результате этих реакций высвобождается энергия. Самое большое количество митохондрий можно увидеть в печеночных и мышечных клетках – там, где энергия наиболее интенсивно синтезируется и потребляется. В клетках печени, например, митохондрии могут занимать до 22 % всего объема, и в каждой клетке их можно насчитать больше тысячи.
Аэробная энергетика, или Дыхание клетки
Суть окислительно-восстановительных реакций, протекающих в митохондриях с выходом энергии, кратко можно выразить следующим образом: карбоновые кислоты окисляются кислородом воздуха до углерода с водородом, отщепленным от карбоновых кислот.
Карбоновые кислоты могут образовываться в клетке за счет метаболизма, катаболических процессов клетки, а также поступать извне через кровь в качестве конечных продуктов распада.
Окисление водорода кислородом – это реакция гремучего газа: О2 + 2Н2О. В лабораторных условиях она сопровождается взрывом. Если бы такая реакция происходила в живой клетке одномоментно, клетка погибла бы в результате выделения слишком большого количества энергии. Она бы попросту сгорела. Процесс выделения энергии в клетке происходит поэтапно. Высвобождающаяся в процессе биологического окисления энергия откладывается впрок и особым образом консервируется.
Митохондрии – биоэнергостанции клеток
У всех эвкариот генетическая информация содержится не только в хромосомах клеточного ядра, но и в митохондриях – самовоспроизводящихся полуавтономных органеллах клетки, имеющих собственный геном. Если рассмотреть отдельно взятую митохондрию под электронным микроскопом, то можно увидеть две полупроницаемые оболочки, две мембраны: наружную и внутреннюю. Наружная мембрана гладкая, а вот внутренняя образует большое количество складок – крист. Эти кристы служат для увеличения поверхности мембраны, ведь именно в ней идет непосредственное образование энергии.
В них встроены белковые компоненты дыхательной цепи – ферменты, участвующие в преобразовании энергии химических связей окисляемых питательных веществ в энергию молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Такой «конвертируемой валютой» клетка оплачивает все свои энергетические потребности.
Анаэробная энергетика, или Гликолиз в здоровых
