Это сегодня тебе со всех сторон и на всех коробках и пачках от продуктов питания пишут про белки, жиры и углеводы, а также различные витамины и минералы, а раньше человек это всё изучал самостоятельно, чаще по наитию или учась на ошибках (например, не есть гриб мухомор). Это ты сейчас уже много знаешь, что полезно, а что не очень, что такое, например, пробиотики, содержащие живые микрокультуры, которые полезны для твоего организма; что такое витамины группы В, и что они играют огромную роль в клеточном метаболизме; что такое холестерин, который бывает разным, и в меру для организма даже полезен. Да и в целом, мера и баланс чего бы то ни было – это очень важный показатель для организма человека.
Большую роль в таком балансе организма играют ферменты (энзимы) – это сложные молекулы белка, которые ускоряют химические реакции в организме. Кстати, энзим с греческого так и переводится – закваска. То есть это то, что ты представляешь сейчас себе в виде брожения: сахара, дрожжей, молочнокислого, с добавлением солей и прочих ферментов. Брожение – это метаболический процесс, то есть обмен веществ, результатом которого является поддержание жизни через различные химические реакции.
Да, брожение – это не только то, что происходит на заводе по производству пива или у твоей бабушки в банке с квашеной капустой. Брожение происходит в твоём организме и даёт основу для всей твоей жизнедеятельности. Но всё это происходит на микроуровне в твоём внутреннем микромире. И одним из ярких процессов, на котором стоит заострить нам с тобой разговор, является метаболизм.
Метаболизм в организме имеет две стадии. Одна – при которой сложные органические вещества распадаются (окисляются) на более простые (катаболизм); другая – при которой простые вещества образовывают более сложные соединения (анаболизм). При катаболизме энергия выделяется, а при анаболизме энергия затрачивается. Так как в нашем разговоре гораздо интереснее поговорить о выработке энергии, которая идёт в том числе на поддержание мыслительного процесса, то давай остановимся на стадии катаболизма или энергетического обмена. Главная энергетическая компонента метаболизма, которая появляется на свет в результате процесса катаболизма вместе с выработкой тепла, является аденозинтрифосфорная кислота (аденазинтрифосфат – АТФ).
Именно АТФ не только является универсальным источником энергии для всех биохимических процессов, протекающих в твоём организме на микроуровне, но и служит основой для образования тех самых ферментов. Если упростить, то примерами катаболизма являются превращения любимых лакомств детей и взрослых человеческой расы – сахара и алкоголя – в энергию. Сахар – это пример гликолиза, то есть превращение глюкозы в молочную или пировиноградную кислоту (или пируваты). Алкоголь – пример превращения этанола в уксусный альдегид и затем в уксусную кислоту. Далее и то и другое распадается на углекислый газ и воду.
Вот вкратце как устроена грань реальности – микромир, и крохотные процессы внутри твоего тела. Общий путь катаболизма включает в себя стадию окисления пируватов (глюкозы), а в ряде случаев бета-гидроксимасляной кислоты до ацетил-коэнзим А (ацетил-кофермент А – ацетил КоА); затем происходит окисление ацетил КоА в цикле Кребса (цикл лимонной кислоты) и наконец происходит выделение и аккумулирование энергии на мембранах митохондрий – органелл, живущих внутри каждой клетки твоего организма. Цикл Кребса (лимонной кислоты или трикарбоновых кислот) – это сложная цепочка образования и преобразования химических соединений с многочисленными стадиями. В каждой из этих стадий цикла Кребса митохондрии окисляют ацетил КоА, получая углекислый газ и электроны. Электроны в свою очередь заряжают никотинамидадениндинуклеотид – кофермент (коэнзим), задействованный в окислительно-восстановительных реакциях твоих клеток и имеющий два функциональных состояния NAD+ (окисленный), который забирает электроны у молекулы, и NADH (восстановленный), который отдаёт электроны молекулам внутри клеток. Все коферменты (коэнзимы) являются составной частью ферментов (энзимов), определяя их специфичность и активность.
Ферменты, в свою очередь, сами по себе ускоряют химические реакции в организме – это своего рода маленькие двигатели, которые поддерживают скоростной режим химических реакций в твоём организме. Эффективность работы ферментов на микроуровне во времени позволяет говорить о таком понятии, как ферментативная кинетика. То есть простым языком, – ты можешь передвигаться на электросамокате или поставить себе движок с 1000 лошадиных сил и летать без ограничения скорости, не боясь камер и полицейских. Но за бензин всё равно надо платить.
Ферментативная кинетика – это способность усиливать химические реакции в твоём организме благодаря работе ферментов в миллионы, а иногда и в миллиарды раз быстрее любых других катализаторов (ускорителей химических реакций). Невероятный процесс всех этих бесконечных скоростных превращений требует на микроуровне и невероятного потребления энергии и её постоянной выработки.
Твой организм эту энергию генерирует, чтобы ты мог не только выполнять простые действия, но и мог заниматься спортом, преодолевать различные нагрузки и, конечно же, думать и мыслить. Именно этот процесс больше всего забирает энергию.
Процессы, благодаря которым твой организм обеспечивается энергией, в основном запускаются работой микроскопических органелл – жизненно важных компонентов для существования твоей клетки, тех самых митохондрий. Как видишь, от митохондрий уйти никуда нельзя, они очень важны.
Образовывая на своих мембранах уже известный тебе аденазинтрифосфат (АТФ) – нуклеозид, имеющий беспрецедентное значение в обмене энергии и веществ в твоём теле, митохондрии становятся для тебя уникальными клетками жизни. Создавая на своих мембранах основную массу аденазинтрифосфата, митохондрии, как живые органеллы, работают внутри тебя круглые сутки напролёт, не переставая и не отдыхая. Их количество в одной твоей клетке может варьироваться от нескольких тысяч до десятка тысяч штук, и каждая из них непрестанно работает и вырабатывает ради тебя любимого драгоценную энергию. Обычная клетка человеческого тела содержит 1—2 тыс. митохондрий, в то время как клетки мозга, сердца, сетчатки, яичников могут содержать до 11 тыс. митохондрий, а всего их в теле человека может быть до 1 квадриллиона штук (то есть миллион миллиардов или 1 с 15 нулями), а значит, больше чем ты можешь увидеть звёзд с использованием современных тебе телескопов. Не правда ли, поистине будоражащий микромир? А это ещё даже не самый конец этой грани реальности.
Митохондрии осуществляют функции клеточного дыхания (аэробного дыхания, примерно того же, что плод в утробе матери осуществляет через пуповину), окисляя органические соединения и далее синтезируя АТФ с использованием энергии окисленных соединений. Если в твоём организме митохондрии перестанут вырабатывать АТФ, ты мгновенно умрёшь. Именно поэтому различные яды, а точнее химические соединения, которые разрушают митохондрии, могут стать причиной смерти, в том числе внезапной. Химия, физика и биохимия для митохондрий – это основа их жизни.
Единственное, чем ты платишь митохондриям за их работу и что делаешь для них – это пьёшь, ешь, дышишь, двигаешься, ну и, естественно, подпитываешь их всеми остальными своими чувствами.
Всё это потому, что энергия, вырабатываемая митохондриями, поступает и затрачивается при одинаковых факторах, происходящих как внутри, так и снаружи твоего тела. Проанализируй и задумайся над следующими явлениями.
Давление, высота, температурное колебание. Твой организм начинает реагировать на ситуации, когда тебе нужно согреться или, наоборот, начать потеть, чтобы охладить организм. Когда меняется внешнее давление, то осмотическое давление внутри клеток твоего организма тоже подстраивается под внешние условия. Когда ты заболеваешь, то поднимается температура твоего тела, в качестве защитной реакции организма и борьбы его с инородными клетками. Температура тела зависит и от других процессов, таких как сон, например.
