Самый гениальный изобретатель - это сама Природа, вернее, та команда Архитекторов, создавшие все живое на Земле и других бесконечных мирах.
Сегодня мы поговорим о таком технологическом решении этой команды как АТФ-синтаза.
АТФ-синтаза - гениальной изобретение электрогенератора, находящееся в каждой клетке живого организма. Эта статья о том, как этот электрогенератор устроен и как он работает в каждой нашей клетке, о наличии которого многие даже не подозревают.
Что такое АТФ? Немного предыстории
Мы много говорим об энергии, которая нам нужна для разных действий - для машин, она нужна что бы ехать, для электродвигателей - для создания момента вращения,для живого организма - для работы его клеток. В конечном счете - преобразование потенциальной энергии в кинетическую. Так вот, Природа создала устройство для создания источника потенциальной энергии, - таких маленьких живых батареек дающих энергию для клетки. АТФ - это молекула аденозитрифосфата, главного источника энергии живой клетки. Представляет собой эфир эденозина (пурин). Приверженцы теории оснополагающего эфира здесь порадуются. АТФ является посредником передачи в клетку гормонального сигнала. Образуются эти молекулы в митохондриях, присутствующих в каждой клетке живого организма.
Есть гипотеза, что митохондрия изначально существовала отдельно, как самостоятельный организм (бактерия), но на каком-то этапе эволюции для жизни организма в природных условиях, где в обилии есть кислород, потребовался посредник, производящий энергию в большом количестве. Как если бы мы получили в подарок электромобиль без аккумулятора, и вариант запитывать электродвигатель по длинным проводам от розетки нас не совсем устраивал, поскольку мы были бы ограничены длиной этого провода. Как установка аккумулятора в электромобиль решает вопрос со свободой перемещения, так и митохондрия решает задачу производства энергии, необходимой для работы клетки. Это симбиоз - клетке нужна энергия, которую она не может производить самостоятельно в достаточном количестве, а митохондрия способна это прекрасно делать.
Самое интересное, что митохондрия, - это полное самостоятельное устройство, у которого есть все вплоть до собственной ДНК. Он значительно короче, ДНК клетки животных и представляет собой тороидальное образование. При этом кодировка триплетов там то же своя. По сути, ДНК митохондрии называют золотым сечением, в силу того, что оно идеально выполнено, чего не скажешь про ДНК клетки.
Конечно же митохондрия хранит много секретов, но сегодня мы поговорим лишь об одном из них - это АТФ-синтаза, занимающаяся производством АТФ. Внешне это очень напоминает работу обычного электрогенератора, - есть и ротор, и статор, и разность потенциалов, заставляющая вращаться этот механизм.
Кстати, эти малые создания вырабатывают порядка 40кг молекул АТФ в день у обычного человека. И у физика непременно возникает вопрос о законе сохранения энергии, поскольку в день человек потребляет 5кг питания (я взял данные по потреблению питания для космонавта, находящегося в ограниченном пространстве с четким контролем его энергопотребления), а производится при этом 40 кг АТФ. Нестыковочки!
Основными потребителями АТФ являются мозг, печень и мышцы (примерно по 22% каждая группа).
Организм получает питание и перерабатывает его в энергию. Упрощенно весь процесс можно описать тремя стадиями, поскольку потребляемую пищу необходимо первоначально разложить на мелкие составляющие, а затем уже собирать энергетическую молекулу.
1 стадия: разложение углеводов, жиров и белков до составляющих. Углеводы до моносахаров (глюкоза, фруктоза), жиры до жировых кислот, белки до аминокислот. Очень важно учесть, что разложение может происходить при наличии кислорода, так и без него для углеводов, а вот жирам и белкам обязательно требуется кислород. И больше всего АТФ производится из жиров, примерно 146 молекул АТФ из 1 молекулы жирной кислоты.
2 стадия: производство промежуточного метаболита - Ацетил КоА. При его производстве требуются витамины и микроэлементы (медь, цинк, железо). Отмечу здесь, что эти элементы основополагающие элементы для производства наших обычных электрических батарей/аккумулятров, а железо - ключевой элемент при создании электромагнитных устройств.
3 стадия: полученный Ацетил КоА поступает в два биохимических перерабатывающих комплекса: процесс переработки цикл Кребса и дыхательной цикла. Отличия в присутствии кислорода в процессе производства (аэробный и анаэробный способы). Именно окислительный процесс наиболее эффективный для производства энергии.
Вся эта процессия отдаст свои электроны на внутренней мембране митохондрии, где встроенные в нее белки цепи переноса электронов перекачают протоны в межмембранное пространство, а электроны будут передавать друг другу, как мяч в футболе, пока последний из белков не «забьет» их в молекулу кислорода, восстанавливая ее с образованием воды. В межмембранном пространстве накапливаются протоны, создавая разницу зарядов и превращая внутреннюю мембрану в один большой конденсатор.
Созданный таким образом потенциал напряжения из протонов и электронов и разность концентрации (pH) составляют электрохимический потенциал и является источником питания для электрогенератора в полном понимании этого механизма работы из обычной электрофизики.
Потенциальная энергия преобразуется в кинетическую - протоны (положительный заряд) хотят восстановить потенциальное равновесие и "рвутся" внутрь митохондрии, что собственно и используется молекулой АТФ-синтазой для вращения механизма, при прохождении протона по внутреннему каналу через АТФ-синтазу во внутрь митохондрии. Создаваемое вращение используется для прикрепления различных остатков к каркасу аденина для последовательного производства в конечном итого молекулы АТФ.
Какие еще скрытые тайны хранит в себе митохондрия?
Интересно, что межмембранное пространство митохондрии заполнено гелеобразным веществом, мактриксом. В статье о строении клетки и конкретно гипотезе приемо-передающего устройства на основе кристаллоколоидного вещества, Колчанов сообщает в своих исследованиях, что лимфа становится гелеобразной на период митоза (деления клетки) - тем самым она активирует резонансный контур приемо-передающего устройства. В митохондрии матрикс изначально в гелеобразном состоянии, что может означать лишь то, что приемо-передающий тракт работает постоянно, а не только на период митоза.
Интересно так же, ученые на сегодня зашли в тупик, в поисках предка митохондрии. На какой-то момент называлась бактерия Рикетсия, затем фотосинтезирующие пурпурные бактерии, но явного претендента нет. Возможно дело в том, что эта митохондрия имеет искусственно происхождение? Та же бактерия Рикетсия, только модифицированная, превращенная из паразита, пожирающей АТФ у клетки, в которой она живет, в донора, производящего эту самую АТФ для клетки хозяина.
Материалы использованные для подготовки статьи
https://biomolecula.ru/articles/vnimanie-razyskivaetsia-predok-mitokhondrii
До следующих встреч на канале, подписывайтесь на канал, участвуйте в обсуждении новых идей, технических решений в Курилке изобретателя (нашем групповом чате)!
С уважением к читателям канала, Михалев СИ
В следующих статья будем разбираться как устроены энергетические станции живых организмов, и возможно ли повторить их.
