Мистер Томпкинс внутри самого себя - [23]

Внутренние стенки митохондрии образуют складки, чтобы дать место другим ферментам, из которых состоит АТФ

Мистер Томпкинс с интересом принялся разглядывать внутренность митохондрии. Все внутри было покрыто периодической мозаикой, слабо переливавшейся розовым, желтым и голубым цветом. Зрелище было красивое.

— Мозаика состоит из ферментов, — пояснил Сент. — Часть красных ферментов содержат гем, очень похожий на гем гемоглобина. Желтые ферменты содержат пигмент, который называется рибофлавином.

Кстати сказать, рибофлавин — это не что иное, как витамин В2. Голубым отдают атомы меди, также прикрепленные к ферментам.

— А почему мозаичный узор такой правильный? — спросил мистер Томпкинс.

— Чтобы эти ферменты функционировали хорошо, каждый фермент должен быть окружен другими ферментами в строго определенной последовательности. Поэтому ферменты организованы в небольшие группы, которые прикрепляются к внутренним стенкам митохондрии.

Эти стенки образуют складки, чтобы дать место другим группам ферментов.

— А что делают ферменты?

— В частности, ферменты занимаются тем, что вырабатывают АТФ. Поэтому мы и называем их электростанциями клетки. Разумеется ферменты выполняют и другие функции, например, смотря по обстоятельствам, они сжигают или синтезируют жиры. Так что крохотные митохондрии играют в жизни клетки очень важную роль.

Если рассматривать мышечное волокно под электронным микроскопом, то вы увидите идущие от митохондрий узенькие каналы, называемые саркоплазматической сетью. Они подходят и опутывают миофибрилы. (Название саркоплазматическая сеть, или ретикулум, — гибрид греческого и латыни, означающий «плотская сеть».). Таким образом, митохондрий вырабатывают АТФ, а затем АТФ по «водопроводной системе» поступает к миофибрилам и снабжает их энергией.

— Очень остроумно, — признал мистер Томпкинс. — А как в действительности вырабатывается АТФ?

— Чтобы все стало ясно, нам придется обратиться к такому понятию, как химический потенциал, — ответил Сент. — Не вдаваясь в детали, общая идея заключается в следующем. Питательные вещества, поступающие в ваш организм с пищей, например, сахар, представляют собой химические соединения, которые могут быть расщеплены до двуокиси углерода и воды, но если бы столь глубокое расщепление произошло, то вы получили бы только тепло. Поэтому вашему организму необходимо запасти химическую энергию, чтобы затем выработать АТФ, и сахар сначала расщепляется на соединения, спонтанно вступающими в реакцию с фосфорной кислотой. Затем некоторые из атомов водорода и углерода из этих молекул, соединяясь с кислородом, образуют двуокись углерода и воды. Некоторые, но не все. Остальные части молекул, связанные с фосфорной кислотой, хранят некоторую долю энергии атомов, связанных с кислородом. Такие молекулы фосфорной кислоты становятся «высокоэнергетическими» соединениями, и их энергия может быть использована для выработки АТФ с высоким содержанием энергии. Детали этого процесса очень сложны, и в результате различных процедур «вторичной переработки» в конце концов все атомы углерода и водорода оказываются пущенными в дело и использованными для образования АТФ. В этой связи нельзя не вспомнить еще об одной функции водопроводной системы в вашей саркоплазматической сети.

Именно она позволяет вам оплачивать долг.

Мистер Томпкинс не был уверен в том, что правильно понял последнюю фразу, но слова Сента сразу же пробудили в нем профессиональный интерес — ведь он был банковским служащим!

— Долг? Какой долг? — переспросил он.

— Вам, несомненно, случалось бежать изо всех сил, или на длинную дистанцию, пока вы не начинали задыхаться и жадно глотать воздух. Даже после остановки вам не сразу удавалось успокоить дыхание, во время бега вы создаете кислородный дефицит — долг, который вам непременно нужно оплатить после снятия интенсивной нагрузки. И ваша саркоплазматическая сеть занимается улаживанием вашего долга.

Дело в том, что во время бега ваши митохондрии сжигают сахар так быстро, как только возможно, чтобы вырабатывать АТФ для ваших мышц. Но для этого митохондриям необходим кислород, а то количество кислорода, котороя доставляет кровь даже при усиленной работе сердца, недостаточно для выработки всей АТФ, необходимой вашим мышцам. И саркоплазматическая сеть обеспечивает временный выход из положения, как я уже говорил вам, в ней имеются ферменты, позволяющие без использования кислорода частично расщеплять сахар до стадии молочной кислоты. Это дает лишь У18 того количества АТФ, которое можно было бы получить при полном расщеплении сахара, но зато таких ферментов в саркоплазматической системе много, поэтому и сахара они расщепляют изрядное количество, а это в свою очередь означает, что и АТФ образуется немало. Таким образом, вы получаете возможность непродолжительное время бежать быстрее и дальше, чем позволяет то количество кислорода, которое могут обеспечить ваше сердце и кровь. Избыток молочной кислоты выводится из саркоплазматической сети в кровоток, но, разумеется, продолжаться долго так не может. Когда вы останавливаетесь, митохондрии поглощают молочную кислоту и обычным образом, с использованием кислорода, сжигают ее, расщепляя до двуокиси углерода и воды. Поэтому вы какое-то время тяжело дышите, оплачивая образовавшуюся задолженность по кислороду, а затем ваше дыхание успокаивается, и вы начинаете дышать, как обычно. Для банковского клерка такой приспособительный механизм не имеет особого значения, но если бы вам пришлось жить в джунглях, то способность организма «влезать в долги» по кислороду могла бы при определенных условиях оказаться жизненно важной.