Пути синтеза атф в организме. Молекула АТФ — что это и какова её роль в организме Атф образуется в результате

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) — совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии. Энергия, освобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме АТФ и других высокоэнергетических соединений. АТФ — универсальный источник энергообеспечения клетки. Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования — присоединения неорганического фосфата к АДФ.

У аэробных организмов (живущих в кислородной среде) выделяют три этапа энергетического обмена: подготовительный, бескислородное окисление и кислородное окисление; у анаэробных организмов (живущих в бескислородной среде) и аэробных при недостатке кислорода — два этапа: подготовительный, бескислородное окисление.

Подготовительный этап

Заключается в ферментативном расщеплении сложных органических веществ до простых: белковые молекулы — до аминокислот, жиры — до глицерина и карбоновых кислот, углеводы — до глюкозы, нуклеиновые кислоты — до нуклеотидов. Распад высокомолекулярных органических соединений осуществляется или ферментами желудочно-кишечного тракта или ферментами лизосом. Вся высвобождающаяся при этом энергия рассеивается в виде тепла. Образовавшиеся небольшие органические молекулы могут быть использованы в качестве «строительного материала» или могут подвергаться дальнейшему расщеплению.

Бескислородное окисление, или гликолиз

Этот этап заключается в дальнейшем расщеплении органических веществ, образовавшихся во время подготовительного этапа, происходит в цитоплазме клетки и в присутствии кислорода не нуждается. Главным источником энергии в клетке является глюкоза. Процесс бескислородного неполного расщепления глюкозы — гликолиз .

Потеря электронов называется окислением, приобретение — восстановлением, при этом донор электронов окисляется, акцептор восстанавливается.

Следует отметить, что биологическое окисление в клетках может происходить как с участием кислорода:

А + О 2 → АО 2 ,

так и без его участия, за счет переноса атомов водорода от одного вещества к другому. Например, вещество «А» окисляется за счет вещества «В»:

АН 2 + В → А + ВН 2

или за счет переноса электронов, например, двухвалентное железо окисляется до трехвалентного:

Fe 2+ → Fe 3+ + e — .

Гликолиз — сложный многоступенчатый процесс, включающий в себя десять реакций. Во время этого процесса происходит дегидрирование глюкозы, акцептором водорода служит кофермент НАД + (никотинамидадениндинуклеотид). Глюкоза в результате цепочки ферментативных реакций превращается в две молекулы пировиноградной кислоты (ПВК), при этом суммарно образуются 2 молекулы АТФ и восстановленная форма переносчика водорода НАД·Н 2:

С 6 Н 12 О 6 + 2АДФ + 2Н 3 РО 4 + 2НАД + → 2С 3 Н 4 О 3 + 2АТФ + 2Н 2 О + 2НАД·Н 2 .

Дальнейшая судьба ПВК зависит от присутствия кислорода в клетке. Если кислорода нет, у дрожжей и растений происходит спиртовое брожение, при котором сначала происходит образование уксусного альдегида, а затем этилового спирта:

1. С 3 Н 4 О 3 → СО 2 + СН 3 СОН,
2. СН 3 СОН + НАД·Н 2 → С 2 Н 5 ОН + НАД + .

У животных и некоторых бактерий при недостатке кислорода происходит молочнокислое брожение с образованием молочной кислоты:

С 3 Н 4 О 3 + НАД·Н 2 → С 3 Н 6 О 3 + НАД + .

В результате гликолиза одной молекулы глюкозы высвобождается 200 кДж, из которых 120 кДж рассеивается в виде тепла, а 80% запасается в связях АТФ.

Кислородное окисление, или дыхание

Заключается в полном расщеплении пировиноградной кислоты, происходит в митохондриях и при обязательном присутствии кислорода.

Пировиноградная кислота транспортируется в митохондрии (строение и функции митохондрий — лекция №7). Здесь происходит дегидрирование (отщепление водорода) и декарбоксилирование (отщепление углекислого газа) ПВК с образованием двухуглеродной ацетильной группы, которая вступает в цикл реакций, получивших название реакций цикла Кребса. Идет дальнейшее окисление, связанное с дегидрированием и декарбоксилированием. В результате на каждую разрушенную молекулу ПВК из митохондрии удаляется три молекулы СО 2 ; образуется пять пар атомов водорода, связанных с переносчиками (4НАД·Н 2 , ФАД·Н 2), а также одна молекула АТФ.

Суммарная реакция гликолиза и разрушения ПВК в митохондриях до водорода и углекислого газа выглядит следующим образом:

С 6 Н 12 О 6 + 6Н 2 О → 6СО 2 + 4АТФ + 12Н 2 .

Две молекулы АТФ образуются в результате гликолиза, две — в цикле Кребса; две пары атомов водорода (2НАДЧН2) образовались в результате гликолиза, десять пар — в цикле Кребса.

Последним этапом является окисление пар атомов водорода с участием кислорода до воды с одновременным фосфорилированием АДФ до АТФ. Водород передается трем большим ферментным комплексам (флавопротеины, коферменты Q, цитохромы) дыхательной цепи, расположенным во внутренней мембране митохондрий. У водорода отбираются электроны, которые в матриксе митохондрий в конечном итоге соединяются с кислородом:

О 2 + e — → О 2 — .

Протоны закачиваются в межмембранное пространство митохондрий, в «протонный резервуар». Внутренняя мембрана непроницаема для ионов водорода, с одной стороны она заряжается отрицательно (за счет О 2 —), с другой — положительно (за счет Н +). Когда разность потенциалов на внутренней мембране достигает 200 мВ, протоны проходят через канал фермента АТФ-синтетазы, образуется АТФ, а цитохромоксидаза катализирует восстановление кислорода до воды. Так в результате окисления двенадцати пар атомов водорода образуется 34 молекулы АТФ.

Аденозинтрифосфорная кислота-АТФ - обязательный энергетический компонент любой живой клетки. АТФ также нуклеотид, состоящий из азотистого основания аденина, сахара рибозы и трех остатков молекулы фосфорной кислоты. Это неустойчивая структура. В обменных процессах от нее последовательно отщепляются остатки фосфорной кислоты путем разрыва богатой энергией, но непрочной связи между вторым и третьим остатками фосфорной кислоты. Отрыв одной молекулы фосфорной кислоты сопровождается выделением около 40 кДж энергии. В этом случае АТФ переходит в аденозиндифосфорную кислоту (АДФ), а при дальнейшем отщеплении остатка фосфорной кислоты от АДФ образуется аденозинмонофосфорная кислота (АМФ).

Схема строения АТФ и превращения ее в АДФ (Т.А. Козлова, В.С. Кучменко. Биология в таблицах. М.,2000)

Следовательно, АТФ - своеобразный аккумулятор энергии в клетке, который "разряжается" при ее расщеплении. Распад АТФ происходит в процессе реакций синтеза белков, жиров, углеводов и любых других жизненных функций клеток. Эти реакции идут с поглощением энергии, которая извлекается в ходе расщепления веществ.

АТФ синтезируется в митохондриях в несколько этапов. Первый из них - подготовительный - протекает ступенчато, с вовлечением на каждой ступени специфических ферментов. При этом сложные органические соединения расщепляются до мономеров: белки - до аминокислот, углеводы - до глюкозы, нуклеиновые кислоты - до нуклеотидов и т. д. Разрыв связей в этих веществах сопровождается выделением небольшого количества энергии. Образовавшиеся мономеры под действием других ферментов могут претерпеть дальнейший распад с образованием более простых веществ вплоть до диоксида углерода и воды.

Схема Синтез АТФ в мвтохондрии клетки

ПОЯСНЕНИЯ К СХЕМЕ ПРЕВРАЩЕНИЕ ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ В ПРОЦЕССЕ ДИССИМИЛЯЦИИ

I этап - подготовительный: сложные органические вещества под действием пищеварительных ферментов распадаются на простые, при этом выделяется только тепловая энергия.
Белки ->аминокислоты
Жиры-> глицерин и жирные кислоты
Крахмал ->глюкоза

II этап-гликолиз (бескислородный): осуществляется в гиалоплазме, с мембранами не связан; в нем участвуют ферменты; расщеплению подвергается глюкоза:

У дрожжевых грибов молекула глюкозы без участия кислорода превращается в этиловый спирт и диоксид углерода (спиртовое брожение):

У других микроорганизмов гликолиз может завершаться образованием ацетона, уксусной кислоты и т, д. Во всех случаях распад одной молекулы глюкозы сопровождается образованием двух молекул АТФ. В ходе бескислородного расщепления глюкозы в виде химической связи в молекуле АТФ сохраняется 40% анергии, а остальная рассеивается в виде теплоты.

III этап-гидролиз (кислородный): осуществляется в митохондриях, связан с матриксом митохондрий и внутренней мембраной, в нем участвуют ферменты, расщеплению подвергается молочная кислота: СзН6Оз+ЗН20 -->3СО2+ 12Н. С02 (диоксид углерода) выделяется из митохондрий в окружающую среду. Атом водорода включается в цепь реакций, конечный результат которых - синтез АТФ. Эти реакции идут в такой последовательности:

1. Атом водорода Н с помощью ферментов-переносчиков поступает во внутреннюю мембрану митохондрий, образующую кристы, где он окисляется: Н-е-->H+

2. Протон водорода H+ (катион) выносится переносчиками на наружную поверхность мембраны крист. Для протонов эта мембрана непроницаема, поэтому они накапливаются в межмембранном пространстве, образуя протонный резервуар.

3. Электроны водорода e переносятся на внутреннюю поверхность мембраны крист и тут же присоединяются к кислороду с помощью фермента оксидазы, образуя отрицательно заряженный активный кислород (анион): O2 + е-->O2-

4. Катионы и анионы по обе стороны мембраны создают разноименно заряженное электрическое поле, и когда разность потенциалов достигнет 200 мВ, начинает действовать протонный канал. Он возникает в молекулах ферментов АТФ-синтетаз, которые встроены во внутреннюю мембрану, образующую кристы.

5. Через протонный канал протоны водородаH+ устремляются внутрь митохондрий, создавая высокий уровень энергии, большая часть которой идет на синтез АТФ из АДФ и Ф (АДФ+Ф-->АТФ), а протоны H+ взаимодействуют с активным кислородом, образуя воду и молекулярный 02:
(4Н++202- -->2Н20+02)

Таким образом, О2, поступающий в митохондрии в процессе дыхания организма, необходим для присоединения протонов водорода Н. При его отсутствии весь процесс в митохондриях прекращается, так как электронно-транспортная цепь перестает функционировать. Общая реакция III этапа:

(2СзНбОз + 6Oз + 36АДФ + 36Ф ---> 6С02 + 36АТФ + +42Н20)

В результате расщепления одной молекулы глюкозы образуются 38 молекул АТФ: на II этапе - 2 АТФ и на III этапе - 36 АТФ. Образовавшиеся молекулы АТФ выходят за пределы митохондрии и участвуют во всех процессах клетки, где необходима энергия. Расщепляясь, АТФ отдает энергию (одна фосфатная связь заключает 40 кДж) и в виде АДФ и Ф (фосфата) возвращается в митохондрии.

Рассказы о биоэнергетике Скулачев Владимир Петрович

Где и как образуется АТФ?

Где и как образуется АТФ?

Первой системой, для которой выяснили механизм образования АТФ, оказался гликолиз - вспомогательный тип энергообеспечения, включающийся в условиях нехватки кислорода. При гликолизе молекула глюкозы расщепляется пополам и полученные обломки окисляются до молочной кислоты.

Такое окисление сопряжено с присоединением фосфорной кислоты к каждому из фрагментов молекулы глюкозы, то есть с их фосфорилированием. Последующий перенос фосфатных остатков с фрагментов глюкзы на АДФ дает АТФ.

Механизм образования АТФ при внутриклеточном дыхании и фотосинтезе долгое время оставался совершенно неясным. Было известно только, что ферменты, катализирующие эти процессы, встроены в биологические мембраны - тончайшие пленки (толщиной около одной миллионной доли сантиметра), состоящие из белков и фосфорилированных жироподобных веществ - фосфолипидов.

Мембраны - важнейший структурный компонент любой живой клетки. Внешняя мембрана клетки отделяет протоплазму от окружающей клетку среды. Клеточное ядро окружено двумя мембранами, которые образуют ядерную оболочку - преграду между внутренним содержимым ядра (нуклеоплазмой) и остальной частью клетки (цитоплазмой). Кроме ядра, в клетках животных и растений находят еще несколько структур, окруженных мембранами. Это эндоплазматическая сеть - система мельчайших трубочек и плоских цистерн, стенки которых образованы мембранами. Это, наконец, митохондрии - шарообразные или вытянутые пузырьки размером мельче ядра, но крупнее компонентов эндоплазматической сети. Диаметр митохондрии обычно около микрона, хотя иногда митохондрии образуют ветвящиеся и сетчатые структуры протяженностью в десятки микрон.

В клетках зеленых растений, помимо ядра, эндоплазматической сети и митохондрий, находят еще и хлоропласты - мембранные пузырьки более крупные, чем митохондрии.

Каждая из этих структур выполняет свою, специфическую биологическую функцию. Так, ядро - вместилище ДНК. Здесь происходят процессы, лежащие в основе генетической функции клетки, и начинается сложная цепь процессов, приводящая в конечном итоге к синтезу белка. Этот синтез завершается в мельчайших гранулах - рибосомах, большая часть которых связана с эндоплазматической сетью. В митохондриях происходят окислительные реакции, совокупность которых называется внутриклеточным дыханием. Хлоропласты отвечают за фотосинтез.

Клетки бактерий устроены проще. Обычно они имеют только две мембраны - внешнюю и внутреннюю. Бактерия - это как бы мешок в мешке, а точнее, очень мелкий пузырек с двойной стенкой. Здесь нет ни ядра, ни митохондрий, ни хлоропластов.

Существует гипотеза, что митохондрии и хлоропласты произошли из бактерий, захваченных клеткой более крупного и высокоорганизованного существа. Действительно, биохимия митохондрий и хлоропластов во многом напоминает бактериальную. Морфологически митохондрии и хлоропласты тоже в известном смысле подобны бактериям: они окружены двумя мембранами. Во всех трех случаях: в бактериях, митохондриях и хлоропластах - синтез АТФ происходит во внутренней мембране.

Долгое время считалось, что образование АТФ при дыхании и фотосинтезе протекает аналогично уже известному превращению энергии при гликолизе (фосфорилирование расщепляемого вещества, его окисление и перенос остатка фосфорной кислоты на АДФ). Однако все попытки экспериментально доказать эту схему оканчивались неудачей.

О СУТИ РАБОТ ГЕОРГИЯ ПЕТРАКОВИЧА ДОЛЖЕН ЗНАТЬ КАЖДЫЙ! ТЕРМОЯДЕР В КЛЕТКЕ Приведу полностью интервью с Георгием Петраковичем, опубликованное в журнале "Чудеса и приключения" № 12 за 1996 г., стр. 6-9. Специальный корреспондент журнала Вл. Иванов встретился с действительным членом Русского физического общества, врачом-хирургом Георгием Николаевичем Петраковичем, опубликовавшим сенсационные работы о термоядерных реакциях, происходящих в живых организмах, и превращениях в них химических элементов. Это намного фантастичнее самых смелых опытов алхимиков. Беседа посвящена подлинному чуду эволюции, главному из чудес живой природы. Мы не во всем согласны с автором смелой гипотезы. В частности, будучи материалистом, он, как нам кажется, исключает духовное начало из тех процессов, где оно, по всей видимости, должно присутствовать. Но все же гипотеза Г. Петраковича заинтересовала нас, потому что она пересекается с работами академика В. Казначеева о "холодном термояде" в живой клетке. Одновременно гипотеза перекидывает мостик к понятию ноосферы. В. Вернадского, указывая на источник, непрерывно подпитывающий ноосферу энергией. Гипотеза интересна и тем, что прокладывает научные пути к объяснению ряда загадочных явлений, таких как ясновидение, левитация, иридодиагностика и других. Мы просим извинить нас за некоторую ученую сложность беседы для неподготовленного читателя. Сам материал, к сожалению, по характеру своему не может быть подвержен значительному упрощению. КОРРЕСПОНДЕНТ. Сначала суть, соль чуда, несовместимого, казалось бы, с представлениями о живых организмах... Что за странная сила действует в нас, в клетках нашего тела? Все напоминает детективную историю. Сила эта была известна, если можно так выразиться, в другом качестве. Она действовала инкогнито, как бы под маской. Про нее говорили и писали так: ионы водорода. Вы поняли и назвали ее иначе: протоны. Это те же ионы водорода, голые ядра его атомов, заряженные положительно, но это одновременно и элементарные частицы. Биофизики не заметили, что Янус двулик. Не так ли? Можно об этом подробнее? Г.Н. ПЕТРАКОВИЧ. Живая клетка получает энергию в результате обычных химических реакций. Так считала наука о клеточной биоэнергетике. Как всегда, в реакциях принимают участие электроны, именно их переходы обеспечивают химическую связь. В мельчайших "пузырьках" неправильной формы - митохондриях клетки - происходит окисление с участием электронов. Это постулат биоэнергетики. Вот как представляет этот постулат ведущий биоэнергетик страны академик РАН В.П. Скулачев: "Чтобы поставить эксперимент по использованию ядерной энергии, природе пришлось создать человека. Что же касается внутриклеточных механизмов энергетики, то они извлекают энергию исключительно из электронных превращений, хотя энергетический эффект здесь неизмеримо мал по сравнению с термоядерными процессами." "Исключительно из электронных превращений..." Это заблуждение! Электронные превращения - это химия, и только. Именно термоядерные реакции лежат в основе клеточной биоэнергетики, и именно протон, он же ион водорода - тяжелая заряженная элементарная частница - является главным участником всех этих реакций. Хотя, разумеется, и электрон принимает определенное, и даже важное участие в этом процессе, но в иной роли, совершенно отличной от роли, предписанной ему учеными специалистами. И что самое удивительное: чтобы доказать все это, не надо, оказывается, проводить какие-либо сложные изыскания, исследования. Все лежит на поверхности, все представлено в тех же самых неоспоримых фактах, наблюдениях, которые сами же ученые и добыли своими тяжкими трудами. Надо лишь непредвзято и углубленно поразмышлять над этими фактами. Вот неоспоримый факт: известно, что протоны "выбрасываются" из митохондрий (термин широко используется специалистами, и в нем звучит пренебрежение к этим трудягам-частицам, словно речь идет об отходах, "мусоре") в пространство клетки (цитоплазму). Протоны движутся в нем однонаправлено, то есть никогда не возвращаются назад, в отличие от броуновского движения в клетке всех других ионов. И движутся они в цитоплазме с огромной скоростью, превышающей скорость движения любых других ионов во много тысяч раз, Ученые никак не комментируют это наблюдение, а задуматься над ним следовало бы серьезно. Если протоны, эти заряженные элементарные частицы, движутся в пространстве клетки с такой огромной скоростью и "целенаправленно", значит, в клетке есть какой-то механизм их ускорения. Несомненно, механизм ускорения находится в митохондрий, откуда изначально с огромной скоростью и "выбрасываются" протоны, но вот какого он характера... Тяжелые заряженные элементарные частицы, протоны, могут ускоряться только в высокочастотном переменном электромагнитном поле - в синхрофазотроне, например. Итак, молекулярный синхрофазотрон в митохондрий? как ни покажется странным, да: сверхминиатюрный природный синхрофазотрон находится именно в крохотном внутриклеточном образовании, в митохондрий! Протоны, попав в высокочастотное переменное электромагнитное поле, на все время пребывания в этом поле утрачивают свойства химического элемента водорода, но зато проявляют свойства тяжелых заряженных элементарных частиц." По этой причине в пробирке нельзя в полной мере повторить те процессы, которые постоянно происходят в живой клетке. Например, в пробирке исследователя протоны участвуют в окислении, а в клетке, хотя в ней и происходит свободно-радикальное окисление, перекиси не образуются. Клеточное электромагнитное поле "выносит" протоны из живой клетки, не давая им возможности вступать в реакцию с кислородом. Между тем ученые руководствуются именно "пробирочным" опытом, когда исследуют процессы в живой клетке. Ускоренные в поле протоны легко ионизируют атомы и молекулы, "выбивая" из них электроны. При этом молекулы, становясь свободными радикалами, приобретают высокую активность, а ионизированные атомы (натрия, калия, кальция, магния и других элементов) образуют в мембранах клетки электрические и осмотические потенциалы (но уже вторичного, зависимого от протонов, порядка). КОРРЕСПОНДЕНТ. Самое время обратить внимание наших читателей на то, что невидимая глазу живая клетка сложнее любой гигантской установки, а происходящее в ней не поддается пока даже приблизительному воспроизведению. Быть может, галактики - в другом масштабе, разумеется, - простейшие объекты Вселенной, точно так же, как клетки - элементарные объекты растения или животного. Быть может, уровни наших знаний о клетках и галактиках примерно эквивалентны. Но самое поразительное, что термояду Солнца и других звезд соответствует холодный термояд живой клетки или, точнее, отдельных ее участков. Аналогия полная. Все знают о горячем термояде звезд. Но о холодном термояде живых клеток можете рассказать только вы. Г.Н. ПЕТРАКОВИЧ. Попробуем представить самые важные события на этом уровне. Являясь тяжелой заряженной элементарной частицей, масса которой превышает массу электрона в 1840 раз, протон входит в состав всех без исключения ядер атомов. Будучи ускоренным в высокочастотном переменном электромагнитном поле и находясь с этими ядрами в одном поле, он способен передать им свою кинетическую энергию, являясь наилучшим переносчиком энергии от ускорителя к потребителю - атому. Взаимодействуя в клетке с ядрами атомов-мишеней, он передает им по частям - путем упругих столкновений - приобретенную им при ускорении кинетическую энергию. А потеряв эту энергию, в итоге захватывается ядром ближайшего атома (неупругое столкновение) и входит составной частью в это ядро. А это и есть путь к превращению элементов. В ответ на полученную при упругом столкновении с протоном энергию из возбужденного ядра атома-мишени выбрасывается свой квант энергии, свойственный лишь ядру этого конкретного атома, со своей длиной и частотой волны. Если такие взаимодействия протонов происходят со многими ядрами атомов, составляющих, например, какую-либо молекулу; то происходит выброс уже целой группы таких специфических квантов в определенном спектре частот. Иммунологи считают, что тканевая несовместимость в живом организме проявляется уже на молекулярном уровне. По-видимому, отличие в живом организме "своей" белковой молекулы от "чужой" при их абсолютной химической одинаковости происходит по этим самым специфическим частотам и спектрам, на которые по-разному реагируют "сторожевые" клетки организма - лейкоциты. КОРРЕСПОНДЕНТ. Интересный попутный результат вашей протонно-ядерной теории! Еще интересней процесс, о котором мечтали алхимики. Физики указали на возможность получения новых элементов в реакторах, но это очень сложно и дорого для большинства веществ. Несколько слов - о том же на уровне клетки... Г.Н. ПЕТРАКОВИЧ. Захват потерявшего кинетическую энергию протона ядром атома-мишени изменяет атомное число этого атома, т.е. атом-"захватчик" способен при этом изменить свою ядерную структуру и стать не только изотопом данного химического элемента, но и вообще, учитывая возможность многократного "захвата" протонов, занять иное, чем прежде, место в таблице Менделеева: и в ряде случаев - даже не самое ближайшее к прежнему. По существуречь идет о ядерном синтезе в живой клетке. Надо сказать, такие идеи уже будоражили умы людей: уже были публикации о работах французского ученого Л. Керврана, обнаружившего такую ядерную трансформацию при исследовании кур-несушек. Правда, Л. Кервран считал, что этот ядерный синтез калия с протоном, с последующим получением кальция, осуществляется с помощью ферментативных реакций. Но, исходя из сказанного выше, проще этот процесс представить как следствие межядерных взаимодействий. Справедливости ради следует сказать, что М.В. Волькенштейн вообще считает опыты Л. Керврана первоапрельской шуткой веселых американских ученых коллег. Первая мысль о возможности ядерного синтеза в живом организме высказана в одном из фантастических рассказов Айзека Азимова. Так или иначе, отдавая должное и тому, и другому, и третьему, можно заключить, что согласно излагаемой гипотезе, межядерные взаимодействия в живой клетке вполне возможны. И не будет в том помехой кулоновский барьер: природа сумела обойти этот барьер без высоких энергий и температур, мягко и нежно, КОРРЕСПОНДЕНТ. Вы считаете, что в живой клетке возникает вихревое электромагнитное поле. Оно удерживает протоны как бы в своей сетке и разгоняет их, ускоряет. Поле это излучают, генерируют электроны атомов железа. Есть группы из четырех таких атомов. Они называются у специалистов так: гемы. Железо в них двух- и трехвалентно. И обе эти формы обмениваются электронами, перескоки которых и порождают поле. Частота его невероятно велика, по вашей оценке 1028 герц. Она намного превосходит частоту видимого света, порождаемого обычно тоже перескоками электронов с одного атомного уровня на другой. Не считаете ли вы, что эта оценка частоты поля в клетке вами очень завышена? Г.Н. ПЕТРАКОВИЧ. Отнюдь нет. КОРРЕСПОНДЕНТ. Ваш ответ мне понятен. Ведь именно очень высокие частоты и соответствующие им малые длины волн связаны с большой энергией квантов. Так, ультрафиолет с его короткими волнами действует сильнее, чем обычные лучи света. Для разгона протонов нужны очень _ короткие волны. Возможны ли проверки самой схемы ускорения протонов и частоты внутриклеточного поля? Г.Н. ПЕТРАКОВИЧ. Итак, открытие: в митохондриях клеток генерируется сверхвысокочастотный, сверхкоротковолновый переменный электрический ток и по законам физики, соответственно ему - сверхкоротковолновое и сверхвысокочастотное переменное электромагнитное поле. Самое коротковолновое и самое высокочастотное из всех переменных электромагнитных полей в природе. Еще не созданы приборы, которыми можно было бы измерить такую высокую частоту и такую короткую волну, поэтому таких полей пока для нас как бы вовсе не существует. И открытия пока что не существует... Тем не менее вновь обратимся к законам физики. По этим законам точечные переменные электромагнитные поля самостоятельно не существуют, они мгновенно, со скоростью света сливаются между собой путем синхронизации и резонанса, значительно увеличивающим напряжение такого поля. Сливаются точечные электромагнитные поля, образуемые в электромагнитике перемещающимися электронами, далее сливаются все поля уже митохондрии. Образуется объединенное сверхвысокочастотное, сверхкоротковолновое переменное поле для всей митохондрии. В этом поле и удерживаются протоны. Но митохондрии в одной клетке не две и не три - в каждой клетке их насчитывается десятки, сотни, а в некоторых - даже тысячи, и в каждой из них образуется это сверхкоротковолновое поле; и эти поля устремляются к слиянию между собой, все с той же синхронизацией и эффектом резонанса, но уже во всем пространстве клетки - в цитоплазме. Вот это стремление переменного электромагнитного поля митохондрии к слиянию с другими такими же полями в цитоплазме есть та самая "тягловая сила", та энергия, что с ускорением "выбрасывает" протоны из митохондрии в пространство клетки. Так срабатывает внут-римитохондриальный "синхрофазотрон". Следует помнить, что протоны движутся к ядрам атомов-мишеней в клетке в значительно усиленном поле - настолько коротковолновом, что оно легко, как по волноводу, пройдет между ближайшими атомами даже в металлической решетке. Это поле легко "пронесет" с собой протон, размеры которого в сотню тысяч раз меньше любого атома, и настолько высокочастотно, что оно нисколько не потеряет при этом своей энергии. Такое обладающее сверхпроницаемостью поле возбудит и те протоны, которые входят в состав ядра атома-мишени. И главное - это поле приблизит к ним "налетающий" протон настолько, что позволит этому "налетающему" отдать ядру часть своей кинетической энергии. Самое большое количество энергии выделяется при альфа-распаде. При этом из ядра с огромной скоростью выбрасываются альфа-частицы, представляющие собой прочно связанные два протона и два нейтрона (то есть ядра атомов гелия). В отличие от ядерного взрыва при "холодном термояде" в зоне реакции не происходит накопления критической массы. Распад или синтез могут немедленно прекратиться. Не наблюдается радиации, поскольку альфа-частицы вне электромагнитного поля немедленно превращаются в атомы гелия, а протоны - в молекулярный водород, воду или перекиси. В то же время организм способен сам себе путем "холодного термояда" создавать необходимые ему химические элементы из других химических элементов, нейтрализовать вредные для него вещества. В зоне свершения "холодного термояда" формируются голо граммы, отражающие взаимодействия протонов с ядрами атомов-мишеней. В конечном итоге эти голограммы в неискаженном виде выносятся электромагнитными полями в ноосферу и становятся основой энергоинформационного поля ноосферы. Человек способен произвольно, с помощью электромагнитных линз, роль которых в живом организме выполняют молекулы-пьезокристаллы, фокусировать энергию протонов, и особенно альфа-частиц, в мощные пучки. При этом демонстрируя потрясающие воображение феномены: поднятие и передвижение неимоверных тяжестей, хождение по раскаленным камням и углям, левитацию, телепортацию, телекинез и многое другое. Не может такого быть, чтобы в мире все исчезало бесследно, наоборот, следует думать, что существует некий всемирный "банк", всемирное биополе, с которым сливались и сливаются поля всех живших и живущих на Земле. Это биополе может быть представлено сверхмощным, сверхвысокочастотным, сверхкоротковолновым и сверхпроникающим переменным электромагнитным полем вокруг Земли (и тем самым - вокруг и через нас). В этом поле в идеальном порядке удерживаются ядерные заряды протонных голографических "фильмов" о каждом из нас - о людях, о бактериях и слонах, о червяках, о траве, планктоне, саксауле, живших когда-то и живущих ныне. Живущие ныне и поддерживают энергией своего поля это биополе. Но только редкие единицы имеют доступ к его информационным сокровищам. Это память планеты, ее биосферы. Непознанное еще всемирное биополе обладает колоссальной, если не беспредельной, энергией, все мы купаемся в океане этой энергии, но не чувствуем ее, как не чувствуем окружающий нас воздух, и потому не чувствуем, что она вокруг нас есть... Роль ее будет возрастать. Это наш резерв, наша поддержка. КОРРЕСПОНДЕНТ. Само по себе это поле планеты, однако, не заменит рабочие руки и творческий ум. Оно лишь создает предпосылки для проявления человеческих способностей. Г.Н. ПЕТРАКОВИЧ. Еще один аспект темы. Наши глаза, если и не зеркало души, то прозрачные их среды -зрачок и радужка - все же являются экранами для постоянно исходящего из нас топографического "кино". Через зрачки пролетают "цельные" голограммы, а в радужках протоны, несущие в себе значительный заряд кинетической энергии, непрерывно возбуждают молекулы в глыбках пигмента. Они будут возбуждать их до тех пор, пока в клетках, "пославших" к этим молекулам свои протоны, будет все в порядке. Погибнут клетки, еще что-то случится с ними, с органом - тотчас изменится структура в глыбках пигментов. Это четко зафиксируют опытные иридодиагносты: они уже точно - по проекциям в радужке - знают, какой орган заболел и даже чем. Ранняя и точная диагностика! Некоторые медики не очень благосклонно относятся к своим коллегам-иридодиагностам, считая их чуть ли не шарлатанами. Напрасно! Иридодиагностике, как простому, общедоступному, дешевому, легко переводимому на математический язык, а главное - точному и раннему методу диагностики различных болезней уже в ближайшем будущем светит "зеленый свет". Единственным недостатком метода было отсутствие теоретической базы. Фундамент ее изложен выше. КОРРЕСПОНДЕНТ. Думаю, для наших читателей нужно бы пояснить процесс образования голограмм каждого индивида. Вы это сделаете лучше меня. Г.Н. ПЕТРАКОВИЧ. Представим себе взаимодействия ускоренных протонов с какой-либо крупной объемной (трехмерной) молекулой в клетке, происходящие очень быстро. На такие взаимодействия с ядрами атомов-мишеней, составляющих эту крупную молекулу, будет израсходовано множество протонов, что оставит, в свою очередь, в пучке протонов тоже объемный, но "негативный" след в виде вакуума, "дырок". Этот след и будет самой настоящей голограммой, воплотившей в себе и сохранившей часть прореагировавшей с протонами структуры самой молекулы. Серия голограмм (что и происходит "в натуре") отобразит и сохранит не только физический "облик" молекулы, но и порядок физических и химических превращений отдельных ее частей и всей молекулы в целом за определенный промежуток времени. Такие голограммы, сливаясь в более крупные объемные изображения, могут отобразить жизненный цикл всей клетки, множества соседних клеток, органов и частей тела - всего тела. Есть еще одно следствие. Вот оно. В живой природе, независимо от сознания, мы общаемся прежде всего полями. При таком общении, войдя в резонанс с другими полями, мы рискуем утратить, частично или полностью, свою индивидуальную частоту (как и чистоту), и если в общении с зеленой природой это означает "раствориться в природе", то в общении с людьми, особенно с теми, кто обладает сильным полем, это значит частично или полностью утратить свою индивидуальность - стать "зомби" (по Тодору Дичеву). Технических аппаратов "зомбирования" по программе нет и вряд ли они когда-либо будут созданы, но воздействия одного человека на другого в этом плане вполне возможны, хотя, с позиций морали, недопустимы. Оберегая себя, над этим следует задуматься, особенно когда дело касается шумных коллективных действий, в которых всегда преобладает не разум и даже не истинное чувство, но фанатизм - печальное дитя злонамеренного резонанса. Поток протонов может только увеличиваться за счет слияния с другими потоками, но никак, в противовес, например, электронному потоку, не смешиваться - и тогда он может нести в себе полную информацию уже о целых органах и тканях, в том числе - и о таком специфическом органе, как мозг. По-видимому, мы мыслим программами, и эти голограммы способны передавать потоком протонов через взгляд - тому доказательство не только "выразительность" нашего взгляда, но и то, что животные способны усваивать наши голограммы. В подтверждение этому можно сослаться на опыты известного дрессировщика В.Л. Дурова, в которых принимал участие и академик В.М. Бехтерев. В этих опытах собакам специальной комиссией сиюминутно придумывались какие-либо посильные им задания, В.Л. Дуров тут же "гипнотическим взглядом" передавал собакам эти задания (при этом, как он говорил, он сам как бы становился "собакой" и вместе с ними мысленно выполнял задания), и собаки в точности выполняли все предписания комиссии. Кстати, и фотографирование галлюцинаций можно связать с голографическим мышлением и передачей образов потоком протонов через взгляд. Очень важный момент: несущие информацию протоны своей энергией "метят" белковые молекулы своего тела, при этом каждая "меченая" молекула приобретает свой собственный спектр, и этим спектром она отличается от точно такой же по химическому составу молекулы, но принадлежащей "чужому" телу. Принцип несовпадения (или совпадения) по спектру молекул белка лежит в основе иммунных реакций организма, воспаления, а также тканевой несовместимости, о чем мы уже упоминали. Механизм обоняния тоже построен на принципе спектрального анализа возбужденных протонами молекул. Но в этом случае протонами облучаются все находящиеся во вдыхаемом через нос воздухе молекулы вещества с мгновенным анализом их спектра (механизм очень близок к механизму цветоощущения). Но есть "работа", которую выполняет только высокочастотное переменное электромагнитное поле - это работа "второго", или "периферического", сердца, о котором в свое время много писали, но механизм которого еще никто не раскрыл. Это особая тема для разговора. Продолжение следует...

Механизм синтеза АТФ при гликолизе относительно прост и может быть без большого труда воспроизведён в пробирке. Однако никогда не удавалось лабораторно смоделировать дыхательный синтез АТФ. В 19б1 г. английский биохимик Питер Митчел высказал предположение, что ферменты - соседи по дыхательной цепи - соблюдают не только строгую очерёдность вступления в реакцию, но и чёткий порядок в пространстве клетки. Дыхательная цепь, не меняя своего порядка, закрепляется во внутренней оболочке (мембране) митохондрии и несколько раз "прошивает" её будто стежками. Попытки воспроизвести дыхательный синтез АТФ потерпели неудачу, потому что роль мембраны исследователями недооценивалась. А ведь в реакции участвуют ещё ферменты, сосредоточенные в грибовидных наростах на внутренней стороне мембраны. Если эти наросты удалить, то АТФ синтезироваться не будет.

Окислительное фосфорилирование, синтез АТФ из аденозиндифосфата и неорганического фосфата, осуществляющийся в живых клетках, благодаря энергии, выделяющейся при окислении орг. веществ в процессе клеточного дыхания. В общем виде окислительное фосфорилирование и его место в обмене веществ можно представить схемой:

АН2 - органические вещества, окисляемые в дыхательные цепи (так называемые субстраты окисления, или дыхания), АДФ-аденозиндифосфат, Р-неорганический фосфат.

Поскольку АТФ необходим для осуществления многих процессов, требующих затраты энергии (биосинтез, совершение механической работы, транспорт веществ и др.), окислительное фосфорилирование играет важнейшую роль в жизнедеятельности аэробных организмов. Образование АТФ в клетке происходит также благодаря др. процессам, например в ходе гликолиза и различных типов брожения. протекающих без участия кислорода. Их вклад в синтез АТФ в условиях аэробного дыхания составляет незначительную часть от вклада окислительного фосфорилирования (около 5%).

У животных, растений и грибов окислительное фосфорилирование протекает в специализированных субклеточных структурах-митохондриях (рис. 1); у бактерий ферментные системы, осуществляющие этот процесс, находятся в клеточной мембране.

Митохондрии окружены белково-фосфолипидной мембраной. Внутри митохондрий (в так называемом матриксе) идет ряд метаболических процессов распада пищевых веществ, поставляющих субстраты окисления АН2 для окислительное фосфорилирование Наиб. важные из этих процессов -трикарбоновых кислот цикл и т. наз. -окисление жирных кислот (окислит. расщепление жирной кислоты с образованием ацетил-кофермента А и кислоты, содержащей на 2 атома С меньше, чем исходная; вновь образующаяся жирная кислота также может подвергаться -окислению). Интермедиаты этих процессов подвергаются дегидрированию (окислению) при участии ферментов дегидрогеназ; затем электроны передаются в дыхательную цепь митохондрий-ансамбль окислительно-восстановительных ферментов, встроенных во внутреннюю митохондриальную мембрану. Дыхательная цепь осуществляет многоступенчатый экзэргонический перенос электронов (сопровождается уменьшением свободной энергии) от субстратов к кислороду, а высвобождающаяся энергия используется расположенным в той же мембране ферментом АТФ-синтетазой, для фосфорилирования АДФ до АТФ. В интактной (неповрежденной) митохондриальной мембране перенос электронов в дыхательной цепи и фосфорилирование тесно сопряжены между собой. Так, например, выключение фосфорилирования по исчерпании АДФ либо неорганического фосфата сопровождается торможением дыхания (эффект дыхательного контроля). Большое число повреждающих митохондриальную мембрану воздействий нарушает сопряжение между окислением и фосфорилированием, разрешая идти переносу электронов и в отсутствие синтеза АТФ (эффект разобщения).

Механизм окислительного фосфорилирования можно представить схемой: Перенос электронов (дыхание) А ~ В АТФ А ~ В-высокоэнергетический интермедиат. Предполагалось, что А ~ В - химическое соединение с макроэргической связью, например фосфорилированный фермент дыхательной цепи (химическая гипотеза сопряжения), или напряженная конформация какого-либа белка, участвующего в окислительное фосфорилирование (конформационная гипотеза сопряжения). Однако эти гипотезы не получили экспериментального подтверждения. Наибольшим признанием пользуется хемиосмотическая концепция сопряжения, предложенная в 1961 П. Митчеллом (за развитие этой концепции в 1979 ему присуждена Нобелевская премия). Согласно этой теории, свободная энергия транспорта электронов в дыхательной цепи затрачивается на перенос из митохондрий через митохондриальную мембрану на ее наружную сторону ионов Н+ (рис. 2, процесс 1). В результате на мембране возникает разность электрич. потенциалов и разность хим. активностей ионов Н+ (внутри митохондрий рН выше, чем снаружи). В сумме эти компоненты дают трансмембранную разность электрохимических потенциалов ионов водорода между матриксом митохондрий и внешней водной фазой, разделенными мембраной:

где R-универсальная газовая постоянная, T-абсолютная температура, F- число Фарадея. Величина обычно составляет около 0,25 В, причем основная часть (0,15-0,20 В) представлена электрической составляющей. Энергия, выделяющаяся при движении протонов внутрь митохондрий по электрическому полю в сторону меньшей их концентрации (рис. 2, процесс 2), используется АТФ-синтетазой для синтеза АТФ. Т. обр., схему окислительное фосфорилирование, согласно этой концепции, можно представить в следующем виде:

Перенос электронов (дыхание) АТФ

Сопряжение окисления и фосфорилирования через позволяет объяснить, почему окислительное фосфорилирование, в отличие от гликолитического ("субстратного") фосфорилирования, протекающего в растворе, возможно лишь в замкнутых мембранных структурах, а также почему все воздействия, снижающие электрическое сопротивление и увеличивающие протонную проводимость мембраны, подавляют ("разобщают") окислительное фосфорилирование Энергия, помимо синтеза АТФ, может непосредственно использоваться клеткой для др. целей - транспорта метаболитов, движения (у бактерий), восстановления никотинамидных коферментов и др.

В дыхательной цепи имеется несколько участков, которые характеризуются значительным перепадом окислительно-восстановительного потенциала и сопряжены с запасанием энергии (генерацией). Таких участков, называемых пунктами или точками сопряжения, обычно три: НАДН: убихинон-редуктазное звено (0,35-0,4 В), убихинол: цитохром-c-редуктазное звено (~ ~ 0,25 В) и цитохром-с-оксидазный комплекс (~ 0,6 В)-пункты сопряжения 1, 2 и 3 соотв. (рис. 3). Каждый из пунктов сопряжения дыхательной цепи может быть выделен из мембраны в виде индивидуального ферментного комплекса, обладающего окислительно-восстановительной активностью. Такой комплекс, встроенный в фосфолипидную мембрану, способен функционировать как протонный насос.

Обычно для характеристики эффективности окислительное фосфорилирование используют величины Н+/2е или q/2e, указывающие сколько протонов (либо электрических зарядов) переносится через мембрану при транспорте пары электронов через данный участок дыхательной цепи, а также отношение Н+/АТФ, показывающее, сколько протонов нужно перенести снаружи внутрь митохондрий через АТФ-синтетазу для синтеза 1 молекулы АТФ. Величина q/2e составляет для пунктов сопряжения 1, 2 и 3 соотв. 3-4, 2 и 4. Величина Н+/АТФ при синтезе АТФ внутри митохондрий равна 2; однако еще один Н+ может тратиться на вынос синтезированного АТФ4- из матрикса в цитоплазму переносчиком адениновых нуклеотидов в обмен на АДФ -3. Поэтому кажущаяся величина Н+ / АТФнаружн равна 3.

В организме окислительное фосфорилирование подавляется многими токсичными веществами, которые по месту их действия можно разделить на три группы: 1) ингибиторы дыхательной цепи, или так называемые дыхательные яды. 2) Ингибиторы АТФ-синтетазы. Наиболее распространенные ингибиторы этого класса, употребляемые в лабораторных исследованиях, - антибиотик олигомицин и модификатор карбоксильных групп белка дициклогексилкарбодиимид. 3) Так называемые разобщители окислительного фосфорилирования Они не подавляют ни перенос электронов, ни собственно фосфорилирование АДФ, но обладают способностью уменьшать величину на мембране, благодаря чему нарушается энергетическое сопряжение между дыханием и синтезом АТФ. Разобщающее действие проявляет большое число соединений самой разнообразной химической структуры. Классические разобщители - вещества, обладающие слабыми кислотными свойствами, способные проникать через мембрану как в ионизованной (депротонированной), так и в нейтральной (протонированной) формах. К таким веществам относят, например, 1-(2-дицианометилен)гидразино-4-трифтор-метоксибензол, или карбонилцианид-n-трифторметокси-фенилгидразон, и 2,4-динитрофенол (соответственно формулы I и II; показаны протонированная и депротонированная формы).

Двигаясь через мембрану в электрическом поле в ионизованной форме, разобщитель уменьшает; возвращаясь обратно в протонированном состоянии, разобщитель понижает (рис. 4). Т. обр., такой "челночный" тип действия разобщителя приводит к уменьшению

Разобщающим действием обладают также ионофоры (например, грамицидин), повышающие электропроводность мембраны в результате образования ионных каналов или вещества, разрушающие мембрану (например, детергенты).

Окислительное фосфорилирование открыто В. А. Энгельгардтом в 1930 при работе с эритроцитами птиц. В 1939 В. А. Белицер и Е. Т. Цыбакова показали, что окислительное фосфорилирование сопряжено с переносом электронов в процессе дыхания; к такому же заключению несколько позднее пришел Г. М. Калькар.

Механизм синтеза АТФ. Сопряжение диффузии протонов назад через внутреннюю мембрану митохондрии с синтезом АТФ осуществляется с помощью АТФазного комплекса, получившего название фактора сопряжения F,. На электронно- микроскопических снимках эти факторы выглядят глобулярными образованиями грибовидной формы на внутренней мембране митохондрий, причем их «головки» выступают в матрикс. F1 - водорастворимый белок, состоящий из 9 субъединиц пяти различных типов. Белок представляет собой АТФазу и связан с мембраной через другой белковый комплекс F0, который перешнуровывает мембрану. F0 не проявляет каталитической активности, а служит каналом для транспорта ионов Н+ через мембрану к Fx.

Механизм синтеза АТФ в комплексе Fi~ F0 до конца не выяснен. На этот счет имеется ряд гипотез.

Одна из гипотез, объясняющих образование АТФ посредством так называемого прямого механизма, была предложена Митчеллом.

По этой схеме на первом этапе фосфорилирования фосфатный ион и АДФ связываются с г компонентом ферментного комплекса (А). Протоны перемещаются через канал в F0-компоненте и соединяются в фосфате с одним из атомов кислорода, который удаляется в виде молекулы воды (Б). Атом кислорода АДФ соединяется с атомом фосфора, образуя АТФ, после чего молекула АТФ отделяется от фермента (В).

Для косвенного механизма возможны различные варианты. АДФ и неорганический фосфат присоединяются к активному центру фермента без притока, свободной энергии. Ионы Н + , перемещаясь по протонному каналу по градиенту своего электрохимического потенциала, связываются в определенных участках Fb вызывая конформационныё. изменения фермента (П. Бойер), в результате чего из АДФ, и Рi синтезируется АТФ. Выход протонов в матрикс сопровождается возвратом АТФ-синтетазного комплекса в исходное конформационное состояние и освобождением АТФ.

В энергизованном виде F1 функционирует как АТФ-синтетаза. При отсутствии сопряжения между электрохимическим потенциалом ионов Н+ и синтезом АТФ энергия, освобождающаяся в результате обратного транспорта ионов Н+ в матриксе, может превращаться в теплоту. Иногда это приносит пользу, так как повышение температуры в клетках активирует работу ферментов.