Energia cellulare. Trasformazione dell'energia nella cellula

Le cellule incapaci di fotosintesi (ad esempio negli esseri umani) ricevono energia dal cibo, che è la biomassa delle piante creata come risultato della fotosintesi, o la biomassa di altri esseri viventi che mangiano le piante, o i resti di qualsiasi organismo vivente.

I nutrienti (proteine, grassi e carboidrati) vengono convertiti dalla cellula animale in un insieme limitato composti a basso peso molecolare - acidi organici, costruito da atomi di carbonio che, utilizzando speciali meccanismi molecolari, vengono ossidati in anidride carbonica e acqua. Questo libera energia, si accumula sotto forma di differenza di potenziale elettrochimico sulle membrane e viene utilizzato per sintetizzare ATP o per svolgere direttamente alcuni tipi di lavoro.

La storia dello studio dei problemi della conversione dell'energia in una cellula animale, come la storia della fotosintesi, risale a più di due secoli fa.

Negli organismi aerobici, l'ossidazione degli atomi di carbonio degli acidi organici diossido di carbonio e l'acqua scorre con l'aiuto dell'ossigeno e si chiama respirazione intracellulare, che avviene in particelle specializzate: i mitocondri. La trasformazione dell'energia di ossidazione viene effettuata da enzimi situati in ordine rigoroso nelle membrane interne dei mitocondri. Questi enzimi costituiscono la cosiddetta catena respiratoria e funzionano come generatori, creando una differenza di potenziali elettrochimici sulla membrana, grazie alla quale viene sintetizzato ATP, proprio come avviene durante la fotosintesi.

Il compito principale sia della respirazione che della fotosintesi è mantenere il rapporto ATP / ADP a un certo livello, lontano dall'equilibrio termodinamico, che consente all'ATP di fungere da donatore di energia, spostando l'equilibrio delle reazioni a cui partecipa.

Le principali stazioni energetiche delle cellule viventi sono i mitocondri: particelle intracellulari di dimensioni 0,1-10μ, ricoperte da due membrane. Nei mitocondri, l'energia libera dell'ossidazione degli alimenti viene convertita nell'energia libera dell'ATP. Quando l'ATP si combina con l'acqua, a normali concentrazioni di reagenti, viene rilasciata un'energia libera dell'ordine di 10 kcal/mol.

Nella natura inorganica, una miscela di idrogeno e ossigeno è detta "esplosiva": basta una piccola scintilla per provocare un'esplosione, la formazione istantanea di acqua con un enorme rilascio di energia sotto forma di calore. Il compito svolto dagli enzimi catena respiratoria: producono una "esplosione" in modo che l'energia liberata venga immagazzinata in una forma adatta alla sintesi dell'ATP. Cosa fanno: trasferiscono gli elettroni in modo ordinato da un componente all'altro (in ultimo all'ossigeno), abbassando gradualmente il potenziale dell'idrogeno e immagazzinando energia.

Le seguenti figure indicano la portata di questo lavoro. I mitocondri di un essere umano adulto di altezza e peso medi pompano circa 500 g di ioni idrogeno al giorno attraverso le loro membrane, formando potenziale di membrana. Nello stesso tempo, l'H + -ATP sintasi produce circa 40 kg di ATP da ADP e fosfato, e i processi che utilizzano ATP idrolizzano l'intera massa di ATP in ADP e fosfato.

La ricerca ha dimostrato che la membrana mitocondriale agisce come un trasformatore di tensione. Se gli elettroni del substrato vengono trasferiti dal NADH direttamente all'ossigeno attraverso la membrana, ci sarà una differenza potenziale di circa 1 V. Ma le membrane biologiche - i film fosfolipidici a due strati non possono sopportare una tale differenza - si verifica una rottura. Inoltre, per produrre ATP da ADP, fosfato e acqua sono necessari solo 0,25 V, il che significa che è necessario un trasformatore di tensione. E molto prima dell'avvento dell'uomo, le cellule "hanno inventato" un simile dispositivo molecolare. Permette di aumentare la corrente di quattro volte e, a causa dell'energia di ciascun elettrone trasferito dal substrato all'ossigeno, trasferire quattro protoni attraverso la membrana a causa di una sequenza strettamente coordinata di reazioni chimiche tra i componenti molecolari della catena respiratoria.

Quindi, i due modi principali di generare e rigenerare l'ATP nelle cellule viventi: la fosforilazione ossidativa (respirazione) e la fotofosforilazione (assorbimento della luce), sebbene siano supportati da diverse fonti di energia esterne, dipendono entrambi dal lavoro di catene di enzimi catalitici immerse nelle membrane : membrane interne dei mitocondri , membrane tilacoidi dei cloroplasti o membrane plasmatiche alcuni batteri.

L’ATP è il principale vettore energetico nella cellula. Per l'attuazione di qualsiasi manifestazione dell'attività vitale delle cellule, è necessaria energia. Gli organismi autotrofi ricevono energia iniziale dal sole durante le reazioni di fotosintesi, mentre gli organismi eterotrofi utilizzano i composti organici del cibo come fonte di energia. L'energia viene immagazzinata dalle cellule nei legami chimici delle molecole di ATP ( adenosina trifosfato), che sono un nucleotide costituito da tre gruppi fosfato, un residuo di zucchero (ribosio) e un residuo di base azotata (adenina).

Il legame tra i residui di fosfato è detto macroergico, poiché quando si rompe viene rilasciata una grande quantità di energia. Normalmente, una cellula estrae energia dall'ATP rimuovendo solo il gruppo fosfato terminale. In questo caso si forma ADP (adenosina difosfato), acido fosforico e vengono rilasciati 40 kJ / mol.

Le molecole di ATP svolgono il ruolo di merce di scambio energetica universale della cellula. Vengono consegnati nel luogo in cui avviene un processo ad alta intensità energetica, che si tratti della sintesi enzimatica di composti organici, del lavoro delle proteine ​​del motore molecolare o della membrana proteine ​​di trasporto e altri.La sintesi inversa delle molecole di ATP viene effettuata attaccando un gruppo fosfato all'ADP con assorbimento di energia. L'immagazzinamento di energia sotto forma di ATP da parte della cellula viene effettuato durante le reazioni metabolismo energetico. È strettamente correlato al metabolismo plastico, durante il quale la cellula produce i composti organici necessari al suo funzionamento.

Lo scambio di sostanze ed energia nella cellula (metabolismo).

Il metabolismo si riferisce alla totalità di tutte le reazioni del metabolismo plastico ed energetico, interconnesse. Nelle cellule la sintesi di carboidrati, grassi complessi e acidi nucleici avviene costantemente. Uno di processi critici nel metabolismo plastico avviene la biosintesi delle proteine. La sintesi dei composti nel corso delle reazioni di scambio plastico consuma sempre energia e procede con la partecipazione indispensabile dell'ATP.

Una delle fonti di energia per la formazione dell'ATP è la decomposizione enzimatica dei composti organici che entrano nella cellula (proteine, grassi e carboidrati). Questo processo rilascia energia, che viene immagazzinata nell'ATP. La scissione del glucosio gioca un ruolo speciale nel metabolismo energetico della cellula. Questo zucchero viene sintetizzato a seguito di reazioni di fotosintesi e può accumularsi nelle cellule sotto forma di polisaccaridi: amido e glicogeno. Se necessario, i polisaccaridi si scompongono e le molecole di glucosio subiscono una serie di trasformazioni successive.

La prima fase, chiamata glicolisi, avviene nel citoplasma delle cellule e non richiede ossigeno. Come risultato di reazioni successive che coinvolgono gli enzimi, il glucosio si scompone in due molecole acido piruvico . In questo caso sono coinvolte due molecole di ATP che vengono rilasciate durante la scissione legami chimici l'energia è sufficiente per produrre quattro molecole di ATP. Di conseguenza, il rendimento energetico della glicolisi è piccolo e ammonta a due molecole di ATP:

C 6 H 12 O 6 → 2C 3 H 4 O 3 + 4H + + 2ATP

In condizioni anaerobiche (in assenza di ossigeno), ulteriori trasformazioni sono associate a varie tipologie fermentazione.

Tutti sanno fermentazione lattica(inacidimento del latte), che avviene a causa dell'attività di funghi e batteri lattici. È simile nel meccanismo alla glicolisi, solo che il prodotto finale qui è l'acido lattico. Questo tipo di fermentazione avviene nelle cellule con carenza di ossigeno, ad esempio nei muscoli che lavorano intensamente. vicino al caseificio fermentazione alcolica. L'unica differenza è che i prodotti della fermentazione alcolica sono l'alcol etilico e l'anidride carbonica.

Viene chiamata la fase successiva, durante la quale l'acido piruvico viene ossidato in anidride carbonica e acqua respirazione cellulare. Le reazioni legate alla respirazione avvengono nei mitocondri delle cellule vegetali e animali e solo in presenza di ossigeno. In ambiente interno i mitocondri subiscono una serie di trasformazioni chimiche fino al prodotto finale: l'anidride carbonica. Allo stesso tempo, in varie fasi di questo processo, si formano prodotti di decomposizione intermedi della sostanza iniziale con l'eliminazione degli atomi di idrogeno. Gli atomi di idrogeno, a loro volta, partecipano a una serie di altre reazioni chimiche, il cui risultato è il rilascio di energia e la sua “conservazione” nei legami chimici dell'ATP e la formazione di molecole d'acqua. Diventa chiaro che è proprio per legare gli atomi di idrogeno scissi che è necessario l'ossigeno. Questa serie le trasformazioni chimiche sono piuttosto complesse e avvengono con la partecipazione delle membrane interne dei mitocondri, degli enzimi, delle proteine ​​trasportatrici.

La respirazione cellulare ha un'efficienza estremamente elevata. Si verifica la sintesi energetica di 30 molecole di ATP, altre due molecole si formano durante la glicolisi e sei molecole di ATP si formano come risultato della trasformazione dei prodotti della glicolisi sulle membrane mitocondriali. In totale, come risultato dell'ossidazione di una molecola di glucosio, si formano 38 molecole di ATP:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP

I mitocondri subiscono le fasi finali dell'ossidazione non solo degli zuccheri, ma anche di altri composti organici: proteine ​​e lipidi. Queste sostanze vengono utilizzate dalle cellule soprattutto quando termina la fornitura di carboidrati. In primo luogo, viene consumato il grasso, durante l'ossidazione del quale viene rilasciata molta più energia rispetto a un uguale volume di carboidrati e proteine. Pertanto, il grasso negli animali è la principale "riserva strategica" di risorse energetiche. Nelle piante l'amido svolge il ruolo di riserva energetica. Una volta immagazzinato, occupa un posto significativo più spazio rispetto alla sua quantità energeticamente equivalente di grasso. Per le piante questo non è un ostacolo, poiché sono immobili e non portano con sé riserve, come gli animali. Puoi estrarre energia dai carboidrati molto più velocemente che dai grassi. Le proteine ​​svolgono molte funzioni nel corpo caratteristiche importanti, quindi, intervengono nel metabolismo energetico solo quando le risorse di zuccheri e grassi sono esaurite, ad esempio durante un digiuno prolungato.

Fotosintesi. La fotosintesi è il processo mediante il quale si produce energia i raggi del sole convertito nell'energia dei legami chimici dei composti organici. IN cellule vegetali i processi associati alla fotosintesi avvengono nei cloroplasti. All'interno di questo organello sono presenti sistemi di membrane in cui sono incorporati i pigmenti che catturano l'energia radiante del sole. Il pigmento principale della fotosintesi è la clorofilla, che assorbe principalmente i raggi blu e viola, nonché i raggi rossi dello spettro. La luce verde viene riflessa, quindi la clorofilla stessa e le parti della pianta che la contengono appaiono verdi.

Distinguere le clorofille UN, B, C, D, le cui formule presentano piccole differenze. La principale è la clorofilla. UN Senza di esso, la fotosintesi è impossibile. Le restanti clorofille, dette ausiliarie, sono in grado di catturare la luce di una lunghezza d'onda leggermente diversa rispetto alla clorofilla. UN, che espande lo spettro di assorbimento della luce durante la fotosintesi. Lo stesso ruolo è svolto dai carotenoidi, che percepiscono i quanti di luce blu e verde. In diversi gruppi organismi vegetali la distribuzione delle clorofille aggiuntive non è la stessa utilizzata nella sistematica.

L'effettiva cattura e conversione dell'energia radiante avviene durante fase leggera. Quando assorbe i quanti di luce, la clorofilla entra in uno stato eccitato e diventa un donatore di elettroni. I suoi elettroni vengono trasferiti da un complesso proteico all'altro lungo la catena di trasporto degli elettroni. Le proteine ​​di questa catena, come i pigmenti, sono concentrate sulla membrana interna dei cloroplasti. Quando un elettrone passa attraverso la catena portatrice, perde energia, che viene utilizzata per sintetizzare ATP.

Sotto l'azione della luce solare nei cloroplasti, anche le molecole d'acqua vengono divise: fotolisi, mentre compaiono elettroni che compensano la loro perdita da parte della clorofilla; come sottoprodotto, producendo ossigeno.

Pertanto, il significato funzionale della fase luminosa risiede nella sintesi di ATP e NADP·H convertendo l'energia luminosa in energia chimica.

Di tutti i pigmenti che catturano i quanti di luce, solo la clorofilla UN in grado di trasferire elettroni alla catena di trasporto. I restanti pigmenti trasferiscono prima l'energia degli elettroni eccitati dalla luce alla clorofilla UN, e da esso inizia già la catena di reazioni della fase luminosa sopra descritta.

Per l'implementazione fase oscura La fotosintesi non richiede luce. L'essenza dei processi che si svolgono qui è che le molecole ottenute nella fase leggera vengono utilizzate in una serie di reazioni chimiche che “fissano” la CO 2 sotto forma di carboidrati. Tutte le reazioni della fase oscura si svolgono all'interno dei cloroplasti e le sostanze rilasciate durante la "fissazione" dell'anidride carbonica vengono nuovamente utilizzate nelle reazioni della fase luminosa.

L’equazione complessiva della fotosintesi è:

6CO2 + 6H2O -→ C6H12O6 + 6O2

La relazione e l'unità dei processi di scambio plastico ed energetico. I processi di sintesi dell'ATP avvengono nel citoplasma (glicolisi), nei mitocondri (respirazione cellulare) e nei cloroplasti (fotosintesi). Tutte le reazioni che avvengono durante questi processi sono reazioni di scambio energetico. L'energia immagazzinata sotto forma di ATP viene spesa nelle reazioni del metabolismo plastico per la produzione di proteine, grassi, carboidrati e acidi nucleici necessari alla vita della cellula. Si noti che la fase oscura della fotosintesi è una catena di reazioni di scambio plastico e la fase luminosa è energia.

Tutti gli organismi viventi, ad eccezione dei virus, sono costituiti da cellule. Forniscono tutti i processi necessari per la vita di una pianta o di un animale. La cellula stessa può esserlo organismo separato. E può farlo struttura complessa vivere senza energia? Ovviamente no. Come avviene quindi l’approvvigionamento energetico delle cellule? Si basa sui processi di cui parleremo di seguito.

Fornire energia alle cellule: come avviene?

Poche cellule ricevono energia dall'esterno, la producono da sole. hanno le loro "stazioni". E la fonte di energia nella cellula sono i mitocondri, l'organello che lo produce. È il processo di respirazione cellulare. Grazie a ciò, le cellule ricevono energia. Tuttavia, sono presenti solo nelle piante, negli animali e nei funghi. I mitocondri sono assenti nelle cellule batteriche. Pertanto, in essi, la fornitura di energia alle cellule avviene principalmente a causa dei processi di fermentazione e non di respirazione.

La struttura dei mitocondri

Si tratta di un organoide a due membrane apparso nella cellula eucariotica durante l'evoluzione in seguito all'assorbimento di una cellula più piccola, il che può spiegare il fatto che i mitocondri contengono il proprio DNA e RNA, nonché i ribosomi mitocondriali che producono le proteine ​​necessarie per organelli.

La membrana interna ha escrescenze chiamate creste o creste. Sulle creste avviene il processo di respirazione cellulare.

Ciò che si trova all'interno delle due membrane è chiamato matrice. Contiene proteine, enzimi necessari per accelerare le reazioni chimiche, nonché RNA, DNA e ribosomi.

La respirazione cellulare è la base della vita

Si svolge in tre fasi. Diamo un'occhiata a ciascuno di essi in modo più dettagliato.

La prima fase è preparatoria

Durante questa fase i composti organici complessi vengono scomposti in composti più semplici. Quindi, le proteine ​​si scompongono in amminoacidi, i grassi in acidi carbossilici e glicerolo, acidi nucleici- ai nucleotidi e ai carboidrati - al glucosio.

glicolisi

Questa è la fase anossica. Sta nel fatto che le sostanze ottenute durante la prima fase vengono ulteriormente scomposte. Le principali fonti di energia che la cellula utilizza in questa fase sono le molecole di glucosio. Ciascuno di essi nel processo di glicolisi si decompone in due molecole di piruvato. Ciò avviene durante dieci reazioni chimiche successive. A causa dei primi cinque, il glucosio viene fosforilato e quindi diviso in due fosfotriosi. Le seguenti cinque reazioni producono due molecole e due molecole di PVC (acido piruvico). L'energia della cellula viene immagazzinata sotto forma di ATP.

L'intero processo della glicolisi può essere semplificato come segue:

2NAD + 2ADP + 2H 3 RO 4 + C 6 H 12 O 6 → 2H 2O + 2OVER. H2+2C3H4O3+2ATP

Pertanto, utilizzando una molecola di glucosio, due molecole di ADP e due di acido fosforico, la cellula riceve due molecole di ATP (energia) e due molecole di acido piruvico, che utilizzerà nella fase successiva.

La terza fase è l'ossidazione

Questo passaggio avviene solo in presenza di ossigeno. Le reazioni chimiche di questa fase avvengono nei mitocondri. Questa è la parte principale durante la quale viene rilasciata la maggior parte dell'energia. In questa fase, reagendo con l'ossigeno, si decompone in acqua e anidride carbonica. Inoltre, in questo processo si formano 36 molecole di ATP. Quindi, possiamo concludere che le principali fonti di energia nella cellula sono il glucosio e l'acido piruvico.

Riassumendo tutte le reazioni chimiche e tralasciando i dettagli, possiamo esprimere l'intero processo di respirazione cellulare con un'equazione semplificata:

6O2+C6H12O6+38ADP+38H3RO4 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.

Pertanto, durante la respirazione, da una molecola di glucosio, sei molecole di ossigeno, trentotto molecole di ADP e la stessa quantità di acido fosforico, la cellula riceve 38 molecole di ATP, sotto forma delle quali viene immagazzinata energia.

Diversità degli enzimi mitocondriali

La cellula riceve energia per la vita attraverso la respirazione: l'ossidazione del glucosio e quindi dell'acido piruvico. Tutte queste reazioni chimiche non potrebbero avvenire senza gli enzimi, i catalizzatori biologici. Diamo un'occhiata a quelli che si trovano nei mitocondri, gli organelli responsabili della respirazione cellulare. Tutti loro sono chiamati ossidoreduttasi, perché sono necessari per garantire il verificarsi di reazioni redox.

Tutte le ossidoreduttasi possono essere divise in due gruppi:

• ossidasi;
• deidrogenasi;

Le deidrogenasi, a loro volta, si dividono in aerobiche e anaerobiche. Gli alimenti aerobici contengono il coenzima riboflavina, che il corpo riceve dalla vitamina B2. Le deidrogenasi aerobiche contengono molecole NAD e NADP come coenzimi.

Le ossidasi sono più diverse. Innanzitutto si dividono in due gruppi:

• quelli che contengono rame;
• quelli che contengono ferro.

I primi includono polifenoli ossidasi, ascorbato ossidasi, i secondi - catalasi, perossidasi, citocromi. Questi ultimi, a loro volta, si dividono in quattro gruppi:

• citocromi a;
• citocromi b;
• citocromi c;
• citocromi d.

I citocromi a contengono ferroformilporfirina, i citocromi b contengono protoporfirina di ferro, c contengono mesoporfirina di ferro sostituita e d contengono diidroporfirina di ferro.

Esistono altri modi per ottenere energia?

Mentre la maggior parte delle cellule lo ottiene attraverso la respirazione cellulare, esistono anche batteri anaerobici che non necessitano di ossigeno per sopravvivere. Producono l'energia necessaria attraverso la fermentazione. Questo è un processo durante il quale i carboidrati vengono scomposti con l'aiuto di enzimi senza la partecipazione di ossigeno, a seguito del quale la cellula riceve energia. Esistono diversi tipi di fermentazione a seconda del prodotto finale delle reazioni chimiche. Può essere acido lattico, alcool, butirrico, acetone-butano, acido citrico.

Ad esempio, considera che può essere espresso come segue:

C6H12O6 → C2H5OH + 2CO2

Cioè, una molecola di glucosio viene scomposta dal batterio in una molecola. alcol etilico e due molecole di ossido di carbonio (IV).

V. N. Seluyanov, V. A. Rybakov, M. P. Shestakov

Capitolo 1

1.1.3. Biochimica cellulare (energia)

I processi di contrazione muscolare, trasmissione impulso nervoso, sintesi proteica, ecc. comportano costi energetici. Le cellule utilizzano l'energia solo sotto forma di ATP. Il rilascio dell'energia contenuta nell'ATP avviene grazie all'enzima ATPasi, che è presente in tutti i punti della cellula dove è richiesta energia. Quando l'energia viene rilasciata, si formano molecole ADP, F, N. La risintesi di ATP viene effettuata principalmente a causa della fornitura di CRF. Quando CrF cede la sua energia per la risintesi dell'ATP, si formano Cr e F. Queste molecole si diffondono nel citoplasma e attivano l'attività enzimatica associata alla sintesi dell'ATP. Esistono due modalità principali di formazione dell'ATP: anaerobica e aerobica (Aulik I.V., 1990; Khochachka P., Somero J., 1988, ecc.).

via anaerobica O glicolisi anaerobica associato a sistemi enzimatici localizzati sulla membrana del reticolo sarcoplasmatico e nel sarcoplasma. Quando Kr e F compaiono accanto a questi enzimi, viene avviata una catena di reazioni chimiche durante le quali il glicogeno o il glucosio si decompongono in piruvato con la formazione di molecole di ATP. Le molecole di ATP cedono immediatamente la loro energia per la risintesi di CRP, e ADP e F vengono nuovamente utilizzati nella glicolisi per formare una nuova molecola di ATP. Il piruvato ha due possibilità di conversione:

1) Trasformarsi in acetil coenzima A, subire la fosforilazione ossidativa nei mitocondri per formare molecole di anidride carbonica, acqua e ATP. Questa via metabolica - glicogeno-piruvato-mitocondri-anidride carbonica e acqua - si chiama glicolisi aerobica.

2) Utilizzando l'enzima LDH M (lattato deidrogenasi tipo muscolare) il piruvato viene convertito in lattato. Questa via metabolica - glicogeno-piruvato-lattato - si chiama glicolisi anaerobica ed è accompagnato dalla formazione e dall'accumulo di ioni idrogeno.

modo aerobico, o fosforilazione ossidativa, associata al sistema mitocondriale. Quando Cr e F compaiono vicino ai mitocondri con l'aiuto della CPKasi mitocondriale, la risintesi di CrF avviene a causa dell'ATP formato nei mitocondri. ADP e P vengono restituiti ai mitocondri per formare una nuova molecola di ATP. Esistono due vie metaboliche per la sintesi di ATP:

1) glicolisi aerobica;
2) ossidazione dei lipidi (grassi).

I processi aerobici sono associati all'assorbimento di ioni idrogeno e nelle fibre muscolari lente (MF del cuore e del diaframma) predomina l'enzima LDH H (lattato deidrogenasi di tipo cardiaco), che converte più intensamente il lattato in piruvato. Pertanto, durante il funzionamento delle fibre muscolari lente (SMF) andando veloce eliminazione degli ioni lattato e idrogeno.

Un aumento del lattato e dell'H nel peso molecolare porta all'inibizione dell'ossidazione dei grassi e un'ossidazione intensiva dei grassi porta all'accumulo di citrato nella cellula e inibisce gli enzimi della glicolisi.

introduzione

1.1

La cellula vivente ha un'organizzazione intrinsecamente instabile e quasi improbabile; la cellula è in grado di mantenere un ordine molto specifico e bello nella sua complessità della sua fragile struttura solo grazie al continuo consumo di energia.

Non appena l'apporto energetico si interrompe, la struttura complessa della cellula si disintegra e passa in uno stato disordinato e privo di organizzazione. Oltre a provvedere ai processi chimici necessari per mantenere l'integrità della cellula, vari tipi di cellule, grazie alla conversione dell'energia, assicurano l'attuazione di una varietà di processi meccanici, elettrici, chimici e osmotici associati all'attività vitale della cellula. organismo.

Avendo imparato in tempi relativamente recenti ad estrarre l'energia contenuta in varie fonti inanimate per poter esibirsi lavoro vario, una persona ha iniziato a comprendere quanto magistralmente e con cosa alta efficienza produce cella di conversione dell'energia. La trasformazione dell'energia in una cellula vivente obbedisce alle stesse leggi della termodinamica che operano nella natura inanimata. Secondo la prima legge della termodinamica, l'energia totale sistema chiuso per ogni cambiamento fisico rimane sempre costante. Secondo la seconda legge l'energia può esistere sotto due forme: sotto forma di energia “gratuita” o utile e sotto forma di energia dissipata inutilmente. La stessa legge afferma che con ogni cambiamento fisico c'è una tendenza a dissipare energia, cioè a ridurre la quantità di energia libera e ad aumentare l'entropia. Nel frattempo cellula vivente necessita di un apporto costante di energia gratuita.

L'ingegnere riceve l'energia di cui ha bisogno principalmente dall'energia dei legami chimici contenuti nel carburante. Bruciando il carburante, converte l'energia chimica in energia termica; può quindi utilizzare l'energia termica per far girare, ad esempio, una turbina a vapore e ottenere così energia elettrica. Le cellule ricevono anche energia libera rilasciando l'energia dei legami chimici contenuti nel "carburante". L'energia viene immagazzinata in queste connessioni da quelle cellule che sintetizzano i nutrienti che fungono da combustibile. Tuttavia, le cellule utilizzano questa energia in un modo molto specifico. Poiché la temperatura alla quale funziona una cellula vivente è approssimativamente costante, la cellula non può utilizzare l'energia termica per svolgere lavoro. Affinché l’energia termica possa funzionare, è necessario che il calore venga trasferito da un corpo più caldo a uno più freddo. È perfettamente chiaro che una cella non può bruciare il suo combustibile alla temperatura di combustione del carbone (900°); inoltre, non può sopportare l'esposizione al vapore surriscaldato o alla corrente ad alta tensione. La cellula deve estrarre e utilizzare energia in condizioni di temperatura abbastanza costante e, inoltre, bassa, un ambiente di iodio diluito e fluttuazioni molto lievi nella concentrazione di ioni idrogeno. Per acquisire la capacità di ricevere energia, la cellula nel corso dei secoli di evoluzione mondo organico perfezionato il loro meraviglioso meccanismi molecolari che sono straordinariamente efficaci in queste condizioni miti.

I meccanismi cellulari che assicurano l'estrazione dell'energia si dividono in due classi e, in base alle differenze di questi meccanismi, tutte le cellule possono essere divise in due tipologie principali. Le cellule del primo tipo sono dette eterotrofe; comprendono tutte le cellule del corpo umano e le cellule di tutti gli animali superiori. Queste cellule necessitano di una fornitura costante di combustibile già pronto di natura molto complessa. Composizione chimica. Carboidrati, proteine ​​e grassi, cioè singoli componenti di altre cellule e tessuti, servono loro come combustibile. Le cellule eterotrofe ottengono energia bruciandole o ossidandole sostanze complesse(prodotto da altre cellule) in un processo chiamato respirazione, che coinvolge l'ossigeno molecolare (O2) dell'atmosfera. Le cellule eterotrofe utilizzano questa energia per svolgere le loro attività funzioni biologiche rilasciando nel contempo anidride carbonica nell'atmosfera come prodotto finale.

Le cellule appartenenti al secondo tipo sono chiamate autotrofe. Le cellule autotrofe più tipiche sono le cellule delle piante verdi. Nel processo di fotosintesi legano l'energia della luce solare, utilizzandola per i loro bisogni. Inoltre, usano l'energia solare per estrarre il carbonio dall'anidride carbonica atmosferica e la usano per costruire la molecola organica più semplice: la molecola di glucosio. Dal glucosio, le cellule delle piante verdi e di altri organismi creano molecole più complesse che compongono la loro composizione. Per fornire l'energia necessaria a ciò, le cellule nel processo di respirazione bruciano parte delle materie prime a loro disposizione. Da questa descrizione delle trasformazioni cicliche dell'energia nella cellula, diventa chiaro che tutti gli organismi viventi alla fine ricevono energia dalla luce solare e le cellule vegetali la ricevono direttamente dal sole e gli animali indirettamente.

Lo studio delle principali domande poste in questo articolo si basa sulla necessità descrizione dettagliata il meccanismo principale per estrarre l’energia utilizzata dalla cellula. La maggior parte delle fasi dei complessi cicli della respirazione e della fotosintesi sono già state esplorate. È stato stabilito in quale particolare organo cellulare si verifica questo o quel processo. La respirazione è effettuata dai mitocondri, presenti in gran numero in quasi tutte le cellule; la fotosintesi è fornita dai cloroplasti - strutture citoplasmatiche contenute nelle cellule delle piante verdi. I meccanismi molecolari che sono in questi formazioni cellulari, che ne compongono la struttura e ne assicurano lo svolgimento delle funzioni, sono i seguenti pietra miliare nello studio della cellula.

Le stesse molecole ben studiate - molecole di adenosina trifosfato (ATP) - trasferiscono l'energia libera ricevuta dai nutrienti o dalla luce solare dai centri della respirazione o della fotosintesi a tutte le parti della cellula, garantendo l'attuazione di tutti i processi che si verificano con il consumo di energia. L'ATP è stato isolato per la prima volta tessuto muscolare Loman circa 30 anni fa. La molecola di ATP ne contiene tre interconnessi gruppi fosfato. In una provetta, il gruppo terminale può essere separato dalla molecola di ATP mediante una reazione di idrolisi, che dà come risultato adenosina difosfato (ADP) e fosfato inorganico. Durante questa reazione, l'energia libera della molecola di ATP viene convertita in energia termica e l'entropia aumenta secondo la seconda legge della termodinamica. Nella cellula, tuttavia, il gruppo fosfato terminale non viene semplicemente separato mediante idrolisi, ma viene trasferito a una molecola speciale che funge da accettore. Allo stesso tempo, una parte significativa dell'energia libera della molecola ATP viene trattenuta a causa della fosforilazione della molecola accettore, che ora, grazie all'aumento di energia, acquisisce la capacità di partecipare a processi che consumano energia, ad esempio nei processi di biosintesi o di contrazione muscolare. Dopo che un gruppo fosfato viene scisso in questa reazione accoppiata, l'ATP viene convertito in ADP. Nella termodinamica cellulare, l'ATP può essere considerato come una forma ricca di energia o "carica" ​​del vettore energetico (adenosina fosfato) e l'ADP come una forma povera di energia o "scarica".

La "carica" ​​secondaria del vettore viene, ovviamente, effettuata dall'uno o dall'altro dei due meccanismi coinvolti nell'estrazione dell'energia. Nel processo di respirazione delle cellule animali, l'energia contenuta in nutrienti, viene rilasciato a seguito dell'ossidazione e viene impiegato nella costruzione di ATP da ADP e fosfato. Durante la fotosintesi nelle cellule vegetali, l'energia della luce solare viene convertita in energia chimica e viene spesa per "caricare" l'adenosina fosfato, cioè per la formazione di ATP.

Esperimenti utilizzando l'isotopo radioattivo del fosforo (P 32) hanno dimostrato che il fosfato inorganico viene rapidamente incluso nel gruppo fosfato terminale dell'ATP e lo lascia nuovamente. Nella cellula renale il rinnovamento del gruppo fosfato terminale è così rapido che la sua emivita è inferiore a 1 minuto; ciò corrisponde ad uno scambio di energia estremamente intenso nelle cellule di questo organo. Va aggiunto che l'attività dell'ATP in una cellula vivente non è affatto magia nera. I chimici hanno familiarità con molte reazioni analoghe mediante le quali l'energia chimica viene trasferita in sistemi non viventi. La struttura relativamente complessa dell'ATP, a quanto pare, è nata solo nella cellula, per garantire la regolazione più efficiente delle reazioni chimiche associate al trasferimento di energia.

Il ruolo dell’ATP nella fotosintesi è stato chiarito solo recentemente. Questa scoperta ha permesso di spiegare in gran parte come le cellule fotosintetiche, nel processo di sintesi dei carboidrati, legano l'energia solare, la principale fonte di energia per tutti gli esseri viventi.

L'energia della luce solare viene trasmessa sotto forma di fotoni, o quanti; la luce di diversi colori, o diverse lunghezze d'onda, è caratterizzata da energie diverse. Quando la luce cade su alcune superfici metalliche e viene assorbita da queste superfici, i fotoni, a seguito della collisione con gli elettroni metallici, trasferiscono loro la loro energia. Questo effetto fotoelettrico può essere misurato a causa del risultato corrente elettrica. Nelle cellule delle piante verdi luce del sole con determinate lunghezze d'onda viene assorbito dal pigmento verde - clorofilla. L'energia assorbita trasferisce gli elettroni in una molecola complessa di clorofilla dal livello energetico principale a quello superiore. alto livello. Tali elettroni "eccitati" tendono a ritornare nella loro stalla principale livello di energia rilasciando l'energia che hanno assorbito. In un preparato puro di clorofilla isolata da una cellula, l'energia assorbita viene riemessa sotto forma di luce visibile, proprio come avviene con altri composti organici e inorganici fosforescenti o fluorescenti.

Pertanto, la clorofilla, essendo in una provetta, da sola non è in grado di immagazzinare o utilizzare l'energia della luce; questa energia si dissipa rapidamente, come se si fosse verificato un cortocircuito. Tuttavia, nella cellula, la clorofilla è legata stericamente ad altre molecole specifiche; pertanto, quando, sotto l'influenza dell'assorbimento della luce, entra in uno stato eccitato, "caldo", ovvero ricco di energia, gli elettroni non ritornano al loro stato energetico normale (non eccitato); invece, gli elettroni vengono staccati dalla molecola di clorofilla e trasportati da molecole trasportatrici di elettroni, che li trasmettono l'uno all'altro in una catena chiusa di reazioni. Uscendo così dalla molecola di clorofilla, gli elettroni eccitati cedono gradualmente la loro energia e ritornano al loro posto originario nella molecola di clorofilla, che poi risulta essere pronta ad assorbire il secondo fotone. Nel frattempo l'energia ceduta dagli elettroni viene utilizzata per formare ATP da ADP e fosfato, quindi per "caricare" il sistema adenosina fosfato della cellula fotosintetica.

I trasportatori di elettroni che mediano questo processo di fosforilazione fotosintetica non sono stati ancora completamente stabiliti. Uno di questi trasportatori sembra contenere riboflavina (vitamina B2) e vitamina K. Altri sono provvisoriamente classificati come citocromi (proteine ​​contenenti atomi di ferro circondati da gruppi porfirinici che assomigliano alla porfirina della clorofilla stessa per posizione e struttura). Di almeno due di questi trasportatori di elettroni sono in grado di legare parte dell'energia che trasportano per recuperare ATP dall'ADP.

Questo è lo schema di base per la conversione dell'energia luminosa nell'energia dei legami fosfato ATP, sviluppato da D. Arnon e altri scienziati.

Tuttavia, nel processo di fotosintesi, oltre al legame dell'energia solare, avviene anche la sintesi dei carboidrati. Si ritiene ora che alcuni degli elettroni "caldi" della molecola di clorofilla eccitata, insieme agli ioni idrogeno provenienti dall'acqua, causino la riduzione (cioè la produzione di elettroni aggiuntivi o atomi di idrogeno) di uno dei trasportatori di elettroni: il nucleotide trifosfopiridinico (TPN, in forma ridotta TPN-N).

In una serie di reazioni oscure, così chiamate perché possono verificarsi in assenza di luce, TPN-N provoca la riduzione dell'anidride carbonica in carboidrati. La maggior parte dell’energia necessaria per queste reazioni proviene dall’ATP. La natura di queste reazioni oscure fu studiata principalmente da M. Calvin e dai suoi collaboratori. Uno di sottoprodotti La fotoriduzione iniziale dell'ESRD è lo ione ossidrile (OH-). Anche se non disponiamo ancora di dati completi, si presume che questo ione ceda il suo elettrone a uno dei citocromi della catena di reazioni fotosintetiche, il cui prodotto finale è l'ossigeno molecolare. Gli elettroni si muovono lungo la catena dei trasportatori, apportando il loro contributo energetico alla formazione dell'ATP e, alla fine, dopo aver speso tutta la loro energia in eccesso, entrano nella molecola della clorofilla.

Come previsto dalla natura strettamente regolare e sequenziale del processo di fotosintesi, le molecole di clorofilla non sono disposte in modo casuale nei cloroplasti e, ovviamente, non sono semplicemente sospese nel liquido che riempie i cloroplasti. Al contrario, le molecole di clorofilla formano strutture ordinate nei cloroplasti - grana, tra le quali esiste un intreccio di fibre o membrane che le separa. All'interno di ogni grana, le molecole piatte di clorofilla giacciono in pile; ciascuna molecola può essere considerata analoga a una piastra separata (elettrodo) di un elemento, i grani - agli elementi e un insieme di grani (cioè l'intero cloroplasto) - a una batteria elettrica.

I cloroplasti contengono anche tutte quelle molecole specializzate - trasportatori di elettroni, che, insieme alla clorofilla, sono coinvolte nell'estrazione di energia dagli elettroni "caldi" e nell'utilizzo di questa energia per sintetizzare i carboidrati. I cloroplasti estratti dalla cellula possono svolgere tutto il processo più complicato fotosintesi.

L’efficienza di queste fabbriche in miniatura alimentate a energia solare è sorprendente. In laboratorio, soggetto a determinate condizioni condizioni speciali si può dimostrare che nel processo di fotosintesi fino al 75% della luce incidente su una molecola di clorofilla viene convertita in energia chimica; tuttavia, questa cifra non può essere considerata del tutto accurata e ci sono ancora dibattiti su questo argomento. Sul campo, a causa dell'illuminazione ineguale delle foglie da parte del sole, così come per una serie di altri motivi, l'efficienza dell'uso dell'energia solare è molto più bassa, circa pochi punti percentuali.

Quindi, la molecola di glucosio, che è prodotto finale la fotosintesi, deve contenere una quantità abbastanza significativa di energia solare contenuta nella sua configurazione molecolare. Nel processo di respirazione, le cellule eterotrofe estraggono questa energia scomponendo gradualmente la molecola di glucosio per "conservare" l'energia in essa contenuta nei legami fosfato ATP appena formati.

Esistere tipi diversi cellule eterotrofe. Alcune cellule (ad esempio alcuni microrganismi marini) possono vivere senza ossigeno; altri (come le cellule cerebrali) hanno assolutamente bisogno di ossigeno; terzo (ad esempio, cellule muscolari) sono più versatili e in grado di funzionare sia in presenza di ossigeno nell'ambiente che in sua assenza. Inoltre, sebbene la maggior parte delle cellule preferisca utilizzare il glucosio come combustibile principale, alcune di esse possono esistere esclusivamente a spese di aminoacidi o acidi grassi (la principale materia prima per la sintesi dei quali è ancora lo stesso glucosio). Tuttavia, la scomposizione di una molecola di glucosio nelle cellule del fegato può essere considerata un esempio di un processo di produzione di energia tipico della maggior parte degli eterotrofi a noi conosciuti.

La quantità totale di energia contenuta in una molecola di glucosio è molto facile da determinare. Bruciando una certa quantità (campione) di glucosio in laboratorio, si può dimostrare che quando una molecola di glucosio viene ossidata, si formano 6 molecole di acqua e 6 molecole di anidride carbonica e la reazione è accompagnata dal rilascio di energia sotto forma di calore (circa 690.000 calorie per 1 grammo-molecola, cioè per 180 grammi di glucosio). L'energia sotto forma di calore è, ovviamente, inutile per una cellula che funziona praticamente temperatura costante. La graduale ossidazione del glucosio durante la respirazione avviene però in modo tale che la maggior parte dell'energia libera della molecola di glucosio viene immagazzinata in una forma conveniente per la cellula.

Di conseguenza, la cellula riceve più del 50% di tutta l'energia rilasciata durante l'ossidazione sotto forma di energia di legame fosfato. Un rendimento così elevato si confronta favorevolmente con quello che di solito si ottiene nella tecnologia, dove raramente è possibile convertire più di un terzo dell'energia termica ottenuta dalla combustione del carburante in energia meccanica o elettrica.

Il processo di ossidazione del glucosio nella cellula è diviso in due fasi principali. Durante la prima fase o fase preparatoria, chiamata glicolisi, la molecola di glucosio a sei atomi di carbonio viene scomposta in due molecole di acido lattico a tre atomi di carbonio. Questo processo apparentemente semplice consiste non di uno, ma di almeno 11 passaggi, ciascuno dei quali è catalizzato da un enzima diverso. Potrebbe sembrare che la complessità di questa operazione contraddica l'aforisma di Newton “Natura entm simplex esi” (“la natura è semplice”); occorre però ricordare che lo scopo di questa reazione non è semplicemente quello di dividere a metà la molecola di glucosio, ma di isolare l'energia contenuta in questa molecola. Ciascuno degli intermedi contiene gruppi fosfato e, di conseguenza, nella reazione vengono utilizzati due molecole di ADP e due gruppi fosfato. Alla fine, come risultato della scomposizione del glucosio, non si formano solo due molecole di acido lattico, ma anche due nuove molecole di ATP.

Cosa significa questo in termini energetici? Le equazioni termodinamiche mostrano che quando una grammomolecola di glucosio viene scomposta per formare acido lattico, vengono rilasciate 56.000 calorie. Poiché per ogni grammo molecola di ATP sono necessarie 10.000 calorie, l'efficienza del processo di cattura dell'energia in questa fase è di circa il 36% - una cifra davvero impressionante in termini di ciò di cui si occupa solitamente la tecnologia. Tuttavia, queste 20.000 calorie convertite in energia del legame fosfato rappresentano solo una piccola frazione (circa il 3%) dell'energia totale contenuta in una grammomolecola di glucosio (690.000 calorie). Nel frattempo, molte cellule, ad esempio le cellule anaerobiche o le cellule muscolari che sono in uno stato di attività (e in questo momento non sono in grado di respirare), esistono a causa di questo trascurabile consumo di energia.

Dopo che il glucosio è stato scomposto in acido lattico, le cellule aerobiche continuano a estrarre la maggior parte dell'energia rimanente attraverso la respirazione, durante la quale le molecole di acido lattico a tre atomi di carbonio vengono scomposte in molecole di anidride carbonica a un carbonio. L'acido lattico, o meglio la sua forma ossidata, l'acido piruvico, subisce una serie di reazioni ancora più complesse, ognuna delle quali è nuovamente catalizzata da uno specifico sistema enzimatico. Innanzitutto, il composto a tre atomi di carbonio si decompone per formare una forma attivata acido acetico(acetil coenzima A) e anidride carbonica. Il "frammento a due atomi di carbonio" (acetil coenzima A) si combina quindi con il composto a quattro atomi di carbonio, l'acido ossalacetico, producendo acido citrico contenente sei atomi di carbonio. Acido del limone nel corso di una serie di reazioni, si trasforma nuovamente in acido ossalacetico, e i tre atomi di carbonio dell'acido piruvico, "serviti" in questo ciclo di reazioni, danno infine molecole di anidride carbonica. Questo “mulino”, che “macina” (ossida) non solo il glucosio, ma anche le molecole di grasso e di amminoacidi, precedentemente scomposte in acido acetico, è noto come ciclo di Krebs o ciclo dell'acido citrico.

Il ciclo fu descritto per la prima volta da G. Krebs nel 1937. Questa scoperta è una delle pietre angolari biochimica moderna e il suo autore vinse il Premio Nobel nel 1953.

Il ciclo di Krebs traccia l'ossidazione dell'acido lattico in anidride carbonica; tuttavia, questo ciclo da solo non può spiegare come funzionano le molecole di acido lattico contenute nella molecola grandi quantità l'energia può essere estratta in una forma adatta all'uso in una cellula vivente. Questo processo di estrazione di energia che accompagna il ciclo di Krebs, in l'anno scorso intensamente studiato. Il quadro generale è più o meno chiaro, ma restano molti dettagli da esplorare. Apparentemente, durante il ciclo di Krebs, con la partecipazione degli enzimi, gli elettroni vengono staccati dai prodotti intermedi e trasferiti lungo una serie di molecole trasportatrici che si combinano sotto nome comune catena respiratoria. Questa catena di molecole di enzimi è la finale percorso comune tutti gli elettroni respinti dalle molecole nutritive durante il processo di ossidazione biologica. Nell'ultimo anello di questa catena, gli elettroni alla fine si combinano con l'ossigeno per formare acqua. Pertanto, la scomposizione dei nutrienti durante la respirazione è il processo inverso della fotosintesi, in cui la rimozione di elettroni dall'acqua porta alla formazione di ossigeno. Inoltre i trasportatori di elettroni nella catena respiratoria sono chimicamente molto simili ai corrispondenti trasportatori coinvolti nel processo di fotosintesi. Tra questi ci sono, ad esempio, la riboflavina e le strutture del citocromo simili a quelle del cloroplasto. Ciò conferma l'aforisma di Newton sulla semplicità della natura.

Come nella fotosintesi, l'energia degli elettroni che passano lungo questa catena verso l'ossigeno viene catturata e utilizzata per sintetizzare ATP da ADP e fosfato. In effetti, questa fosforilazione che avviene nella catena respiratoria (fosforilazione ossidativa) è meglio studiata rispetto alla fosforilazione che avviene durante la fotosintesi, scoperta relativamente di recente. È accertato, ad esempio, che nella catena respiratoria ci sono tre centri nei quali l’adenosina fosfato viene “caricato”, cioè si forma ATP. Pertanto, per ogni coppia di elettroni scissi dall'acido lattico durante il ciclo di Krebs, si formano in media tre molecole di ATP.

Sulla base della produzione totale di ATP è attualmente possibile calcolare l'efficienza termodinamica con cui la cellula estrae l'energia messa a sua disposizione dall'ossidazione del glucosio. La scissione preliminare del glucosio in due molecole di acido lattico dà due molecole di ATP. Ciascuna molecola di acido lattico trasferisce infine sei coppie di elettroni alla catena respiratoria. Poiché ogni coppia di elettroni che passa attraverso la catena provoca la conversione di tre molecole di ADP in ATP, nel processo di respirazione vera e propria si formano 36 molecole di ATP. Nella formazione di ogni grammo molecola di ATP, come abbiamo già indicato, si legano circa 10.000 calorie e, quindi, 38 grammo molecole di ATP legano circa 380.000 delle 690.000 calorie contenute nella grammo molecola originaria di glucosio. L'efficienza dei processi accoppiati di glicolisi e respirazione può quindi ritenersi pari almeno al 55%.

L'estrema complessità del processo di respirazione è un'altra indicazione che i meccanismi enzimatici in esso coinvolti non potrebbero funzionare se i costituenti fossero semplicemente mescolati in soluzione. Proprio come i meccanismi molecolari associati alla fotosintesi hanno una certa organizzazione strutturale e sono contenuti nel cloroplasto, così gli organi respiratori della cellula - i mitocondri - rappresentano lo stesso sistema strutturalmente ordinato.

In una cellula, a seconda del tipo e della natura della sua funzione, possono esserci dai 50 ai 5000 mitocondri (una cellula del fegato contiene, ad esempio, circa 1000 mitocondri). Sono abbastanza grandi (3-4 micron di lunghezza) da essere visibili con un normale microscopio. Tuttavia, l’ultrastruttura dei mitocondri è distinguibile solo al microscopio elettronico.

Nelle micrografie elettroniche, si può vedere che il mitocondrio ha due membrane, con la membrana interna che forma pieghe che si estendono nel corpo del mitocondrio. Un recente studio sui mitocondri isolati da cellule epatiche ha dimostrato che le molecole degli enzimi coinvolti nel ciclo di Krebs si trovano nella matrice, ovvero la parte solubile del contenuto interno dei mitocondri, mentre gli enzimi della catena respiratoria sotto forma di "molecole" insiemi" si trovano nelle membrane. Le membrane sono costituite da strati alternati di molecole proteiche e lipidiche (grassi); le membrane nella grana dei cloroplasti hanno la stessa struttura.

Esiste quindi una chiara somiglianza nella struttura di queste due principali "centrali elettriche", da cui dipende l'intera vita della cellula, perché una di esse "immagazzina" l'energia solare nei legami fosfati dell'ATP, e l'altra converte l'energia solare in energia contenuta nei nutrienti in energia ATP.

I progressi nella chimica e nella fisica moderne hanno recentemente permesso di chiarire la struttura spaziale di alcune grandi molecole, ad esempio molecole di un numero di proteine ​​e DNA, cioè molecole contenenti informazioni genetiche.

Il prossimo passo importante nello studio della cellula è scoprire la posizione delle grandi molecole di enzimi (che a loro volta sono proteine) nelle membrane mitocondriali, dove si trovano insieme ai lipidi - una disposizione che garantisce il corretto orientamento di ciascuna molecola catalizzatrice e la possibilità della sua interazione con il successivo collegamento dell'intero meccanismo di funzionamento. Lo "schema elettrico" dei mitocondri è già chiaro!

Informazioni attuali riguardanti centrali elettriche Le cellule mostrano che essa lascia molto indietro non solo l'energia classica, ma anche le ultime e molto più brillanti conquiste della tecnologia.

L'elettronica ha ottenuto risultati sorprendenti nella disposizione e nella riduzione delle dimensioni degli elementi costitutivi dei dispositivi informatici. Tuttavia, tutti questi successi non possono essere paragonati alla miniaturizzazione assolutamente incredibile i meccanismi più complessi trasformazione dell'energia sviluppata nel processo di evoluzione organica e disponibile in ogni cellula vivente.