Энергетика дыхания
Суммарное уравнение аэробного дыхания (без учета потерь АТФ) обычно записывается следующим образом:
С6Н12О6 + 6 О2 + 38 АДФ + 38 Ф → 6 СО2 + 6 Н2О + 38 АТФ + Q
Из 38 молекул АТФ, образующихся при полном окислении одной молекулы глюкозы, 2 молекулы образуется в ходе анаэробных реакций гликолиза, 2 молекулы в цикле Кребса и 34 молекулы – при терминальном окислении.
В действительности, на каждом этапе дыхания АТФ не только образуется, но и затрачивается на обслуживание самих обменных процессов. Кроме того, часть синтезированных молекул АТФ используется для транспорта самой АТФ за пределы митохондрий. Поэтому только часть АТФ может использоваться на нужды клетки.
Внутренняя мембрана митохондрий не является абсолютно непроницаемой для протонов: часть протонов возвращается в матрикс митохондрий, минуя АТФ-азу, и энергия протонного потенциала расходуется только на выделение тепла. Причины повышенной проницаемости мембран:
1. Сезонно-физиологические. Во время зимней спячки у млекопитающих (медведи, сурки и др.) в мембранах накапливаются вещества, повышающие проницаемость мембран для протонов.
2. Некоторые синтетические пищевые красители и антибиотики являются протонофорами (химическими аналогами убихинона). С их помощью протоны возвращаются на внутреннюю сторону мембраны.
3. При нарушении функции щитовидной железы в мембранах накапливается гормон тироксин, повышающий проницаемость мембран для протонов.
4. Некоторые цитохромы позволяют сократить путь электронов через мембрану (например, при разогреве мышц у насекомых). Тогда поступление протонов в межмемебранный матрикс уменьшается.