Законы биоэнергетики клетки (по В. П. Скулачеву).

I закон. Живая клетка избегает использования энергии внешних ресурсов для совершения полезной работы непосредственно.

Прежде чем эта энергия будет использована (утилизирована) клеткой, она должна превратиться в одну из 3 конвертируемых форм: АТФ, протонный потенциал на мембране, натриевый потенциал на мембране.

II закон. Любая живая клетка располагает, по меньшей мере, двумя (из трех перечисленных в первом законе) конвертируемыми формами энергии: АТФ (в цитозоле); протонным или натриевым потенциалом (в мембране).

Например, кишечная палочка (Е. colt) обычно использует все три конвертируемые формы энергии, но при низкой концентрации Н⁺ в окружающей щелочной среде переходит преимущественно на натриевую энергетику. При этом содержание Na-K-АТФазы в плазмолемме возрастает в 40 раз. Благодаря эффекту обращения Na-K-АТФаза работает как АТФсинтетаза. Так энергетические потребности этой бактерии удовлетворяются двумя конвертируемыми формами: натриевым потенциалом на плазмолемме и АТФ в цитозоле.

В клетках растений натриевый потенциал в обычных условиях не вносит существенного вклада в энергетику. Она обеспечивается АТФ и протонным потенциалом на тилакоидной мембране.

В клетках животных конвертированными формами энергии служат АТФ в цитозоле и протонный потенциал на митохондриальной мембране.

III закон. Клетка способна удовлетворить все свои потребности в энергии, если за счет внешних ресурсов, источником которых является Солнце, образуется хотя бы одна их трех конвертируемых форм энергии, поскольку из нее в клетке могут образовываться другие.

Например, морская бактерия Propinigenium modestus имеет единственную конвертируемую форму энергии − натриевый потенциал на плазмолемме, но путем обращения K-Na-вой помпы возможен синтез АТФ, вследствие чего клетка использует две формы энергии. У морских бактерий доминирует натриевая энергетика. Это не свойственно другим бактериям, а также клеткам растений и животных.