По­треб­но­сти в энер­гии и ис­точ­ни­ки энер­гии

Да­же в со­стоя­нии по­коя ка­ж­дой клет­ке не­об­хо­ди­ма энер­гия для об­нов­ле­ния струк­тур, то есть вы­жи­ва­ния. При ак­тив­ной же ра­бо­те (на­при­мер, мы­шеч­ном со­кра­ще­нии) энер­го­за­тра­ты клет­ки мо­гут мно­го­крат­но воз­рас­тать.

Ис­точ­ни­ком энер­гии у жи­вот­ных слу­жит рас­пад ор­га­ни­че­ских ве­ществ,по­треб­ляе­мых с пи­щей (или мо­би­ли­зуе­мых из внут­рен­них де­по ор­га­низ­ма). В про­цес­се это­го рас­па­да энер­гия вы­сво­бо­ж­да­ет­ся при раз­ры­ве хи­ми­че­ских свя­зей (на­при­мер, ме­ж­ду дву­мя ато­ма­ми уг­ле­ро­да), но не­со­из­ме­ри­мо боль­ше — при окис­ле­нииато­мов уг­ле­ро­да и во­до­ро­да.

Не­по­сред­ст­вен­ным ис­точ­ни­ком энер­гии для по­дав­ляю­ще­го боль­шин­ст­ва энер­го­за­ви­си­мых про­цес­сов в ор­га­низ­ме слу­жит АТФ. Все ос­таль­ные ве­ще­ст­ва мо­гут слу­жить ис­точ­ни­ка­ми энер­гии толь­ко в том слу­чае, ес­ли при их рас­па­де об­ра­зу­ет­ся АТФ. АТФ ино­гда на­зы­ва­ют энер­ге­ти­че­ской ва­лю­той ор­га­низ­ма: энер­гия лю­бых дру­гих энер­ге­ти­че­ских суб­стра­тов мо­жет ис­поль­зо­вать­ся толь­ко по­сле то­го, как бу­дет «кон­вер­ти­ро­ва­на» в эту ва­лю­ту.

Все ос­нов­ные ор­га­ни­че­ские ве­ще­ст­ва, по­сту­паю­щие с пи­щей и вхо­дя­щие в со­став ор­га­низ­ма че­ло­ве­ка, окис­ля­ют­ся с об­ра­зо­ва­ни­ем АТФ и по­то­му мо­гут слу­жить ис­точ­ни­ка­ми энер­гии. Глав­ные из них — бел­ки, ли­пи­ды и уг­ле­во­ды.Та­ким об­ра­зом, в ор­га­низ­ме ис­поль­зу­ют­ся не­сколь­ко энер­ге­ти­че­ских суб­стра­тов.

Осо­бен­но­сти раз­ных ис­точ­ни­ков энер­гии (энер­ге­ти­че­ских суб­стра­тов)

Ос­нов­ные энер­ге­ти­че­ские суб­стра­ты — это ли­пи­ды и уг­ле­во­ды.

Бел­ки — цен­ный пла­сти­че­ский суб­страт, и они ред­ко ис­поль­зу­ют­ся не­по­сред­ст­вен­но как ис­точ­ни­ки энер­гии. В то же вре­мя:

¾ энер­гия, вы­сво­бо­ж­дае­мая в ка­че­ст­ве «по­боч­но­го про­дук­та» при обя­за­тель­ном (в си­лу по­сто­ян­но­го об­нов­ле­ния тка­ней) рас­па­де бел­ков, пе­ре­хо­дит в АТФ и по­то­му ис­поль­зу­ет­ся ор­га­низ­мом;

¾ при из­бы­точ­ном по­треб­ле­нии бел­ков они час­тич­но (кро­ме ато­мов азо­та и дру­гих ато­мов, не вхо­дя­щих в со­став ли­пи­дов) пре­вра­ща­ют­ся в ли­пи­ды, от­кла­ды­ваю­щие­ся в жи­ро­вой тка­ни;

¾ при не­дос­тат­ке дру­гих суб­стра­тов бел­ки мо­гут ис­поль­зо­вать­ся как ис­точ­ни­ки энер­гии пу­тем час­тич­но­го пре­вра­ще­ния в ли­пи­ды и уг­ле­во­ды.

Раз­ные энер­ге­ти­че­ские суб­стра­ты раз­ли­ча­ют­ся, в ча­ст­но­сти, по двум ос­нов­ным по­ка­за­те­лям:

¾ ско­ро­сти вы­сво­бо­ж­де­ния энер­гии в про­цес­се ка­та­бо­лиз­ма;

¾ ем­ко­сти де­по(ве­ли­чи­не за­па­сов).

Ни один из энер­ге­ти­че­ских суб­стра­тов не об­ла­да­ет од­но­вре­мен­но вы­со­кой ско­ро­стью вы­сво­бо­ж­де­ния энер­гии и боль­шой ем­ко­стью де­по; на­про­тив, чем вы­ше ско­рость вы­сво­бо­ж­де­ния энер­гии при ис­поль­зо­ва­нии то­го или ино­го ис­точ­ни­ка, тем мень­ше его за­па­сы. Оче­вид­но, что для ин­тен­сив­ной ра­бо­ты сле­ду­ет ис­поль­зо­вать суб­стра­ты с бы­ст­рым вы­сво­бо­ж­де­ни­ем энер­гии, а для дли­тель­ной — с боль­шой ем­ко­стью де­по. Как мы уви­дим даль­ше:

¾ уг­ле­во­ды — это суб­страт с бы­ст­рым вы­сво­бо­ж­де­ни­ем энер­гии, но ма­лы­ми ре­зер­ва­ми («бы­строе то­п­ли­во» ор­га­низ­ма);

¾ ли­пи­ды — это суб­страт с мед­лен­ным вы­сво­бо­ж­де­ни­ем энер­гии, но боль­ши­ми ре­зер­ва­ми («ре­зерв­ное то­п­ли­во» ор­га­низ­ма).