Ответсообщение недоступно
Внутри наших клеток существуют вращающиеся молекулярные моторы.
Один из самых удивительных — АТФ-синтаза. Её размер — всего около 10 нанометров, но именно она производит значительную часть АТФ, которым оплачивается почти вся работа организма.
Чтобы сократить мышцу — нужен АТФ.
Чтобы нейрон восстановил ионные градиенты после импульса — нужен АТФ.
Чтобы собрать белок, переместить груз внутри клетки или поддерживать мембранный потенциал — снова нужен АТФ.
У человека АТФ-синтазы находятся во внутренней мембране митохондрий.
Но сначала клетке необходимо создать для них топливо необычного рода — разницу концентраций протонов по разные стороны мембраны.
Электроны, полученные в конечном счёте из пищи, проходят через дыхательную цепь. Выделяющаяся энергия используется для перекачивания протонов из матрикса митохондрии наружу.
Возникает электрохимический градиент — своего рода молекулярная плотина.
Протоны стремятся вернуться обратно. И один из главных путей назад проходит через АТФ-синтазу.
Начинается самое красивое.
Поток протонов заставляет часть АТФ-синтазы физически вращаться. В её мембранной части находится кольцевой ротор. Вместе с ним вращается центральный вал, проходящий внутрь каталитической головки.
Молекула работает как нанотурбина.
Полный оборот центрального вала на 360° заставляет три каталитических центра последовательно менять форму и обычно приводит к образованию трёх молекул АТФ.
В отдельных условиях такие моторы способны вращаться со скоростью сотни оборотов в секунду.
И всё это происходит в машине размером примерно в миллионные доли миллиметра.
Ещё удивительнее масштаб производства.
В организме человека одновременно находится всего порядка десятков граммов АТФ. Запаса ненадолго хватило бы даже при обычной жизнедеятельности.
АТФ постоянно расходуется и тут же производится снова.
За сутки организм взрослого человека может переработать порядка десятков килограммов АТФ.
Родственные АТФ-синтазы существуют у бактерий, архей и эукариот. Принцип вращательного катализа появился очень рано в истории жизни и оказался настолько удачным, что сохранился на протяжении миллиардов лет эволюции.
Получается удивительная цепочка.
Пища отдаёт электроны, электроны создают поток протонов, поток протонов вращает молекулярный мотор, мотор производит АТФ, АТФ приводит в движение клетку.
Внутри нас прямо сейчас работают неисчислимые нанотурбины. И значительная часть того, что мы называем жизнью, оплачивается энергией их вращения.