Повреждения митохондрий
Материал подготовлен резидентом КазНМУ им. С.Д. Асфендиярова Енцовым Д.В.
Существуют классические крылатые фразы, известные каждому студенту-медику. В связи со своей общеизвестностью, их содержание служит большим подспорьем на экзаменах. Так например, даже при почти полном отсутствии знаний по цитологии, на банальный вопрос «Что такое митохондрии?» студент, как правило дает яркий и образный ответ: «Митохондрии — это энергетические станции клетки!».
Органоиды, о которых идет речь, замечательны во многих отношениях. Используя различные субстраты биологического окисления, митохондрии ведут окислительное фосфорилирование и вырабатывают АТФ. Это — заключительный этап катаболизма.
Катаболизм — трехступенчатый процесс, каждый из этапов приводит к освобождению определенной энергии, которая частично рассеивается в виде тепла сразу. Данная компонента носит название первично рассеянного тепла и непосредственно идет на нагрев тела и, следовательно, сразу входит в тепловые потери организма.
Первый, гидролитический этап катаболизма проходит в желудочно-кишечном тракте и в лизосомах без участия кислорода и освобождает до 1% всей энергии субстратов. Эта энергия полностью входит в первично рассеянное тепло и не запасается. Второй этап — бескислородного цитоплазматического расщепления — представлен в клетках гликолизом и аналогичными процессами распада липидов, приводящими к получению универсального катаболита — активного двууглеродного фрагмента ацетил-коэнзима А. Это приводит к освобождению не менее 30% всего теплосодержания субстратов, при этом запасается около 45%, а остальная часть тоже первично рассеивается.
Все клетки организма, за исключением эритроцитов (почти не имеющих митохондрий) и некоторых других клеток, описанных ниже, в той или иной мере проявляют способность подавлять анаэробный распад глюкозы и активировать аэробное митохондриальное окисление в условиях доступности кислорода при исправных митохондриях (эффект Пастера). Продукты второго этапа катаболизма, вовлекаясь в митохондриальное окисление, освобождают до 70% всей своей химической энергии и распадаются до конечных метаболитов — для углеводов и простых липидов это будут углекислый газ и вода (X.А. Кребс, 1937). Данный, наиболее эффективный этап катаболизма, может, в зависимости от регулируемой степени сопряжения окисления и фосфорилирования, приводить к запасанию в виде макроэргических соединений значительной части энергии — до 55% (686 000 калорий энергии освобождаемых при полном окислении 1 моля глюкозы дают возможность синтезировать до 38 молей АТФ), однако и здесь значительная часть энергии сразу рассеивается, прямо входя в основной обмен.
