Роторная турбина внутри тебя Иногда рассказываешь человеку не | Гриша Тагильцев

Роторная турбина внутри тебя

Иногда рассказываешь человеку не из научной среды про свои исследования. Он внимательно слушает. Далее всегда тот же вопрос: погоди, так это физика или химия?

Сегодня расскажу о крутой штуке, в которой и физика, и химия, и биология.

Скучное вступление:
В каждом учебнике биологии написано: “митохондрия — это энергетическая станция клетки”. Эту мысль расписывают в следующую картину: митохондрии — загадочные пузырьки внутри клетки. Магическим образом они создают молекулы АТФ. Дальше энергозатратные части клетки расщепляют эту АТФ, что приводит к выделению энергии.

В углубленном курсе биологии оказывается, что в митохондриях творится вовсе не магия, а сложные цепочки химических реакций: цикл Кребса и дыхательная цепь. Их реально рисуют как цепи из стрелок. Над каждой реакцией подписывают фермент, который ее катализирует.

Реакция, в результате которой генерится сама АТФ:
АДФ + фосфат ион = АТФ

Интересная часть:
Эту реакцию катализирует фермент АТФ-синтаза. Это и есть та самая крутая штука, о которой я хотел рассказать.

Этот белок (на видео сразу два белка) напоминает собой жернова (сверху), в которые воткнут ротор с лопастями. Сами лопасти воткнуты в мембрану митохондрии (фиолетовые, снизу). Когда концентрация кислоты с двух сторон мембраны меняется, кислота (ионы водорода) начинает просачиваться между лопастей сквозь мембрану, тем самым раскручивая ротор. Вращающийся ротор приводит в движение жернова. Эти жернова хватают АДФ и фосфат ион, физически их “сминают”, и выплевывают АТФ.

Эта штука может крутиться со скоростью 350 оборотов в секунду. Причем есть подвиды АТФ-синтазы, которые, наоборот, могут рвать АТФ, тем самым раскручивая ротор и качая кислоту в другую сторону.

АТФ-синтазы расставлены в отсеках митохондрий как роторные турбины Ток кислоты для них создают специальные насосы. Также внутри полно других белковых машин, которые управляют процессом. В итоге имеем: митохондрия вполне себе напоминает энергетическую станцию.

Все это происходит в каждой клетке вашего организма, пока вы читаете этот пост.

Кстати, эксперимент, который впервые показал вращение ротора — вообще топ. Взяли АТФ-синтазу, оторвали лопасти у ее ротора, вместо них прицепили длинную светящуюся палку. Эту конструкцию приклеили жерновами к твердой поверхности и налили сверху раствор АТФ. Светящаяся палка начала крутиться, как стрелка часов.

Изначально я писал этот пост, чтобы рассказать о проблеме разделения физики, химии и биологии в образовании. Но увлекся рассказом про АТФ-синтазу. Так что о разделении предметов в другой раз. Фермент — огонь, согласитесь же?

Если понравилось, можете почитать старый пост про молекулярные лифты и датчики холода (тык).

Всем добра,
Тг

#научпоп
ЗЫ. Пора вводить новый хэштег #мембранныебелки