6.6.1 Законы биоэнергетики

Первый закон биоэнергетики. Живая клетка избегает прямого использования энергии внешних ресурсов для совершения полезной работы. Она сначала превращает их в одну из трех конвертируемых форм энергии («энергетических валют»), а именно в АТФ, ∆ µН⁺ или

∆µNa+, которые затем расходуются для осуществления различных энергоемких процессов.

Второй закон биоэнергетики. Любая живая клетка всегда рас- полагает как минимум двумя «энергетическими валютами»: водо- растворимой (АТФ) и связанной (∆µН⁺ , либо ∆µNa⁺).

У морских бактерий имеются, по меньшей мере, АТФ и ∆µNa⁺, но очень часто также и ∆µН⁺. У пресноводных бактерий, «валютой» слу-

жат АТФ ∆µН⁺. Что касается ∆µNa⁺, то она, как правило, отсутствует из-за низкой концентрации Na⁺ в среде обитания.

Третий закон биоэнергетики. «Энергетические валюты» клетки могут превращаться одна в другую. Поэтому получения хотя бы одной

из них за счет внешних ресурсов достаточно для поддержания жизне-

деятельности.

Так, анаэробные бактерии могут за счет гликолиза производить

АТФ, который затем используется в процессах энергообеспечения ли-

112

бо непосредственно, либо после превращения в ∆µН⁺ или ∆µNa⁺. Же- лезобактерии способны окислять кислородом ион Fe²⁺ в ион Fe³⁺, обра- зуя ∆µН⁺. Эта единственная реакция дыхания питает все потребляю- щие энергию процессы, в том числе синтез АТФ из АДФ и Н₃РО₄. Описаны бактерии, использующие только свет в качестве энер- гетических ресурсов. Но, пожалуй, наиболее удивительна энергетика бактерии Propionigenium modestum, обнаруженной недавно в иле мор- ского пролива неподалеку от Венеции. У этой бактерии нет ни фото- синтеза, ни дыхания, ни гликолиза. Вся необходимая энергия чер- пается из единственной реакции декарбоксилирования янтарной кисло- ты в пропионовую. Этот процесс сопряжен с генерацией ∆µNa⁺, кото- рая утилизируется для совершения осмотической работы, либо превра- щается в АТФ посредством Na⁺-АТФ-синтазы. Propionigenium mod- estum живет в анаэробных условиях вместе с другими бактериями, об- разующими янтарную кислоту- конечный продукт брожения.