И здесь заканчивается процесс окисления, освобождается колоссальное количество энергии.
Бесконечно повторяющийся процесс окисления в митохондриях был бы бесполезным, если бы он не давал этого важнейшего результата. Энергия, вырабатываемая на каждой стадии окислительного цикла, находится в форме, которую биохимики фамильярно называют АТФ (аденозинтрифосфат), молекулы, содержащей три фосфатные группы. АТФ способна выделять энергию потому, что может передавать одну из своих фосфатных групп другим веществам вместе с энергией ее связей — электронов, носящихся туда обратно с огромной скоростью. Таким образом, в мышечной клетке энергия, нужная для сокращения, появляется, когда концевая фосфатная группа переходит в сокращающуюся мышцу. Начинается другой цикл — цикл в цикле: молекула АТФ отдает одну из своих фосфатных групп и становится дифосфатной молекулой, АДФ. Но по мере того, как колесо поворачивается, присоединяется другая фосфатная группа, и снова получается трифосфатная молекула. Если провести аналогию с аккумуляторной батареей, то АТФ представляет собой заряженную, а АДФ разряженную батарею.
АТФ — это универсальный поток энергии, присущий всем организмам от микроба до человека. Она снабжает мышечные клетки механической энергией и нервные клетки — электрической энергией. Сперматозоид и оплодотворенное яйцо, готовые к огромному взрыву активности, которая превратит яйцо в лягушку, птенца или человеческого младенца, клетка, которая должна вырабатывать гормон, — все они снабжены АТФ. Некоторое количество энергии АТФ используется в митохондрии, но бо́льшая ее часть немедленно переходит в клетку для обеспечения других видов деятельности. Расположение митохондрий в некоторых клетках красноречиво говорит об их функции — они размещены таким образом, что энергия моментально направляется именно туда, где она нужна. В мышечных клетках они группируются вокруг сокращающихся волокон; в нервных клетках они расположены на стыке с соседней клеткой, обеспечивая энергию для передачи импульсов, в спермаклетках они концентрируются в том месте, где хвостовая часть соединяется с головкой.
Зарядка батареи, в процессе которой АДФ и свободная фосфатная группа соединяются для восстановления АТФ, связана с окислительным процессом; это тесное соединение называется спаренным фосфорилированием. Если связь распадается, то пропадает средство выработки полезной энергии. Дыхание не прекращается, но энергия больше не вырабатывается. Клетка становится как бы работающим мотором, выделяющим тепло, но не вырабатывающим силовой энергии. В результате мышца перестает сокращаться, а нервные пути теряют способность передавать импульсы. Сперма не может двигаться в нужном направлении; оплодотворенное яйцо не доходит до конца в своем сложном развитии. Последствия распада связи могут быть катастрофическими для любого организма, от эмбриона до взрослой особи: через некоторое время он может привести к отмиранию ткани или даже к гибели всего организма.
В результате чего может произойти распад? Радиация вызывает распад и гибель клеток, подвергшихся облучению, некоторые специалисты объясняют именно этой причиной. К сожалению, очень многие химические вещества обладают способностью отделять окисление от производства энергии, и в число этих веществ входят многие инсектициды и гербициды. Как мы уже видели, фенолы оказывают большое влияние на обмен веществ, вызывая опасное для жизни повышение температуры; поднятие температуры является результатом распада связи. К этой группе химических веществ относятся динитрофенолы и пентахлорфенолы, широко применяемые в качестве гербицидов. Другим гербицидом, способствующим распаду, является 2,4-Д. Из хлорированных углеводородов агентов, ведущим к распаду, является, как уже доказано, ДДТ, а дальнейшее изучение вопроса, вероятно, обнаружит и другие соединения этой группы, обладающие такой же способностью.
Но не только распад связи может погасить маленькие огоньки в некоторых или во всех многомиллиардных клетках организма. Мы видели, что каждая стадия в процессе окисления направляется и осуществляется определенным ферментом. Если разрушается или ослабляется хотя бы один из этих ферментов прекращается цикл окисления в клетке, независимо от того, какой фермент затронут. Процесс окисления идет циклическим порядком, подобно вращающемуся колесу. Если же вставить палку в колесо, то оно остановится, независимо от того, между какими спицами воткнута палка. Аналогично, если мы разрушим фермент, функционирующий в какой-то одной точке цикла, окисление прекращается. Прекратится выработка энергии, и окончательный эффект будет очень похож на распад связи.