Чтобы ответить на этот вопрос, сначала вспомним, что энергия в организме берётся не из энергетических коктейлей, а из цикла трикарбоновых кислот a.k.a цикла Кребса.
Схема его выглядит так:
Настоятельно рекомендую подробно изучить этот цикл, если ты не сделал этого в 11 классе школы. А ещё лучше распечатать на ватмане его в подробном виде и повесить на стену вместо плаката «ЛСП».
Цикл Кребса – это универсальный котёл, расположенный в митохондриях, в который можно закидывать абсолютно любой биомусор. То есть, этот котёл может переварить даже твоего соседа сверху, который в свои 48 живёт с мамой и часто не доезжает до туалета на лифте.
Белки, жиры и углеводы можно забрасывать в цикл, предварительно разрезав на части. Дело в том, что все эти вещества состоят из углеродных цепей. Углеродные цепи нарезаются ферментами до остатков, состоящих из двух углеродов. К этим двум углеродам присоединяется молекула, которая называется кофермент А. Получается ацетил-кофермент А (ацетил-КоА), состоящий из кофермента и двухуглеродного остатка какого-либо органического вещества.
Ацетил-КоА забрасывается в котёл Кребса и спустя один прогон по цепи реакций мы получаем две молекулы углекислого газа (СО2) – это распался тот самый двухуглеродный остаток биомусора. Углекислый газ нам не нужен, поэтому он спокойно идёт нахуй и выдыхается наружу. Ценность цикла заключается в том, что за этот же прогон образуются: одна молекула ГТФ (или АТФ), 3 молекулы НАДН и одна молекула ФАДН2.
ГТФ непосредственно является источником энергии и может прямо сразу пойти и потратить энергию с умом на поддержание ионного состава клетки или сборку волокна для прямой мышцы живота, чтобы ты мог выебнуться кубиками в инстаграме.
НАДН (никотинамидадениндинуклеотид) и ФАДН2 (флавинадениндинуклеотид) – это коферменты, которые забирают электроны, высвободившиеся из цикла Кребса. Электроны эти потом относятся в другой биохимический цех, называемый «дыхательная цепь». Здесь электроны прогоняются через цепь реакций и на выходе получается АТФ.
Когда НАДН приносит свои электроны в дыхательную цепь, на выходе получается 2,5 молекулы АТФ. Когда это делает ФАДН2, получается 1,5 молекулы АТФ.
Не спрашивай сейчас, как так получается половина молекулы и что за хуйня происходит, просто запомни.
Таким образом при одном прогоне цикла Кребса получается 10 молекул АТФ (по старым данным 12). Но что-то я запизделся про цикл, ты его ещё с общей химии знать должен.
Для того, чтобы знать, сколько АТФ получится из конкретной аминокислоты, нужно знать, сколько у неё атомов углерода и на каком этапе цикла она может встроиться.
Схема примерно такая:
Здесь стоит отметить, что при переходе пирувата в оксалоацетат восстанавливается одна молекула НАДН, то есть получаем ещё 2,5 АТФ. Затем цикл прогоняется (+10 АТФ) и получается 12,5 АТФ из аланина, например.
Если мы возьмём гистидин, пролин или любую аминокислоту, которая встраивается посреди цикла, то нужно воспроизвести на бумаге или в голове все реакции до оксалоацетата, посмотреть, сколько энергии получилось, а затем прибавить ещё один прогон цикла (+10 АТФ), потому что оксалоацетат нужно расщепить до конца.
Если посмотреть на цикл Кребса с чисто физической точки зрения, то не вся энергия переходит в АТФ. Какая- то часть энергии выделяется в виде теплоты. Но полезная запасённая энергия или коэффициент полезного действия равен 65%. Это больше, чем КПД бензинового ревущего монстра тонированной девятки, но меньше, чем КПД электрокаров Илона Маска.
Можно подумать, что природа такая глупая, что не может экономить энергию. Однако, цикл Кребса выполняет ещё одну функцию – его промежуточные вещества могут превращаться в аминокислоты, глюкозу и жирные кислоты по необходимости. Как тебе такое, Илон Маск?