În fiecare zi fabrici zeci de kilograme dintr-o moleculă din care porți doar o mână

O mână de ATP, cheltuită în câteva minute

ATP-ul funcționează ca o baterie reîncărcabilă. Când celula îl folosește, îi rupe o grupare fosfat și rămâne ADP. Mitocondriile leagă fosfatul la loc, iar molecula e din nou ATP.

Cât de des? Energia vine din mâncare. O zi de 2.000 kcal înseamnă, în medie, 0,41–0,55 grame de ATP refăcute în fiecare secundă. Cu un stoc de 50–100 de grame, tot ATP-ul din tine e cheltuit și refăcut cam o dată la 1,5–4 minute.

Urmărește numărul de jos. Când trece de 50 de grame, ai refăcut cât ține corpul tău în estimarea mică.

Stocul e o estimare de ordin de mărime: mușchii au în jur de 5 milimoli de ATP la kilogram, iar un mol de ATP cântărește 507 grame.

Mașina din membrană

Mâncarea arsă în mitocondrii nu face ATP direct. Ea împinge protoni (nuclee de hidrogen) peste membrana interioară a mitocondriei, ca apa urcată în spatele unui baraj.

Protonii se întorc printr-o singură poartă: ATP-sintaza. Partea din membrană e un inel care se rotește cu o optime de tură la fiecare proton care trece. La om și la celelalte mamifere, inelul are opt piese, deci opt protoni înseamnă o tură completă.

Axul inelului urcă într-un cap lat de vreo 10 nanometri, cu trei locuri în care se leagă ADP și fosfat. Fiecare treime de tură strânge unul dintre locuri și iese un ATP. Opt protoni, trei ATP, la fiecare tură.

Inelul cu opt piese a fost măsurat la vacă; aceeași secvență se găsește la toate mamiferele studiate (Watt et al., 2010).

De unde vin cele 21.000 de rotații pe minut

Numărul acesta circulă ca „viteza turbinei din celulele tale”. El vine dintr-un experiment din 2005: o ATP-sintază completă de la Bacillus PS3, o bacterie care trăiește la căldură, produsă în E. coli, lipită de o lamelă de sticlă, cu o bilă de aur de 80 de nanometri prinsă de inel. Hrănită cu ATP la 37 °C, s-a rotit cu cel mult aproximativ 350 de ture pe secundă, adică 21.000 pe minut (Ueno et al., 2005).

Deci era o turbină de bacterie, mergând înapoi: consuma ATP. Nici măcar nu e recordul. Capul singur al enzimei din E. coli, cu bile mai mici, a atins în salturi 721 de ture pe secundă (Nakanishi-Matsui et al., 2006).

În sensul care te privește pe tine, cel în care se face ATP, cea mai bună măsurătoare vine din membrane de mitocondrii din inimă de vită: 420 de ATP pe secundă de fiecare enzimă, cu un maxim estimat de 440 (Matsuno-Yagi și Hatefi, 1988). Împărțit la trei ATP pe tură, asta dă circa 147 de ture pe secundă, adică aproape 8.800 pe minut. Grupul lui John Walker scrie „circa 100 de ori pe secundă” în mitocondrii, adică 6.000 pe minut. Nimeni n-a filmat până acum o asemenea turbină învârtindu-se într-o celulă umană vie.

Pune mâna pe piept

Stai nemișcat trei minute, cu palma pe piept. O să simți doar respirația. Dar în răstimpul acesta mitocondriile tale refac aproximativ tot ATP-ul pe care îl porți, cu oxigenul pe care tocmai l-ai tras în piept, prin turbine pe care nu le va vedea nimeni rotindu-se.