Как видим, при незначительном и почти равном сдвиге реакции крови в одну и в другую сторону относительно постоянно имеющейся у нас реакции крови (относительно рН = 7,4), происходят очень большие изменения концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов в крови, что незамедлительно сказывается на нашем здоровье.

Если мы продолжим подкисливать кровь, ее реакция может понизиться до рН = 6,0. По медицинской терминологии это уже ацидоз, то есть повышенно кислая кровь. При такой реакции крови отношение Н+/ОН– равно 100 к 1. И если при рН = 8,0 человек становится очень больным, то при рН = 6,0 может происходить интенсивное оздоровление организма человека (такое состояние бывает при оздоровительном беге, когда кровь подкисливается молочной кислотой). Уже одно такое краткое сравнение состояний нашего организма при четырех разных, но реальных для нас реакциях крови, говорит нам о большом влиянии концентрации ионов водорода в крови на наше здоровье.

Нам всегда следует помнить и об эффекте Вериго-Бора, согласно которому с увеличением кислотности крови (с увеличением в ней концентрации ионов водорода) уменьшается связь оксигемоглобина с кислородом, и таким образом улучшается снабжение организма кислородом (хотя этот эффект был выражен его авторами в несколько иной интерпретации). Наглядно эта ситуация представлена на рисунке 3.

На рисунке 3 изображены две кривые кислородной диссоциации, которые получены для одной и той же крови при нормальных условиях по парциальному давлению, но при разных значениях рН крови. Первое, на что следует обратить внимание при анализе рисунка 3, – это на то обстоятельство, что при различных значениях рН полное насыщение крови кислородом происходит при значительно меньшем парциальном давлении кислорода, чем оно реально существует на уровне моря или просто на равнинной местности. А это означает, что нас не должна особенно волновать проблема насыщения нашей крови кислородом, по сути, мы всегда имеем полное насыщение крови кислородом, если только мы не живем высоко в горах. А вот другая проблема – отдача кислорода тканям – нас должна особенно беспокоить. Очень часто наша кровь возвращается в легкие, не истратив даже 50 % запасенного в ней кислорода. И в таком случае нам может помочь эффект Вериго-Бора. Например, при парциальном давлении кислорода в крови равном 40 мм рт. ст. с рН = 7,2 (по рис. 3) кровь может отдать 60 % связанного кислорода, но та же кровь с рН = 7,5 – только 30 %. Ясно, что для организма более благоприятна кровь с рН = 7,2, чем с рН = 7,5.

И снова мы возвращаемся к энергетике клетки. Вспомним, что клетка – это отдельный микромир, имеющий четкие границы, внутри которых существуют непрерывная химическая активность и непрерывный поток энергии. В переносе энергии от энергодающих химических реакций к процессам, идущим с потреблением энергии (которые собственно и составляют работу клетки), принимает участие АТФ (аденозинтрифосфат), выполняющий очень важную роль носителя энергии в биологических системах.

Как же образуется универсальное клеточное горючее – знаменитый АТФ?

Ответ на этот вопрос можно найти в статье Л. И. Верховского, имеющей символическое название «Кажется, рождается биопротоника» (Химия и жизнь. 1990. № 10). Вот что говорится в ней об энергетике клетки.

Известно, что наружная мембрана клеток поддерживает не только разность в концентрации отдельных веществ внутри и снаружи клеток, но также поддерживает и разность электрических потенциалов.

Предложенная лауреатом Нобелевской премии Питером Митчелом теория образования АТФ утверждает, что при окислении жиров и углеводов ферментами дыхательной цепи через мембрану переносятся электрические заряды, а затем созданный мембраной электрохимический градиент протонов используется другим ферментом – АТФ-синтетазой, которая присоединяет к АДФ (аденозиндифосфат) неорганический фосфат:

АДФ + Фн <-> АТФ + Н2О.

Эта реакция называется реакцией фосфорилирования, то есть реакцией переноса и присоединения еще одной фосфатной группы к АДФ. Последний отличается от АТФ тем, что в нем находятся две фосфатные группы, а в АТФ – три. На присоединение еще одной фосфатной группы к АДФ затрачивается энергия, которая и запасается в АТФ. Такое накопление энергии в АТФ достигается благодаря сопряжению реакции фосфорилирования с реакциями окисления. Получается, и это уже твердо установлено, что мембранный потенциал (а он возможен только при наличии достаточной концентрации ионов водорода в межклеточной жидкости, то есть при достаточном подкислении крови) – это связующее звено окисления и фосфорилирования. И поэтому своеобразная гипоксия клеток может возникать и при резко выраженном разобщении процессов окисления и фосфорилирования в дыхательной цепи. Потребление клетками кислорода при этом может даже возрастать, однако значительное увеличение доли энергии, рассеиваемой в виде тепла, приводит к энергетическому «обесцениванию» клеточного дыхания. Возникает относительная недостаточность биологического окисления, при которой, несмотря на высокую интенсивность функционирования дыхательной цепи, образование АТФ не покрывает потребности в них клеток, и последние находятся по существу в состоянии гипоксии.

Здесь я приведу любопытный пример. Никого из нас не удивляет тот факт, что в летнюю жару мы интенсивно потеем. И объяснение этому явлению у нас самое простое – так организм избавляется от избытка тепла, чтобы поддерживать постоянной температуру тела. Но почему у нас происходит перегрев тела даже в тех случаях, когда температура окружающей среды не превышает 37 °C и мы при этом не работаем, а просто сидим и отдыхаем? По-видимому, только потому, что внутри нашего организма постоянно происходит окисление (сгорание) жиров, белков или углеводов и какая-то часть выделяющейся при этом энергии идет на образование АТФ, а какая-то часть на подогрев нашего тела, причем, надо заметить, на невостребованный подогрев, который, естественно, ведет к перегреву. В таком случае нам приходится использовать все доступные нам меры для охлаждения тела (вспомните, как нам бывает неприятно, когда по недосмотру водителя трамвая в нем летом вдруг бывает включено отопление).

Но почему наш организм столь нерационально расходует свою энергию? Ответ на этот вопрос я нашел однажды жарким летним днем в электричке. Все пассажиры изнывали от жары, пот с них тек ручьями. А мне в это время было вполне комфортно. И только в этот момент я понял, что это такое (не в теории, а в реальной жизни) – сопряжение реакции окисления с реакцией фосфорилирования. У меня кислая реакция крови, и поэтому вся энергия, выделяющаяся при окислении той же глюкозы, расходуется только на образование АТФ, а на подогрев тела идет лишь очень незначительная часть. Поэтому перегрева организма у меня нет. А у людей со щелочной кровью происходит разобщение окисления с фосфорилированием, и значительная часть энергии идет не на образование АТФ, а на подогрев тела, даже если это уже и избыточный подогрев. Так случайно в электричке мною было сделано маленькое открытие. Но, оказывается, здесь и открывать нечего. Мудрый народ давно уже знает, что летом надо пить что-то кислое. В России, например, в жаркое время пьют квас, а в Казахстане – айран. Я долгое время жил в Казахстане и помню, как в жаркую пору мне помогал этот напиток.

Приведенная выше реакция синтеза – гидролиза АТФ говорит нам не только о том, как образуется АТФ, но и как из него высвобождается в нужный момент энергия. И управление этой реакцией и влево, и вправо осуществляется с помощью протонов, которые перекачиваются протонными насосами или внутрь клеток, или наружу из них. А эффективность работы этих насосов и энергообеспечение клеток при этом опять-таки будет зависеть от концентрации ионов водорода в крови.