Какая наиболее конденсированная форма (сохраненной) энергии используется в биологии?

Наилучшее соотношение между весом и калорийностью (и, конечно же, стабильностью) действительно имеет жир. Его энергетическая ценность более чем в два раза выше, чем у углеводов (сахаров). См. эту таблицу отсюда по энергетическому содержанию:

Вот почему животные, впадающие в спячку или мигрирующие, сыты по горло накоплением запасов жира перед зимовкой или путешествием. С углеводами им потребуется больше, чем удвоенное количество накопленных углеводов, чтобы получить ту же энергию. Белки находятся примерно на одном уровне с углеводами.

Если смотреть на эту проблему не по энергии на массу, а по объему на массу, жир все равно побеждает. Для этого нам нужна плотность белка (в данном случае мышц) и жира. В документе 1 (см. ссылку ниже) говорится, что мышцы человека имеют среднюю плотность 1,06 г/см³. В документе 2 указана плотность жира 0,92 г/см³. Таким образом, жиры (это справедливо только для человеческого тела, но должно быть в том же диапазоне для других животных) примерно на 15% менее плотны, чем мышцы. Поскольку плотность энергии на вес примерно в два раза выше, чем у жира, это компенсирует более низкую плотность.

Углеводы лучше, но все же не так хороши, как жиры. Немного сложно найти конкретную плотность углеводов в организме человека, поэтому давайте для этой цели воспользуемся гликогеном (это широко распространенный углевод, используемый для промежуточного хранения энергии). В документе 3 указана плотность гликогена в пределах 1,40–1,62 г/см³, поэтому жир имеет только 55–65% своей плотности. Поскольку энергетическая плотность жира примерно в 2,25 раза выше, чем у углеводов, жир все же лучше.

Если вы посмотрите на АТФ для сравнения, у него относительно мало энергии. АТФ доставляет около 32,3 кДж/моль (с 507,18 г/моль это составляет около 64 Дж/грамм) на фосфат, высвобождаемый из молекулы, что составляет 128 Дж/грамм, если высвобождаются оба фосфата. Это примерно в 300 раз меньше энергии на грамм, чем жира. В этом есть смысл, так как жиры окисляются полностью (вплоть до воды и углекислого газа), а в АТФ разрываются только фосфатные связи. АТФ действует в организме как переносчик энергии, а не как молекула-аккумулятор энергии.

Использованная литература:

1. Специфический дефицит силы в скелетных мышцах старых крыс частично объясняется наличием денервированных мышечных волокон
2. Ассоциация адипонектина и резистина с компартментами жировой ткани, резистентностью к инсулину и дислипидемией
3. Сдвиги в распределении плотностей массы — признак ограничения калорийности у Caenorhabditis elegans