Энергия живой клетки. Энергия-путешественница.

белок

Любая энергетическая система, любое устройство, совершающее ту или иную работу, всегда разделяется на три основных части: источник энергии, передающее устройство и исполняющие механизмы. В соответствии с этим можно выделить три различных, но взаимно связанных процесса: выработка или освобождение энергии, передача ее на расстояние и потребление. В живой клетке существуют свои особые приемы и способы хранения, передачи и переработки энергии.

Один из основных сводится к тому, что клетка всегда сторонится тепловой формы энергии. Она умудряется энергию химических связей непосредственно превращать в механическую энергию в мышце, в электрическую — в нерве и нервной клетке, в работу фильтрации жидкостей в почках и т. д.

Организм человека и животных обходится без обязательного в технике промежуточного превращения химической энергии в тепло, в энергию беспорядочного хаотического движения молекул. А ведь нельзя забывать, что именно этот тепловой этап является ахиллесовой пятой современных двигателей, благодаря чему и растрачивается впустую, на ветер 70—90 процентов энергии.

Это достигается в частности тем, что потенциальная энергия, заключенная в химических связях, переходя на белковые полимеры, из которых состоят мышцы нашего тела, способна быстро изменять их свойства: более компактно упаковывать составные части молекул мышечного волокна. Изменения конфигурации полимеров, образующих наши мышцы, сопровождается потреблением энергии и приводит к укорочению мышц. А укорочение мышцы, то есть ее сокращение, — это и есть совершение механической работы: поднятие гири рукой, движение человека при ходьбе и т. д.

Обеспечивают живую клетку энергией — доступной, всегда пригодной для употребления — сложные фосфорные эфиры. Старинное изречение «без фосфора нет мысли» можно было бы даже расширить: без фосфора нет движения, работы, нет жизни. Дело в том, что фосфор способен образовывать богатые энергией или, как их еще называют, макроэргические связи. Образно говоря, эту химическую связь можно уподобить сильно закрученной часовой пружине. Стоит разрушить эту связь — а она легко и быстро может быть разрушена в нужный момент — как пружина энергично раскручивается и совершает работу.

В одном случае она толкнет соседнюю молекулу с такой силой, что та перелетит через неприступный ранее для нее барьер. В другом, как при сокращении мышц нашего тела, она вызовет натяжение, сокращение расстояний между соседними молекулами. В третьем случае разогнанные молекулы столкнутся друг с другом так сильно, что совершится необходимая химическая реакция.

Таким путем организм человека и животных обходится без обязательного превращения химической энергии в тепло. Одновременно макроэргические связи фосфора являются средством транспортировки энергии по жидкой части клетки. Энергия путешествует в молекулах аденозинтрофосфорной кислоты, как в комфортабельных океанских пароходах. Передвигаясь по воде под влиянием диффузии и внутриклеточных токов жидкости, так сказать океанических течений, молекулы этих веществ доставляют энергию ко всем «уголкам» клетки.

Однако у этого способа передачи энергии на расстояние есть и свой существенный изъян — его медлительность. Жди-пожди, когда-то «приплывет» энергия, необходимая немедленно, сию же секунду. В этих случаях на помощь приходит другой, открытый буквально за последние годы механизм передачи энергии на расстояние — миграция энергии. Этот вид передачи энергии на расстояние в живой материи осуществляется практически мгновенно, при этом энергия переправляется по внутриклеточным образованиям, состоящим из белка.

Совсем недавно ученые узнали, что белок — это полупроводник. Известно, что ракета — искусственный член солнечной системы, созданный руками человека,— не испытывает сопротивления движению при полете в разреженном космическом пространстве и будет обращаться по своей орбите практически вечно, сохраняя в неприкосновенности запас кинетической и потенциальной энергии, полученной ею при запуске. Нечто подобное наблюдается и в молекуле белка.

В белке формируется так называемая зона проводимости, по которой свободные электроны могут двигаться почти беспрепятственно. Образуется она за счет строгого упорядочения в пространстве химических связей, плотно сшивающих между собой составные части белков — аминокислоты.

Белок, состоящий из сшитых концами аминокислот, не просто вытянут в виде цепочки. Если бы он был устроен таким способом, то длина одной его молекулы достигала бы десятых долей миллиметра!

На самом же деле длина белковых молекул не превышает обычно сотых долей микрона, причем любопытно то, что белковые молекулы слона не крупнее подобных молекул блохи или даже микробной клетки. Такое уменьшение длины белковой молекулы обеспечивается ее скручиванием. Белок можно сравнить с плотным клубком из спиральки электрической плитки. Иными словами, молекула белка закручена дважды: один раз в виде спирали, а другой раз уже сама спираль свернута в клубок.

Если бы в наших руках оказался вдруг немыслимо крохотный молоточек, то после удара по молекуле белка он отскочил бы от нее, как от эбонитового шара: такова упругость молекул белка, из которых в основном построены наши глаза, губы, нос, сердце, мозг. Вот эта-то плотная «упаковка» молекул и обеспечивает полупроводниковые свойства белка. В туго закрученной спирали белка происходит пространственное сближение соседних групп атомов СО. Между ними как бы перекидывается водородный мостик, который, если подкинуть на него электрон, позволяет электрону беспрепятственно, без всякого сопротивления перемещаться в пределах всей сложной молекулы белка.

Этот блуждающий общий и одновременно ничей электрон-космополит в состоянии поднимать на свои плечи порцию энергии и, не расходуя ее по дороге, переносить по назначению на большие расстояния. Так осуществляется миграция энергии. От известных в технике полупроводников белок отличается своим крайне капризным характером: его полупроводниковые свойства проявляются только при благоприятных условиях. Нагревание, высушивание, даже действие сильно разведанных щелочей и кислот ослабляет полупроводниковые свойства белков…

Автор: С. Конев.

P. S. О чем еще говорят британские ученые: о том, что дальнейшее изучение строения живой клетки поможет современной медицине еще более эффективно лечить различные заболевания, особенно болезни кожи. К слову на сайте netderm.ru вы можете узнать много полезного о новейших методах лечения болезни кожи, в появлении этих методов, безусловно, есть и заслуги ученых биологов, изучающих строение клетки.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *