Енергія живої клітини. Енергія-мандрівниця.

білок

Будь-яка енергетична система, будь-який пристрій, який робить ту чи іншу роботу, завжди поділяється на три основні частини: джерело енергії, передавальний пристрій і виконуючі механізми. Відповідно до цього можна виділити три різних, але взаємно пов’язаних процеси: вироблення або звільнення енергії, передача її на відстань і споживання. У живій клітині існують свої особливі прийоми і способи зберігання, передачі й переробки енергії.

Один з основних зводиться до того, що клітина завжди цурається теплової форми енергії. Вона примудряється енергію хімічних зв’язків безпосередньо перетворювати на механічну енергію в м’язі, в електричну – в нерві і нервовій клітині, в роботу фільтрації рідин в нирках і т. д.

Організм людини і тварин обходиться без обов’язкового в техніці проміжного перетворення хімічної енергії в тепло, в енергію безладного хаотичного руху молекул. Адже не можна забувати, що саме цей тепловий етап є ахіллесовою п’ятою сучасних двигунів, завдяки чому і витрачається даремно, на вітер 70-90 відсотків енергії.

Це досягається зокрема тим, що потенційна енергія, укладена в хімічних зв’язках, переходячи на білкові полімери, з яких складаються м’язи нашого тіла, здатна швидко змінювати їх властивості: більш компактно упаковувати складові частини молекул м’язового волокна. Зміни конфігурації полімерів, що утворюють наші м’язи, супроводжується споживанням енергії і призводить до вкорочення м’язів. А вкорочення м’яза, тобто його скорочення, – це і є вчинення механічної роботи: підняття гирі рукою, рух людини при ходьбі і т. д.

Забезпечують живу клітину енергією – доступною, завжди придатною для вживання – складні фосфорні ефіри. Старовинний вислів «без фосфору немає думки» можна було б навіть розширити: без фосфору немає руху, роботи, немає життя. Справа в тому, що фосфор здатний утворювати багаті енергією або, як їх ще називають, макроергічні зв’язки. Образно кажучи, цей хімічний зв’язок можна уподібнити сильно закрученій часовій пружині. Варто зруйнувати цей зв’язок – а він легко і швидко може бути зруйнований в потрібний момент – як пружина енергійно розкручується і здійснює роботу.

В одному випадку вона штовхне сусідню молекулу з такою силою, що та перелетить через неприступний раніше для неї бар’єр. В іншому, як при скороченні м’язів нашого тіла, вона викличе натяг, скорочення відстаней між сусідніми молекулами. У третьому випадку розігнані молекули зіткнуться одна з одною так сильно, що сповниться необхідна хімічна реакція.

Таким шляхом організм людини і тварин обходиться без обов’язкового перетворення хімічної енергії в тепло. Одночасно макроергічні зв’язки фосфору є засобом транспортування енергії з рідкої частини клітини. Енергія подорожує в молекулах аденозінтрофосфорної кислоти, як у комфортабельних океанських пароплавах. Пересуваючись по воді під впливом дифузії і внутрішньоклітинних струмів рідини, так би мовити океанічних течій, молекули цих речовин доставляють енергію до всіх «куточків» клітини.

Однак у цього способу передачі енергії на відстань є і своя істотна вада – його повільність. Чекай собі, поки колись «припливе» енергія, необхідна негайно, цієї ж секунди. У цих випадках на допомогу приходить інший, відкритий буквально за останні роки механізм передачі енергії на відстань – міграція енергії. Цей вид передачі енергії на відстань у живої матерії здійснюється практично миттєво, при цьому енергія переправляється по внутрішньоклітинним утворенням, що складаються з білка.

Зовсім недавно вчені дізнались, що білок – це напівпровідник. Відомо, що ракета – штучний член сонячної системи, створений руками людини, – не відчуває опору руху при польоті в розрідженому космічному просторі і обертатиметься по своїй орбіті практично вічно, зберігаючи в недоторканності запас кінетичної і потенційної енергії, отриманої нею при запуску. Щось подібне спостерігається і в молекулі білка.

У білку формується так звана зона провідності, по якій вільні електрони можуть рухатись майже безперешкодно. Утворюється вона за рахунок суворого впорядкування в просторі хімічних зв’язків, щільно споріднених між собою складових частини білків – амінокислоти.

Білок, що складається із зшитих кінців амінокислот, не просто витягнуть у вигляді ланцюжка. Якби він був влаштований таким способом, то довжина однієї його молекули досягала б десятих часток міліметра!

Насправді ж довжина білкових молекул не перевищує зазвичай сотих часток мікрона, причому цікаво те, що білкові молекули слона не крупніше подібних молекул блохи або навіть мікробної клітини. Таке зменшення довжини білкової молекули забезпечується її скручуванням. Білок можна порівняти з щільним клубком з спіральки електричної плитки. Іншими словами, молекула білка закручена двічі: один раз у вигляді спіралі, а інший раз вже сама спіраль згорнута в клубок.

Якби в наших руках опинився раптом немислимо крихітний молоточок, то після удару по молекулі білка він відскочив би від неї, як від ебонітової кулі: така пружність молекул білка, з яких в основному побудовані наші очі, губи, ніс, серце, мозок. Ось ця-то щільна «упаковка» молекул і забезпечує напівпровідникові властивості білка. У туго закрученій спіралі білка відбувається просторове зближення сусідніх груп атомів СО. Між ними як би перекидається водневий місток, який, якщо підкинути на нього електрон, дозволяє електрону безперешкодно, без будь-якого опору переміщатись в межах всієї складної молекули білка.

Цей блукаючий загальний і одночасно нічий електрон-космополіт в змозі піднімати на свої плечі порцію енергії і, не витрачаючи її по дорозі, переносити за призначенням на великі відстані. Так здійснюється міграція енергії. Від відомих в техніці напівпровідників білок відрізняється своїм вкрай примхливим характером: його напівпровідникові властивості виявляються тільки за сприятливих умов. Нагрівання, висушування, навіть дію сильно розведених лугів і кислот послаблюють напівпровідникові властивості білків.

Автор: С. Конєв.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *