Джерела енергії в клітині

Поняття про енергію – це одна з корисних абстракцій, про яку Зазвичай говорять у тих же виразах, в яких більшість людей говорять про повітрі. Це середовище, в якій знаходиться все і вся; це щось, про наявність якого ми знаємо, хоча і не можемо сприймати його нашими органами чуття до тих пір, поки воно не прийде в рух. Про енергії, як і про вітер (повітряному потоці) можна говорити, відволікаючись від будови обговорюваного предмета. При цьому всі увага концентрується на русі, на обміні між даною системою і навколишнім»її середовищем. Енергія може виділятися у вигляді тепла (при екзотермічних процесі) або поглинатися (при Ендотермічний процесі). В обох випадках відбувається обмін енергією між системою і навколишнім її середовищем.

При розгляді деяких фізичних проблем зовнішнє середовище можна розглядати в якості порожнього і проникного для енергії простору. З біологічної ж точки зору такий розгляд щонайменше безплідно. Якщо людину б’є тремтіння, то активність його м’язів, обумовлена гідролізом АТФ, звичайно, супроводжується виділенням тепла. Однак це тепло не відразу надходить у навколишнє середовище. Головне призначення виділяється енергії полягає в підтримці температури тіла в необхідних межах. Отже, при вивченні цього явища фізіолога цікавить не стільки результат обміну енергією між організмом і навколишнім середовищем, скільки процеси, які у безпосередньому оточенні скорочуються м’язових клітин. Аналогічна ситуація спостерігається і у всіх інших випадках при термодинамічній аналізі біологічних систем. Нас цікавить не сумарний підсумок всієї сукупності відбуваються в організмі реакцій, а деякі особливості процесів, що використовуються організмом для вивільнення енергії та здійснення необхідної для підтримки життєдіяльності послідовності специфічних біологічних функцій. Термодинамічні підходи найбільш корисні при обговоренні питань, пов’язаних з обміном енергією між окремими, сполученими між собою метаболічними процесами.

Зазвичай розрізняють чотири здатні переходити одна в іншу форми енергії, що представляють найбільший інтерес для біолога: теплову, хімічну, електричну та електромагнітну. Всі процеси, пов’язані з перетворенням різних форм енергії в біологічних системах, можуть бути інтерпретовані»а молекулярному рівні, т. е виражені через відповідні зміни положення молекул або зміна»розміщення»електронів усередині молекули. Поглинання кванта електромагнітної енергії може перевести електрон на більш високий енергетичний рівень. Такі збуджені молекули легше вступають в реакції, ніж незбуджені; при цьому зростає ймовірність перебудови їх структури. Зіткнення з іншого (не збудженому) молекулою може призвести до перерозподілу поглиненої енергії і утворення нової хімічної сполуки.

З іншого боку, передана молекулі енергія може виявитися настільки малою, що буде просто діссіпіровалі (розсіяна) при її зіткненнях з іншими молекулами. У кінцевому рахунку це призведе до збільшення середньої швидкості руху всіх взаємодіючих молекул, тобто до розсіювання енергії у вигляді тепла. Окремі форми енергії можуть переходити одна в іншу, оскільки з позицій термодинаміки всі форми енергії еквівалентні. Наведена вище класифікація форм енергії прийнята з міркувань зручності і не має під собою будь-яких природних підстав. Електромагнітну енергію можна трансформувати в енергію хімічних зв’язків, теплову енергію або потенційну енергію частинок в електричному полі і т. д. [Навіть гравітаційна форма енергії, яка може здатися відмінною від інших форм, переходить в них, як це показано на прикладі»чорних дір»(колапсуючої зірок).] Постійне взаємоперетворенням різних форм енергії якраз і забезпечує здатність організму підтримувати найрізноманітніші життєві функції.

Посилання на основну публікацію