Ефективність білкового синтезу в клітині

Фактична ефективність білкового синтезу в клітині значно нижче, ніж можна було б припустити на підставі розглянутого вище арифметичного прикладу.

Необхідно чітко розрізняти поняття вільної енергії з’єднання і енергії його хімічних зв’язків. Вільна енергія – це енергія, яка може бути перетворена в корисну роботу, і, таким чином, її звільнення супроводжується певними перебудовами хімічних зв’язків молекул, що виражається у свою чергу у відповідному зміні енергії цих зв’язків. Характерні для молекул органічних речовин зв’язки мають енергію порядку сотень кілокалорій, тобто значно перевершують вільну енергію цих сполук. Очевидно, що при перетворенні молекули А в В майже вся енергія, що виділяється при»руйнуванні»зв’язків в А, витрачається на»освіта»нових зв’язків молекули В. Величина відбувається при цьому зміни вільної енергії визначається переважно різницею цих енергій (зміна ентропії зазвичай має менше важливе значення). Зміна вільної енергії (якщо АТ негативно) дорівнює кількості надлишкової енергії, що залишилася після реорганізації хімічних зв’язків, яка буде при цьому вивільнена в тій чи іншій формі. Зі сказаного вище очевидно, що запис»амінокислоти-пептид, Дб = 3 ккал/моль»зовсім не означає, що на освіту одного благаючи пептидних зв’язків (з хімічних елементів) необхідно затратити енергію, що дорівнює 3 ккал. Вона означає просто, що для утворення пептидних зв’язків до енергії, що вивільняється при структурній перебудові амінокислот, необхідно додати ще 3 ккал. Це зауваження важливе ще й тому, що вираз»багата енергією зв’язок»отримало досить широке поширення серед біологів. Насправді цей вислів означає, що за певних умов вільна енергія ряду молекул може значно зменшуватися і що це зменшення зазвичай пов’язане з перебудовою певних хімічних зв’язків. При цьому зовсім не затверджується, що енергія утворення даних хімічних зв’язків надзвичайно висока. Ми повернемося знову до обговорення цього питання після того, як розглянемо на молекулярному рівні зміст деяких понять класичної термодинаміки.

Деякі молекулярні інтерпретації

Досі обговорення понять вільної енергії і ентропії проводилося в самій абстрактній формі. Для більш повного розуміння змісту цих понять необхідно інтерпретувати їх на молекулярному рівні. Сучасна фізична хімія, в основному у зв’язку з розвитком квантової та статистичної механіки, робить можливою таку інтерпретацію. Студент, який прослухав вступний курс сучасної фізики, повинен розуміти, що молекула (або електрон в атомі) в кожен даний момент часу може знаходитися на будь-якому певному дискретному енергетичному рівні. Енергія молекул не може змінюватися безперервно. Крім того, необхідно зрозуміти, яке розподіл молекул по окремих енергетичним станам відповідає деякому середньому (макроскопическому) значенню параметрів, що характеризують всю популяцію молекул в цілому. Для визначення найбільш ймовірних енергетичних станів молекул можна застосувати різноманітні критерії. Їх використання дозволить нам передбачити найімовірніші стану, в яких буде перебувати велика частина молекул.

Посилання на основну публікацію