1.6.2 Потенциальная энергия
Потенциальная энергия — это та энергия, которой обладает система в силу своего положения и существующих условий. Представим себе шар, неподвижно лежащий у края наклонной плоскости (рис. П. 1.4). Этот шар обладает гравитационной потенциальной энергией, эквивалентной той работе, которую пришлось выполнить, чтобы поместить его в данное место. Если шар скатится вниз, то часть его потенциальной энергии превратится в кинетическую. Когда теперь он остановится внизу, его потенциальная энергия будет меньше, чем она была наверху. Чтобы восстановить потенциальную энергию шара до ее исходного значения, потребуется снова поднять шар наверх за счет энергии, заимствованной из окружения.
Рис. 4 Потенциальная и кинетическая энергия.
Потенциальную энергию для биологических систем накапливают зеленые растения в процессе фотосинтеза, когда они синтезируют сахара (рис. П.1.5.). Во время этого процесса некоторые электроны под действием солнечной энергии переходят на другой, более высокий энергетический уровень, приобретая таким образом потенциальную энергию. Затем, когда при дыхании происходит окисление сахароз, потенциальная энергия этих электронов используется в различной форме живыми системами.
Свободная энергия,
поставляемая
эндергоническим
реакциям
▲
АДФ
+ Фн
АТФ
▲
Дыхание
(экзергонический процесс)
▲
Сахар (потенциальная энергия)
▲
Фотосинтез зеленых растений
(эндергонический процесс)
▲
Солнце
(источник свободной энергии)
Рис. 5. Поток энергии в биологических системах.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Уровни организации белка. Структура белков.
При изучении состава белков было установлено, что все они построены по единому принципу и имеют четыре уровня организации: первичную, вторичную, третичную и четвертичную.
Первичная структура белка – последовательность чередования аминокислотных остатков (все связи ковалентные, прочные). Причем аминокислоты располагаются не хаотично, а в определенной последовательности. Первичную структуру белка стабилизируют пептидные связи между аминокислотными остатками, дисульфидные связи между свободными SH-группами и
Рисунок 6 - Виды вторичной спирали
Вторичная структура – форма полипептидной цепи в пространстве. Существуют две конформации:
- α-спираль;
- β-структура
Вторичную структуру белка стабилизируют водородные связи. Третичная структура – реальная трехмерная конфигурация, которую принимает в пространстве закрученная спираль (за счет гидрофобных связей), у некоторых белков – S–S-связи (бисульфидные связи). Поддержанию третичной структуры белка способствуют в основном гидрофобные связи, которые образуются внутри молекулы.
Рисунок 7- Образование третичной и четвертичной структуры
Четвертичная структура – соединенные друг с другом макромолекулы белков образуют комплекс. Четвертичная структура стабилизируется за счет водородных связей, а также вследствие электростатических взаимодействий между аминокислотными остатками расположенными на поверхности молекулы.