2.2.3. Энергияның миграциясы және оның түрлері.

Бір молекуламен жұтылған энергия жақын орналасқан басқа молекулаға беріле алады. Биологиялық жүйелерде жиі кездесетін энергияның тасымалдауы – ерітінділердегі энергияға бай қосылымдардың диффузиясы.

Ағзадағы еркің энергияның жинақталуының және пайдалы түрде қолдауының негізгі формасы – АТФ және басқа макроэргтық қосылымдардың құрылуы. Бұлшық еттердің жұмысы кезінде, заттардың белсенді тасымалдауы, биоэлектір потенциалдардың тууы және таралуы кездерінде макроэргтық қосылымдардың құрылған жерлерден жұмсалу жерлеріне (мысалы, актомиозиннің жіптеріне немесе мембраналарға) тасымалдауы су ортасы арқылы диффузия түрінде жүзеге асырылады. Тағы бір маңызды мысал – дем алу коферменттердің су ерітіндісі арқылы әртүрлі пиридиндік және флавиндік дегидрогиназалардың арасындағы тасымалдауы. Бұл тасымалдаулар өте қысқа ара қашықтарда жүзеге асырылады, сондықтан жасушаның физиологиялық сұраныстарын қанағаттандырады.

Макроэргтық молекулаларда еркін энергияның 50-60% жиналады, бұл энергиямен қамтамасыз ету диффузияның көмегімен жүзеге асырылады. Сондықтан диффузиялық көшулер жасуша ішіндегі энергияның тасымалдауындағы ролі аса зор. Бірақ, соңғы уақытта фотобиологиялық, радиобиологиялық және кейбір биохимиялық процесстредегі энергияның миграциясы деп аталатын энергияны беру тәсілдері зерттелуде.

Энергияның миграциясы - молекуладан молекулаға немесе молекулалар жүйесіндегі энергияны сәулеленусіз беру тәсілі. Бұл тәсіл арқылы энергия атомдардың арасындағы арақашықтарынан ұзынрақ қашықтықтарға беріледі және жылулық тербелістер мен донорлық-акцепторлық кинетикалық соғылыстарға жұмсалмайды. Бұл құбылыс люминисценциялайтын бояғыш заттардың ерітінділерінде бірінші рет байқалған. Процесс келесі схемамен жүзеге асырылады:

Д* + А = Д + А* [2.2.1.].

Мұнда: Д* және А – донордың және акцептордың молекулалары.

Донордың электронқозған молекуласы Д* мен негізгі қалыптағы акцептордың молекуласы А сәулеленусіз түрде энергиямен алмасады. Энергияның миграциясы кезінде молекулалар химиялық өзгерістерге ұшырамайды, бұл таза түрдегі физикалық процесс. Қозудың көшуі қозған қалыптың ұзақтығының қысқартылуына және донордың молекуласының кванттық шығуының азайуына әкеледі, өйткені акцептордың молекулалары сөндірушінің ролін атқарады.

Ақуыздардағы электрондық қозудың энергиясының миграциясы туралы ең алғашқы мәліметтер кардиомиоглобиннің фотодиссоциациясы бойынша тәжірибелерден алынған. Жарықтың әсерінен оттектің қатысуымен карбомиоглобиннен СО тобы бөлінеді де оксигемоглобин құрылады. Гем-СО байланысы фотодиссоциацияның және бұл қосылыстың қозған қалыптағы ыдырауының әсерінен үзіледі. Жұтылған кванттың энергиясы тек қана молекуланы қозған қалыпқа көшіруге емес, сонымен қатар оның тербелмелі энергияның қорының потенциалды қисық сызықтың минимунының шамасынан жоғарылау шамаға дейін көбейтуге жетеді.

СО тобын гемнен жұлып алу фотохимиялық реакциясы геммен жұтылған жарықпен шақырылады және бұл реакция 410 нм. жуық толқындар ұзындықтарының диапазонындарында ағады. Бірак 280 нм. сәкес келетін спектрдің аймағында энергияның 40% ақуыздардың хош иісті топтары жұтады, Бұл жағдайда да қозу гем-СО байланыстың тиімді түрде ыдырауына әкеледі. Бұл факт энергияның ақуыздан гемге миграциясын дәлелдейді. Сонымен, ақуыздың молекуласындағы әр түрлі топтардың арасындағы электрондық қозудың энергиясының тасымалдауы көрсетілген.

Кейінрек электрондық қозудың энергиясының тасымалдауы ақуыз-бояғыш зат комплексінде көрсетілген. Хромофорлық топтардың люминисценциясы хромопротеиндердің ақуыздық топтарымен жұтылған кванттарының әсерінен болатындығы дәлелденген.

Тағы басқа тәжірибелер арқылы акридиндік бояғыш заттың ДНҚ молекуласына қосылуы оның ультракүлгін сәулелерге тұрақтылығын көбейтетіндігі көрсеткен. ДНҚ молекуласының қозу энергиясы бұл жағдайда бояғыш затқа берідеді де флуоресценция түрінде байқалады.

Энергияның миграциясымен бірге ағатын ең маңызды процестердің бірі - фотосинтез. Бұл процессте энергия фитоэритрин мен фитоциананнан реакциялық орталықтағы орналасқан хлорофиллге беріледі де, фотосинтездің бірінші актісі орындалады.