Индекс активности участника

Другое сопоставление, правда, внешнее, подчеркивает интересную и важную закономерность. Единственный топливный элемент, который нашел реальное применение в технике, использует в качестве окисляемого вещества водород. В клетках за миллионы лет эволюции прочно укрепился биохимический механизм, в котором непосредственным субстратом (топливом) служит также водород, но присоединенный к НАД. Он по физическим и химическим свойствам заметно отличается от газообразного водорода, в частности уступает по теплотворной способности, но все же это две формы одного и того же вещества, которое является самым богатым в природе концентратом энергии. Очевидно, поэтому водород оказался самым подходящим топливом и для клеток и для топливных элементов. Проблема (для техники) заключается в том, где взять его в достаточном количестве и как транспортировать.

Итак, между топливным элементом и дыхательной цепью, как мы видим, существует определенная аналогия-и там и тут электроны передаются от водорода к кислороду, при этом выделяется энергия в такой форме, которая может быть использована потребителем. Однако эта аналогия не слишком глубокая: в элементе Грова водород газообразный - в клетке он присоединен к переносчику, в топливном элементе генерируется электрический ток - в клетке синтезируются макроэрги, но имеется ли в ней нечто аналогичное электрическому току, точно неизвестно.

17.05.2024

Сложные предложения

Таким образом, непосредственная доставка кислорода клеткам через дыхательные трубочки-трахеи оказалась не очень эффективной и в процессе эволюции была вытеснена системой из двух переносчиков кислорода - один движется с током крови, другой облегчает проникновение кислорода из крови в клетки. Поскольку известны не только природные, но и искусственные вещества, обратимо связывающие кислород (его синтетические переносчики), можно думать, что некоторые из них могут быть использованы в кислородных электродах топливных элементов для облегчения транспорта газа.

В лаборатории вопрос решается просто: пишут заявку в отдел снабжения, и дюжие молодцы приносят тяжелый стальной баллон, к которому остается только присоединить редуктор. В цехе или в живой клетке дело, конечно, сложнее. Там должен существовать вспомогательный механизм, который позволил бы получать водород из доступных природных продуктов (для клетки это пища). Этот вспомогательный механизм и есть первый, подготовительный этап биологического окисления. Биологический способ получения водорода, доступного окислению,- очень важная особенность, которая отличает живую клетку от топливного элемента. Очень похоже, что именно ее и не хватает химическим источникам тока, чтобы они могли навсегда вытеснить тепловые машины. Итак, в результате каких же химических процессов возникают подлежащие окислению атомы водорода? Ведь в пищевых веществах на водород приходится всего лишь половина атомов молекулы и Vi5 ее массы. Примерно такая же картина и в других биологических соединениях. Неужели остальные 14/is это балласт?

17.05.2024

Встроенный запуск словаря

Таким образом, мы видим, что дыхательная цепь клетки окисляет водород подобно топливному элементу, но у нее имеется еще и дополнительный механизм, добывающий водород. Спрашивается, можно ли топливному элементу приделать аналогичную "приставку", которая также будет вырабатывать водород, используя самое разнообразное "местное" сырье?

Важное преимущество таких биологических источников энергии состоит также в том, что они не только используют возобновляемые источники сырья, но и не загрязняют окружающую среду, так как включаются в природный кругооборот веществ значительно легче, чем любой другой источник энергии, кроме, может быть, Солнца. Схема топливного элемента. Молекулы газообразного водорода на водородном электроде распадаются на ионы (Н+) и электроны (е-), которые сообщают электроду отрицательный заряд. На кислородном электроде молекулы газообразного кислорода, реагируя с водой и забирая электроны от электрода, сообщают ему положительный заряд, при этом образуются ионы гидроксила (ОН ). По проводу, соединяющему оба электрода, течет тон, который используется для выполнения полезной работы. Схема топливного элемента Схема клеточного дыхания Схема клеточного дыхания. Из пищи (белков, жиров, углеводов) на предварительном этапе образуются дву-углеродные фрагменты (ацетилы), которые, сгорая, превращаются в угольную кислоту и водород, подсоединенный к переносчику (НАД. Н:). При этом почти вся химическая энергия передается водороду. На следующем этапе (в дыхательной цепи) водород распадается на водородный ион и электрон, который с помощью фермвн. та цитохромоксидазы присоединяется к кислороду с образованием иона гидроксила. При движении электрон? по дыхательной цепи синтезируются нужные организму богатые энергией вещества - макроэрги, как видим, у клеточного дыхания и топливного элемента немало общего. Схема гипотетического устройства, использующего биологический метод получения водорода для топливных элементов. Живая клетка, которая находится в анаэробных (бескислородных) условиях, тем не менее выполняет свою обычную работу - генерирует водород за счет распада пищевых веществ и воды. Специальное вещество (например, молочная кислота), способное проходить через клеточные оболочки, переносит этот водород к водородному электроду топливного элемента. Остальные процессы идут так же. как в классическом водородно-кислородном элементе.

17.05.2024

Введена система ученых званий

Разумеется, нет, но все же подавляющая часть тех атомов водорода, которые переносит НАД, происходит не из пищевых веществ, а из... молекул воды. На предварительном этапе биологического окисления происходит суммарная реакция: в которой каждый окисляемый атом углерода реагирует с двумя молекулами воды, при этом образуется углекислый газ, а четыре освободившихся атома водорода идут к переносчикам и далее на дыхательную цепь.

Окисление субстрата кислородом воздуха в клетке это не одноэтапный процесс, а несколько последовательных химических реакций. Все вместе их часто называют дыхательной цепью. У "ее, как у всякой цепи, два конца-один называется кислородным, другой субстратным. Это позволяет сопоставить процессы на кислородном электроде топливного элемента с кислородным концом цепи, а события на водородном электроде - с субстратным концом дыхательной цепи.

17.05.2024