Индекс активности участника

У некоторых живых организмов, например, бабочек и пауков, существует аналогичная система дыхательных трубочек-трахей, по которым кислород поступает непосредственно к органам дыхания. Если бы на нашей планете атмосфера состояла из чистого кислорода, то дыхательные трубочки-трахеи могли бы удовлетворить потребности и более крупных организмов (по мере расходования кислорода в трахеи поступали бы его новые порции). Однако кислород занимает лишь пятую часть воздуха нашей планеты, а остальные приходятся на азот. По этой причине, если дыхание интенсивное, а трубка длинная, весь кислород расходуется, и трахея оказывается заполненной азотом. Нужен какой-то более эффективный механизм. У более высокоорганизованных животных кислород поступает к тканям с гемоглобином, это в десятки раз увеличивает транспортные возможности жидкости. Например, в крови человека с гемоглобином связано примерно в 100 раз больше кислорода, нежели растворено в самой жидкости. Несмотря на это, возможности гемоглобина как транспортного средства большинству техников должны показаться очень скромными. Так, 1 молекула гемоглобина при самых благоприятных обстоятельствах может перенести 4 молекулы кислорода, но поскольку гемоглобин - это белок с молекулярной массой 64000 даль-тон, а молекулярная масса кислорода всего 32 дальтона, то оказывается, что полезная нагрузка составляет всего одну пятисотую. Ситуация примерно такая же, как если бы человек, весящий 80 килограммов, поехал в гости на сорокатонном паровозе! Обычно же ситуация еще хуже - в реальных условиях полезная нагрузка составляет одну тысячную или еще меньше. Выручает лишь быстрая оборачиваемость - в организме человека эритроцит в среднем за одну минуту успевает три раза загрузиться кислородом в легких и отдать его тканям.

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.

18.05.2024

Сложные предложения

или просто субстратом). Разумеется, для того, чтобы пища стала субстратом, обычно нужны промежуточные этапы, которые в сумме составляют промежуточный обмен веществ, в том числе процесс пищеварения.

Мнения экспертов в области стволовых клеток о произошедшем разделились. «Информация, опубликованная в этих статьях, очень интересная и важная. Осталось только понять, являются ли представленные результаты полностью неверными или лишь не до конца подтвержденными», — заявил Норман Шарплесс, специалист по стволовым клеткам и старению из Медицинской школы Университета Северной Каролины. «Само исследование было потрясающе интересным, потому что в нем предполагаются очень важные факторы, играющие роль в старении кроветворных стволовых клеток. Понятно, что между старением и обновлением стволовых клеток существует определенная связь, и в этой работе предпринята попытка ее установить», — считает Кеннет Чин, коллега Уэйджерс по Гарвардской медицинской школе, не являвшийся соавтором работ.

18.05.2024

Встроенный запуск словаря

В принципе можно, ведь химики-технологи давно уже и разными способами получают водород, расходуя энергию, запасенную в органическом топливе. Однако для этого нужны высокие температуры, в то время как в клетках та же цель достигается совершенными катализаторами - ферментами. Вряд ли можно рассчитывать на то, что в обозримом будущем удастся искусственно создать такую же систему катализаторов, какая существует в клетке. Иное дело, если бы удалось живые клетки пристроить к топливному элементу. Тогда в нем можно было бы сжигать самые разнообразные органические продукты растительного происхождения - дрова, торф, сапропель и так далее. Какие же на пути к этому возникают препятствия, и можно ли их преодолеть?

В принципе можно, ведь химики-технологи давно уже и разными способами получают водород, расходуя энергию, запасенную в органическом топливе. Однако для этого нужны высокие температуры, в то время как в клетках та же цель достигается совершенными катализаторами - ферментами. Вряд ли можно рассчитывать на то, что в обозримом будущем удастся искусственно создать такую же систему катализаторов, какая существует в клетке. Иное дело, если бы удалось живые клетки пристроить к топливному элементу. Тогда в нем можно было бы сжигать самые разнообразные органические продукты растительного происхождения - дрова, торф, сапропель и так далее. Какие же на пути к этому возникают препятствия, и можно ли их преодолеть?

18.05.2024

Введена система ученых званий

Закономерен вопрос: а нужен ли переносчик на такие микроскопические расстояния? Транспортировать водород так же, как гемоглобин переносит кислород, действительно нет необходимости, поскольку он образуется тут же в клетке, но дело в том, что НАД переносчик совсем в другом смысле. Ведь гемоглобин транспортирует молекулярный кислород, поступающий из воздуха, и в такой же форме отдает его тканям. Молекулярного же водорода в клетках нет, поэтому НАД - это те клещи или щипцы, которые "выдирают" атомы водорода из окисляемых молекул пиши. За каждый заход молекула НАД забирает по два атома водорода, одновременно способствуя тому, чтобы один из них распался на две заряженные частицы - протон и электрон, причем отрицательный электрон остается присоединенным к молекуле переносчика, а положительный протон (ион водорода) переходит в раствор. В дальнейшем движении по дыхательной цепи распадается и другой атом водорода. В процессе движения электронов по дыхательной цепи происходит накопление энергии в форме веществ, которые называются макроэргами. Дальше организм использует их по мере потребности для удовлетворения конкретных нужд - мышечного сокращения, накопления ионов в клетках и т. д.

Познакомимся с устройством кислородного конца дыхательной цепи. Как в живой клетке, так и в топливном элементе все химические реакции происходят либо в водной фазе, либо "а границе жидкой и твердой фаз, поэтому участвовать в реакции может только кислород, растворенный в воде. Но как и все газы, кислород плохо растворим, поэтому возникают "транспортные трудности", а значит, и многочисленные способы их преодоления. Самое простое транспортное средство - это система тонких трубочек-трахей, по которым газ поступает непосредственно в зону реакции. Для этого в кислородных электродах устраивают два типа пор: одни смачивающиеся (гидрофильные) - по ним проникает водный раствор, другие несмачивающиеся (гидрофобные) - по ним внутрь электрода проникает газ.

18.05.2024