Индекс активности участника

Постараемся разобраться, действительно ли можно провести аналогию между биологическим окислением и подобными процессами в топливных элементах, и если эта аналогия существует, то может ли большая энергетика чему-либо научиться у маленькой клетки?

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.

21.05.2024

Сложные предложения

В силу некоторых обстоятельств, о которых сейчас речи нет, использование такого "челнока" сопряжено с ухудшением КПД, поэтому оно может оправдать себя лишь в особых обстоятельствах. Так, при некоторых заболеваниях сердца используются кардиостимуляторы, управляющие сокращениями сердечной мышцы. Вместе с кардиостимулятором в тело пациента вживляют и электрическую батарейку - источник тока. Однако в организме, особенно больном, всегда много молочной кислоты, и она могла бы, окисляясь на электроде топливного элемента, приводить в действие кардиостимулятор сердца, который получил бы тем самым неограниченный источник энергии.

В любой клетке, как и в топливном элементе, основным субстратом служит водород. Однако в клетке он находится не в свободном, газообразном состоянии, а связан с переносчиком (газообразный водород, выделяющийся в атмосферу, образуют лишь некоторые виды бактерий). Переносчики водорода - целая группа химических соединений, среди которых наибольшее значение имеет никотинамидаде-ниндинуклеотид (НАД). Это сложное соединение с молекулярной массой 633 дальтона способно переносить всего два атома водорода с общей массой равной двум. Эффективность почти такая же низкая, как у гемоглобина, однако фактически НАД работает значительно эффективнее, так как оборачиваемость у него очень высока - до нескольких тысяч в минуту. Это ведь внутриклеточный переносчик, и расстояния, на которые он транспортирует водород, измеряются микрометрами или их долями.

21.05.2024

Встроенный запуск словаря

Стволовые клетки (СК) сидят до поры до времени в специальных местах, которые называются «нишами», и, когда нужно, начинают делиться. Во взрослом организме их, разных, много, универсальной не существует. В каждой ткани – своя. Стволовая клетка мозга не может создать новую сердечную, гепациты печени и то, из чего рождаются нейроны, – тоже разные единицы. В одной только крови несколько типов клеток, выполняющих совершенно разные обязанности. У одних они защитные, другие доставляют кислород. И для каждой нужен свой источник. Стволовые клетки крови – первые, получившие широкое применение. Их используют еще с 1970-х годов, но, правда, не как отдельно выделенные. Пациентам, страдающим лейкозом, у которых вместе с опухолевыми убивают клетки крови, пересаживают костный мозг донора, запуская кроветворение заново. Впрочем, с прошлого века ученые далеко продвинулись в изучении наших чудо-героинь. И за это время вокруг темы возникло немало безумных мифов. Это интересно: Стволовая клетка может делиться по-разному. В первом случае из нее могут получиться 2 стволовые клетки, которые при дальнейшей специализации будут давать ткань. Это симметричное деление.

Кроме того, проводя параллель между биологическим окислением и окислением водорода в топливном элементе, мы будем иметь в виду элемент Грова. Это наиболее разработанный вид топливного элемента, можно сказать, классический. В нем на одном из электродов газообразный водород превращается в ионы водорода и переходит в раствор, а электроны остаются на электроде, сообщая ему отрицательный заряд. На другом электроде в раствор переходит газообразный кислород, при этом он реагирует с водой и превращается в ионы гидроксила, а электрод приобретает положительный заряд. В целом идет химическая реакция между кислородом и водородом с образованием воды, при этом от одного электрода к другому течет электрический ток.

21.05.2024

Введена система ученых званий

В силу некоторых обстоятельств, о которых сейчас речи нет, использование такого "челнока" сопряжено с ухудшением КПД, поэтому оно может оправдать себя лишь в особых обстоятельствах. Так, при некоторых заболеваниях сердца используются кардиостимуляторы, управляющие сокращениями сердечной мышцы. Вместе с кардиостимулятором в тело пациента вживляют и электрическую батарейку - источник тока. Однако в организме, особенно больном, всегда много молочной кислоты, и она могла бы, окисляясь на электроде топливного элемента, приводить в действие кардиостимулятор сердца, который получил бы тем самым неограниченный источник энергии.

Схема такого устройства показана на цветной вкладке. Взвесь каких-то одноклеточных организмов, например, дрожжей, находится в жидкости, содержащей питательные вещества, в герметичном сосуде. Само по себе пребывание в анаэробных условиях резко активирует обмен веществ, клетка активно поглощает пищу, превращая ее в угольную кислоту и водород, присоединенный к переносчику. А тот, взаимодействуя с пировиноградной кислотой, передает ей два атома водорода. Образуется молочная кислота, которая тут же проникает из клетки наружу и окисляется на электроде, превращаясь обратно в пировиноградную кислоту. При этом остаются на электроде два иона водорода и два электрона, сообщая ему отрицательный электрический заряд. Пировиноградная кислота возвращается в клетку, где снова участвует в том же цикле превращений.

21.05.2024