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.

Кровеносные капилляры образуют очень густую сеть, такую, что расстояние между ними в наиболее активных зонах дыхания измеряется всего десятками микрометров. Тем не менее между капиллярами и теми частями клеток, которые непосредственно потребляют кислород, всегда остается определенный участок, который молекулы газа преодолевают путем диффузии, чья скорость, в общем, пропорциональна растворимости, которая, как мы уже отмечали, у кислорода очень мала. В тканях есть специальные вещества, способные обратимо связывать кислород, увеличивая тем самым его растворимость и ускоряя диффузию. Эти вещества по своей природе близки к гемоглобину.

21.05.2024

Сложные предложения

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?

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

Встроенный запуск словаря

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.

Последние 15 лет стволовые клетки входят в рейтинги самых значимых научных открытий. До их активного применения в медицине осталось не так уж много. Наш автор Ираида Штурм попыталась разобраться, как после этого изменится наша жизнь. Лично моя жизнь больше никогда не будет прежней. На экране компьютера в огромном увеличении я смотрю на кардиомиоциты в пробирке. Отливающая золотом масса. «Бум, – делает нечто. – Бум». В этой чашке «бьется сердце», выращенное из стволовых клеток. После такой демонстрации рассказ о вполне обозримом будущем, когда, благодаря героиням моей статьи, прозреют незрячие и пойдут парализованные, уже и не кажется фантастикой.

21.05.2024

Введена система ученых званий

Итак, и живая клетка и топливный элемент могут работать, только если извне поступают два вещества: окислитель (как правило, газообразный кислород) и окисляемое вещество (топливо, биохимики его обычно называют субстратом окисления

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.

21.05.2024