Индекс активности участника

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.

Многообразие биохимических реакций, которые идут на субстратном конце дыхательной цепи, делает его устройство значительно более сложным по сравнению с кислородным. По существу, это комплекс химических процессов, с помощью которого достигается всеядность клеток - их способность сжигать самые разнообразные пищевые вещества и утилизировать выделяющуюся при этом энергию.

22.05.2024

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.

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.

22.05.2024

Встроенный запуск словаря

Наш эксперт: Мария Лагарькова Доктор биологических наук, заведующая Лабораторией генетических основ клеточных технологий Института общей генетики имени Н. И. Вавилова Что такое стволовые клетки «Сказать «стволовая клетка» – это ничего не сказать. Это чуть-чуть более узко, чем просто клетка», – объясняет доктор биологических наук Мария Андреевна Лагарькова. Сам термин в начале XX века предложил российский ученый Александр Максимов. Уже тогда про предмет этой статьи было кое-что понятно. Многие клетки имеют гораздо более короткую жизнь, чем организм. Кровь возобновляется тоннами. В тканях кишечника и кожи тоже все время бурлят новые жизни.

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.

22.05.2024

Введена система ученых званий

Гемоглобин, как известно, не просто растворен в крови, ко находится в красных кровяных тельцах - эритроцитах. Для этого есть определенные основания. Дело в том, что кровь содержит 14-16 процентов гемоглобина, и если бы это был обычный раствор, то образовалась бы густая вязкая масса, которую очень трудно было бы протолкнуть по кровеносным сосудам. Благодаря же красным кровяным шарикам, каждый из которых представляет собой как бы каплю сгущенного гемоглобина, кровь сохраняет и достаточную подвижность и высокую способность связывать кислород.

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.

22.05.2024