 |
Трансформации энергии в организме
|
|
|
|
1- Работа
2- Химическая энергия (питание)
3- Химическая энергия (клеточная)
4- Механическая энергия
5- Электрическая энергия
6- Тепловая энергия
7- Химическая энергия (и метаболические “объединенные запасы”)
В человеческом теле потенциальная энергия имеет исключительно химическую природу, за исключением ситуаций, связанных с нервной системой (пик и электрическая мощность, которая его определяет), и редких других случаев; кинетическая энергия, при том, что она химического происхождения, может проявляться в разных качествах (разными способами).
Электрическая энергия
Касается движения ионов и электронов. На этом типе энергии базируется нервная деятельность, как произвольная, так и непроизвольная, и она лежит в основе жизни: сердечная пульсация происходит вследствие ритмической нервной стимуляции.
Тепловая и электромагнитная энергия
Ее источник - беспорядочное движение атомов, ионов и молекул. Чем быстрее это движение, тем больше тепловая энергия, которая может быть выработана; это может влиять на температуру массы.
Температура человеческого тела поддерживается теплом, производимым при трении кинетической энергией, преобразуемой в термическую, и при передаче потенциальной энергии (трансформированной в термическую) при экзоэргонных[1](?) реакциях.
Электромагнитная энергия - это форма присущей организму энергии, распространяющейся волнами.
Химическая энергия
Это форма потенциальной энергии, которая задается полярностью электронов, образующих химическую связь.
Электроны внутри атома обладают потенциальной энергией, образованной эффектом “тяги” отрицательных электронов по отношению к положительным протонам.
|
|
|
Таким образом, потенциальная энергия оказывается прямо пропорциональной расстоянию электронов от ядра.
Электроны, находящиеся на самой внешней орбите, обладают наибольшей потенциальной энергией, потому что чаще всего вовлекаются в химические реакции. Химическая связь -это форма потенциальной энергии.
Экзоэргонные реакции передают энергию, поскольку продукты химической реакции обладают меньшей потенциальной энергией, чем реагенты; из этого следует, что часть переданной энергии используется для производства новых молекул или же преобразуется в механическую энергию.
Часть химической энергии передается в форме тепла.
В случае эндоэргонных реакций продукты содержат больше потенциальной энергии, чем реагенты; эти реакции требуют большего энергетического импульса, который должен происходить из другого источника.
Источником энергии для эндоэргонных реакций в человеческом организме является распад питательных молекул, который позволяет активизировать вышеупомянутые процессы.
Из катаболизма получается энергия, необходимая для проведения анаболических эндоэргонных реакций в организме, в результате экзоэргонных реакций, которые происходят раньше.
Неорганические молекулы
Это молекулы, не содержащие атома углерода; из-за его отсутствия невозможна какая-либо химическая реакция, имеющая целью образование более сложных молекулярных форм (сцепление практически невозможно из-за трудности установления ковалентной связи). Естественно, существуют исключения: например, монооксид углерода (СО), который, будучи неорганическим соединением, содержит атом углерода.
Неорганические молекулы собирают в группы воду, кислоты и щелочи с соответствующими солями, а также буферные компоненты (О2 и СО2).
Вода
Около 60-80% объема большинства клеток составляет вода; в плазме и лимфе она составляет около 92% объема.
|
|
|
В целом в организме процентное содержание воды варьируется от 65 до 75% (в зависимости от органических условий она может достигать 85%); такое различие зависит как от внешних факторов (климат и т.п), так и от внутренних (биотип, условия гидратации и др.).
Вода обладает химическими и физическими свойствами столь необходимыми для живого организма, что на уровне гипоталамуса имеет собственный контрольный центр, стимулирующий ее прием.
Регуляция температуры тела
В живом существе вода выполняет функцию регулятора температуры тела, поскольку требует достаточно большого количества тепла, чтобы поднять свою температуру (а именно одна калория на один градус Цельсия для одного грамма воды); вследствие этого она имеет тенденцию поддерживать стабильной температуру тела даже при наличии тепловых скачков, которые могли бы причинить функциональный ущерб.
Например, в случае двигательной деятельности для регуляции температуры тела, кроме как путем потоотделения организма, она способна постепенно менять собственную температуру.
Защита
Вода оказывается эффективным смазочным материалом, защищающим структуры от механического трения; защита обеспечивается как ее способностью рассеивать тепло, так и ее несжимаемостью. Она образует “жидкие подушки” в закрытых контейнерах и дает кинетическим силам, переданным в точечной форме, возможность перераспределяться и рассеиваться в различных направлениях таким образом, чтобы сделать их механически менее обременительными.
Химические реакции
Прямое участие воды во многих химических реакциях является основным условием их осуществления; она составляет опорный матрикс различных реагентов.
Реакция, при которой получается вода - это явление синтеза, когда имеет место органическая дегидратация, поскольку для образования соединений организм передает часть составляющей его воды; напротив, гидролиз - это реакция распада, влекущая обеднение водой.
Жидкий матрикс или “среда смешения”
В водной среде присутствуют растворы, суспензии и коллоиды в зависимости от отношений жидкого матрикса (воды) и присутствующих в нем веществ; на основании этого мы будем говорить о:
|
|
|
n растворах, когда вещества растворены (напр., соли, содержащиеся в поте)
n суспензиях, когда нерастворимые вещества, обычно по причине застоя, имеют тенденцию к отложению (напр., красные кровяные шарики в плазме)
n коллоидах, когда нерастворимые в воде вещества из-за сходного молекулярного веса не выпадают в осадок (напр., вода и протеин внутри клеточных мембран).
Вода становится транспортным средством всех частиц (жидких, газообразных и твердых), содержащихся в ней, и ее циркуляция способствует их диффузии. С помощью различных механизмов осуществляются обменные процессы между внеклеточной и внутриклеточной средами.
Растворы
Растворы могут быть тоническими, гипотоническими и гипертоническими в зависимости от концентрации реагентов; механизмы обмена имеют тенденцию создавать равновесие между концентрациями двух контактирующих растворов. Осмотическая концентрация жидкостей тела является элементом стимуляции прохода молекул воды извне клетки внутрь ее или наоборот.
Кислоты и щелочи
Классификация многих молекул как кислот или щелочей связана со способностью молекул отдавать или приобретать электроны и вследствие этого заряжаться положительно или отрицательно; это окажется наиболее эффективным в отношении буферных механизмов тела. Щелочь - это положительно заряженный химический компонент; кислота, наоборот, отрицательно заряженный.
В зависимости от числа зарядов, положительных или отрицательных, кислота и/или щелочь могут быть сильными или слабыми; их общим свойством является тенденция к диссоциации в воде.
Соли и буферы
Соли - это молекулы, образованные соединением кислоты и щелочи, при котором ионы водорода кислоты, отрицательно заряженные, замещаются положительно заряженными ионами щелочи; результат этой реакции - электрически нейтральная соль. Если растворенные в воде соли диссоциируют, они дают положительно или отрицательно заряженные ионы, создавая таким образом электролитическую базу.
Буферы - это компоненты, функция которых заключается в поддержании рН в нужных пределах; поскольку многие энзимы оптимально действуют в узких границах рН, жизнеспособность организма зависит именно от регуляции рН.
|
|
|
Слабые кислоты и слабые щелочи являются эффективными буферными компонентами, так как противостоят изменению рН раствора, “добавляясь” к нему; чем больше концентрация буфера, тем эффективнее будет противодействие изменению рН.
Самые важные буферы, присутствующие в организме, это бикарбонаты, фосфаты, протеины, аминокислоты.
рН
Это показатель водородной концентрации раствора; его шкала: 0-14. Символ рН означает силу (“potere” - p) концентрации иона водорода (Н).
|
|
|
