Энергия живой клетки

человек

Ежедневно организм человека выполняет огромную работу. Сердце за день перегоняет по нашему телу около 7 тысяч литров крови, колоссальную механическую работу выполняют мышцы нашего тела, десятки литров жидкостей фильтруют почки, огромную невидимую химическую работу проделывает печень, обезвреживая ядовитые и ненужные вещества и заново создавая полезные, необходимые.

Если собрать воедино всю энергию, затрачиваемую нашим организмом ежедневно, то ее хватило бы для того, чтобы вскипятить более десяти ведер воды или перенести около десятка концертных роялей на шпиль Эйфелевой башни. И если бы мы выполняли работу с коэффициентом полезного действия паровых машин или двигателя внутреннего сгорания, то по своему аппетиту не уступали бы легендарному Гаргантюа. Однако всем хорошо известно, что мы удовлетворяемся в жизни значительно более скромными количествами пищи. В чем же дело? Почему организм животных умудряется при сравнительно небольших затратах пищи-топлива производить работу, можно сказать, за семерых? Все дело сводится к поразительной экономности работы живых клеток и тканей, их бережному отношению к каждой расходуемой калории энергии. Приведем некоторые наиболее разительные примеры.

Гениальный немецкий композитор Людвиг Ван Бетховен затратил на создание своей девятой симфонии приблизительно столько же энергии мозга, сколько потратила бы за то же время тусклая 15-ваттная лампочка. Так экономно работает человеческий мозг. Именно благодаря этой же экономности всем хорошо известный светлячок — Иванов червяк — оказывается лучшим светотехником в мире. В теле светлячка растворено особое азотсодержащее вещество — люциферин, что в переводе с латинского языка означает «светонесущий». Химическое строение этого вещества стало известным сравнительно недавно.

Это вещество наделено одной отличительной особенностью: в присутствии особого фермента люциферазы и источника энергии — фосфорсодержащих соединений оно начинает светиться. Химическая энергия фосфорсодержащих соединений переводит один из электронов люциферина на верхний электронный уровень. Электрон этот, подобно метеориту, падающему с неба на землю, сопровождает свое падение с верхнего возбужденного уровня на исходный свечением. В этот световой сигнал вкладывается практически вся энергия, затраченная на подъем. Ничто при этом не теряется. Почти 97 процентов энергии превращается в свет. Вспомните, что самая лучшая электрическая лампочка накаливания превращает в свет всего 7 процентов электрической энергии, а люминесцентная — не более 30 процентов. Вот так невзрачный светляк.

Наконец, мышца маленького моллюска — анодонты (или беззубки, как его называют) — перламутровую внутреннюю створку которого всем, конечно, приходилось видеть на берегах рек и на пляжах, — опережает по коэффициенту полезного действия механической работы атомный двигатель с какого-то ледокола. Ведь запирающая створки мышца этого моллюска работает с коэффициентом полезного действия около 80 процентов.

Это значит, что только двадцать процентов расходуемой мышцей беззубки энергии тратится впустую: вся же остальная энергия превращена в механическую работу. Напомним, что ни одна современная тепловая машина не в состоянии работать с таким высоким коэффициентом полезного действия: к. п. д. паровоза не более 9 процентов, двигателя внутреннего сгорания около 30.

Конечно, примеры эти можно умножать и умножать. Но, ограничившись этими тремя — мозгом, светлячком и мышцей, — зададимся вопросом: что именно, какие механизмы обеспечивают столь высокий коэффициент их полезного действия?

Автор: С. Конев.

Продолжение следует…

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *