Электрохимическая энергия жизни и холод

Итак, хотя человеческий организм, как сложная система, в соответствии с законами термодинамики движется к своей деградации (понижению свободной энергии), в нем происходят сложные взаимосвязанные и разнонаправленные процессы, рождаются явления, соответствующие сознанию и, вообще, жизни. С пищей человеческий организм потребляет вещества, обладающие энергией высокого качества (низкой энтропией). Распадаясь эти вещества обеспечивают энергией все процессы, которые связаны с жизнедеятельностью клеток, тканей и всего организма в целом.

Один из самых универсальных жизненных процессов - это сгорание углеводов (глюкозы) до углекислого газа и воды. Данные реакции лежат в основе процессов дыхания и пищеварения. При разрушении каждой молекулы глюкозы, с выделением энергии, происходит образование нескольких молекул аденозинтрифосфата (АТФ) «клеточного аккумулятора энергии». Первая стадия этой «цепной реакции» состоит в гликолизе - распаде молекулы глюкозы на 2 иона пирувата (пировиноградной кислоты). Энергия, извлекается при распаде глюкозы в митохондриях, но использоваться она может совсем в других местах клетки. Роль митохондрий близка электрохимическим элементам, соединенным в батареи: они создают электрический ток, то есть создают потоки электронов в органах и тканях. Происходящие на мембране митохондрий процессы приводят к тому, что электроны отбираются, например, от пирувата и передаются атомам кислорода. В последующих реакциях ионы пирувата разлагаются до двуокиси углерода, а ионы кислорода присоединяют ионы водорода и образуют воду. При этом, упорядоченный поток электронов используется для совершения работы или для синтеза молекул аденозинтрифосфата из аденозиндифосфата (АДФ) и фосфорной кислоты. Этот, ступенчатый, идущий внутри митохондрий процесс, носит название дыхательного конвейера, дыхательной цепи, либо цепи переноса электронов. Отдача электронов ионами пирувата происходит в «биохимическом котле» - цикле реакций Кребса. Далее электроны проходят по каскаду реакций, ведущих к синтезу «заряженного энергией» вещества АТФ из АДФ, а затем переходит на кислород, который привносится в клетки с помощью гемоглобина.

Любая биологическая структура, по сути, упорядочена, как бы когерентна. Более упорядоченно атомы и молекулы расположены в твердых (кристаллических) веществах и несколько менее в жидких (жидкокристаллических) средах.

В результате рассеяния (диссипации) энергии в жидких средах возникают недолговечные структуры, например, ячеистые структуры. Они образуются в жидкости при наличии конвекции между двумя горизонтальными плоскостями, нижняя из которых нагревается сильнее, чем верхняя. Пока разность температур двух плоскостей мала, движущие частицы жидкости распределены хаотически, Однако, когда разность температур становится достаточно большой, возникает неустойчивость Бенара с кольцевыми противоположными по направленности токами жидкости из условного центра вверх влево (один поток) вверх вправо (второй поток) и вниз и так далее по кругу. Мы наблюдаем такие структуры и потоки при оценке скорости оседания эритроцитов (Кидалов В.Н., Суховецкая Н.Б., 1996) в капиллярах. В таких структурах энергия рассеивается быстрее, по мере упорядочивания своего движения внутрь ячеек при переходе от нагретой плоскости к охлаждающей. Дословно по Эткинсу: «наряду с возрастанием скорости производства энтропии...возникает структура там, где ее раньше не было (точнее на месте лишь локальной структуры образуется превосходящая ее глобальная). Как только разность температур исчезает, глобальная структура вновь переходит в локальную, и ячейки конвекции перестают существовать. Структура поддерживается только благодаря достаточному потоку энергии, и когда он прекращается, структура сразу же прекращается... Некоторые химические реакции приводят к периодическим изменениям концентраций реагирующих веществ, причем эти изменения могут происходить как во времени, так и пространстве. При изменении во времени одно вещество сменяется другим, потом вновь восстанавливается, но лишь затем, чтобы в очередной раз исчезнуть.... Подобные процессы по существу лежат в основе явления жизни.... К реакциям, обладающим периодичностью в пространстве, относятся, например, возникновение клеточной структуры тела». Добавим, что тело человека по распределению температуры напоминает, по-видимому, макрокапилляр в котором длительно действует неустойчивость Бенара. Напомним также, что «живые» ткани и среды, даже переживающие, взятые из организма и помещенные на некоторое время в искусственные условия (например, кровь или ее плазма, спинномозговая и другие жидкости организма) обладают удивительной способностью к формированию при изменении температуры «самоорганизующихся или периодических структур». Последние регистрировались нами (Кидалов В.Н., Якименко Б.И., Борисов В.А. и др., 1982) методами световой, люминесцентной и телевизионной микроскопии в так называемых тезиографических тестах (тест Болена, тесты дегидратации сыворотки крови, мочи, ликвора, слезной и других биологических жидкостей). Протекающие в этих тестах реакции наподобие реакции образования автоволн (по Жаботинскому), формирования кольцевых и радиальных тезиограмм при кристаллизации биосубстратов напоминали периодические структуры, волновые фронты или картины стратификации, возникающие в ходе некоторых химических реакций, когда участвующие в них вещества могут дифундировать в среде. К явлениям того же порядка, по-видимому, можно отнести появление полосатой раскраски покровов зебр и кошек.

В природе «горячие» объекты охлаждаются. Конкретные пути охлаждения разнообразны и сложны, и постоянно сопровождаются автокаталитическими процессами или стадиями. Это означает, что в ходе одной реакции образуются вещества, которые стимулируют последующий цикл реакций по принципу положительной обратной связи. Хаос в этих реакциях очень часто рождает спиральные волны и другие «геометрические» структуры. Образование большинства из таких структур скрыто от человеческого взгляда, ибо эти процессы происходят в биологических жидкостях, находящихся в тканях, сосудах.

Значение этих процессов в поддержании здоровья, вероятно, очень велико, оно еще только начинает исследоваться, но современный уровень знаний вполне позволяет предположить что они тесно связаны с изменением энергии и информации ряда физиологических процессов под влиянием холода.

Дата добавления: 2015-10-16