Енергія запасається молекулах АТФ процесі. Харчування і енергія. Чим корисні вітаміни групи B

Розділи сайту

Вибір редакції:

Перетворення глюкози в організмі досить складні процеси, які протікають під дією різноманітних ферментів. Так шлях від глюкози до молочної кислоти включає в себе 11 хімічних реакцій, кожна з яких прискорюється своїм ферментом.

Схема № 8. Анаеробний гліколізу.

глюкоза

АДФ Гексокіназа, іонMg

Глюкозо-6-фосфат

Фосфоглюкоізомераза

Фруктозо-6-фосфат

АДФ фосфофруктокинази, іони Mg

Фруктозо-1,6-дифосфат

альдолаза

3-фосфодіоксиацетон 3-Фосфогліцероальдегід (3-ФГА)

НАДН + Н 3-ФГА-дегідрогеназ

1,3-дифосфогліцеринова кислота

АТФ Фосфогліцератмутаза

2-фосфогліцеріновая кислота

Н2О енолаза

фосфоєнолпіровіноградная кислота

АТФ піруваткіназа, іони Mg

Піровиноградна кислота ПВК

НАД Лактатдегидрогеназа

Молочна кислота.

Гліколіз протікає в цитоплазмі клітин і не потребує мітохондріального дихального ланцюга.

Глюкоза є одним з головних джерел енергії клітин всіх органів і тканин, особливо нервової системи, еритроцитів, нирок і сім'яників.

Мозок забезпечується майже повністю за рахунок дифузно надходить глюкози, тому що ВШК в клітини мозку не проникають. Тому при зниженні концентрації глюкози в крові порушується функціонування мозку.

Глюконеогенез.

В анаеробних умовах глюкоза є єдиним джерелом енергії для роботи скелетних м'язів. Новоутворена з глюкози молочна кислота потім надходить у кров, в печінку, де перетворюється в глюкозу, яка потім повертається в м'язи (цикл Корі).

Процес перетворення невуглеводних речовин в глюкозу називається глюконеогенезом.

Біологічне значення глюконеогенезу полягає в наступному:

Підтримка концентрації глюкози на достатньому рівні при нестачі вуглеводів в організмі, наприклад при голодуванні або цукровому діабеті.

Освіта глюкози з молочної кислоти, піровиноградної кислоти, гліцерину, глікогеннних амінокислот, більшості проміжних метаболітів циклу Кребса.

Глюконеогенез протікає в основному в печінці і кірковій речовині нирок. У м'язах цей процес не протікає через відсутність необхідних ферментів.

Сумарна реакція глюконеогенезу:

2ПВК + 4АТФ + 2ГТФ + 2НАДН + Н + 4Н2О

глюкоза + 2НАД + 4АДФ + 2ГДФ + 6Н3РО4

Таким чином, в процесі глюконеогенезу на кожну молекулу глюкози витрачається до 6 макроергічних з'єднань і 2НАДН + Н.

Споживання великої кількості алкоголю гальмує глюконеогенез, що може позначатися на зниженні функцій мозку. Швидкість глюконеогенезу може збільшуватися в наступних станах:

При голодуванні.

Посиленому білковому харчуванні.

Недоліком вуглеводів в їжі.

Цукровому діабеті.

Глюкуронових шлях обміну глюкози.

Цей шлях є незначним в кількісному відношенні, але дуже важливим для функції знешкодження: кінцеві продукти метаболізму і чужорідні речовини, зв'язуючись з активною формою глюкуронової кислоти (УДФ-глюкуронової кислоти) у вигляді глюкуронідів, легко виводяться з організму. Сама глюкуроновая кислота є необхідною складовою частиною гликозамингликанов: гіалуронової кислоти, гепарину та ін. У людини в результаті цього шляху розпаду глюкози утворюється УДФ-глюкуронової кислоти.

Безмірне рощення огрядних дерев,
які на безплідному піску корінь
свій затвердили, ясно виявляє, що
жирними листами жирний тук з повітря
вбирають ...
М. В. Ломоносов

Як енергія запасається в клітці? Що таке метаболізм? У чому суть процесів гліколізу, бродіння і клітинного дихання? Які процеси проходять на світловий і темновой фазах фотосинтезу? Як пов'язані процеси енергетичного та пластичного обміну? Що являє собою хемосинтез?

Урок-лекція

Здатність перетворювати одні види енергії в інші (енергію випромінювання в енергію хімічних зв'язків, хімічну енергію в механічну і т. П.) Відноситься до числа фундаментальних властивостей живого. Тут ми детально розглянемо, яким чином реалізуються ці процеси у живих організмів.

АТФ - ГОЛОВНИЙ переносник енергії У КЛЕТКЕ. Для здійснення будь-яких проявів життєдіяльності клітин необхідна енергія. Автотрофні організми отримують вихідну енергію від Сонця в ході реакцій фотосинтезу, гетеротрофні ж як джерело енергії використовують органічні сполуки, що надходять з їжею. Енергія запасається клітинами в хімічних зв'язках молекул АТФ (аденозинтрифосфат), Які представляють собою нуклеотид, що складається з трьох фосфатних груп, залишку цукру (рибози) і залишку азотистої основи (аденіну) (рис. 52).

Рис. 52. Молекула АТФ

Зв'язок між фосфатними залишками отримала назву макроергічним, оскільки при її розриві виділяється велика кількість енергії. Зазвичай клітина отримує енергію з АТФ, отщепляя тільки кінцеву фосфатну групу. При цьому утворюється АДФ (аденозиндифосфат), фосфорна кислота і звільняється 40 кДж / моль:

Молекули АТФ грають роль універсальної енергетичної розмінної монети клітини. Вони поставляються до місця протікання енергоємного процесу, будь то ферментативний синтез органічних сполук, робота білків - молекулярних моторів або мембранних транспортних білків і ін. Зворотний синтез молекул АТФ здійснюється шляхом приєднання фосфатної групи до АДФ з поглинанням енергії. Запасання клітиною енергії у вигляді АТФ здійснюється в ході реакцій енергетичного обміну. Він тісно пов'язаний з пластичним обміном, В ході якого клітина виробляє необхідні для її функціонування органічні сполуки.

ОБМІН РЕЧОВИН І ЕНЕРГІЇ В КЛЕТКЕ (МЕТАБОЛІЗМ). Метаболізм - сукупність всіх реакцій пластичного і енергетичного обміну, пов'язаних між собою. У клітинах постійно йде синтез вуглеводів, жирів, білків, нуклеїнових кислот. Синтез сполук завжди йде з витратою енергії, т. Е. При неодмінному участі АТФ. Джерелами енергії для утворення АТФ служать ферментативні реакції окислення надходять в клітину білків, жирів і вуглеводів. В ході цього процесу вивільняється енергія, яка акумулюється в АТФ. Особливу роль в енергетичному обміні клітини грає окислення глюкози. Молекули глюкози зазнають при цьому ряд послідовних перетворень.

Перший етап, який отримав назву гліколіз, Проходить в цитоплазмі клітин і не вимагає кисню. В результаті послідовних реакцій за участю ферментів глюкоза розпадається на дві молекули піровиноградної кислоти. При цьому витрачаються дві молекули АТФ, а вивільняється при окисленні енергії досить для утворення чотирьох молекул АТФ. В результаті енергетичний вихід гліколізу невеликий і становить дві молекули АТФ:

З 6 Н1 2 0 6 → 2С 3 Н 4 0 3 + 4Н + + 2АТФ

В анаеробних умовах (при відсутності кисню) подальші перетворення можуть бути пов'язані з різними типами шумувань.

Всім відомо молочнокисле бродіння (Скисання молока), яке відбувається завдяки діяльності молочнокислих грибків і бактерій. По механізму вони схожі з гликолизом, тільки остаточним продуктом тут є молочна кислота. Цей тип окислення глюкози відбувається в клітинах при дефіциті кисню, наприклад в інтенсивно працюючих м'язах. Близько за хімізму до молочнокислому і спиртове бродіння. Різниця полягає в тому, що продуктами спиртового бродіння є етиловий спирт і вуглекислий газ.

Наступний етап, в ході якого пировиноградная кислота окислюється, до вуглекислого газу і води, отримав назву клітинне дихання. Пов'язані з диханням реакції проходять в мітохондріях рослинних і тваринних клітин, і тільки при наявності кисню. Це ряд хімічних перетворень до освіти кінцевого продукту - вуглекислого газу. На різних етапах такого процесу утворюються проміжні продукти окислення вихідної речовини з відщепленням атомів водню. При цьому звільняється енергія, яка «консервується» в хімічних зв'язках АТФ, і утворюються молекули води. Стає зрозумілим, що саме для того, щоб зв'язати отщепленим атоми водню, і потрібний кисень. Даний ряд хімічних перетворень досить складний і відбувається за участю внутрішніх мембран мітохондрій, ферментів, білків-переносників.

Клітинне дихання має дуже високу ефективність. Відбувається синтез 30 молекул АТФ, ще дві молекули утворюються при гліколізі, і шість молекул АТФ - як результат перетворень продуктів гліколізу на мембранах мітохондрій. Всього в результаті окислення однієї молекули глюкози утворюються 38 молекул АТФ:

C 6 H 12 O 6 + 6Н 2 0 → 6CO 2 + 6H 2 O + 38АТФ

В мітохондріях відбуваються кінцеві етапи окислення не тільки цукрів, але також білків і ліпідів. Ці речовини використовуються клітинами, головним чином коли добігає кінця запас вуглеводів. Спочатку витрачається жир, при окисленні якого виділяється значно більше енергії, ніж з рівного об'єму вуглеводів і білків. Тому жир у тварин є основною «стратегічний резерв» енергетичних ресурсів. У рослин ж роль енергетичного резерву грає крохмаль. При зберіганні він займає значно більше місця, ніж енергетично еквівалентну йому кількість жиру. Для рослин це не стає на заваді, оскільки вони нерухомі і не носять, як тварини, запаси на собі. Витягти ж енергію з вуглеводів можна набагато швидше, ніж з жирів. Білки виконують в організмі багато важливих функцій, тому залучаються до енергетичний обмін тільки при вичерпанні ресурсів цукрів і жирів, наприклад при тривалому голодуванні.

ФОТОСИНТЕЗ. фотосинтез - це процес, в ході якого енергія сонячних променів перетворюється в енергію хімічних зв'язків органічних сполук. У рослинних клітинах пов'язані з фотосинтезом процеси протікають в хлоропластах. Усередині цієї органели знаходяться системи мембран, в які вбудовані пігменти, що вловлюють променисту енергію Сонця. Основний пігмент фотосинтезу - хлорофіл, який поглинає переважно сині і фіолетові, а також червоні промені спектра. Зелене світло при цьому відбивається, тому сам хлорофіл і містять його частини рослин здаються зеленими.

У фотосинтезі виділяють дві фази - світлову і темновую (Рис. 53). Власне уловлювання і перетворення променевої енергії відбувається під час світлової фази. При поглинанні квантів світла хлорофіл переходить в збуджений стан і стає донором електронів. Його електрони передаються від одного білкового комплексу до іншого по ланцюгу перенесення електронів. Білки цьому ланцюзі, як і пігменти, зосереджені на внутрішній мембрані хлоропластів. При переході електрона по ланцюгу переносників він втрачає енергію, яка використовується для синтезу АТФ. Частина порушених світлом електронів використовується для відновлення ПДФ (нікотінамідаденіндінуклеотіфосфат), або НАДФ · Н.

Рис. 53. Продукти реакцій світлової та темнової фаз фотосинтезу

Під дією сонячного світла в хлоропластах відбувається також розщеплення молекул води - фотоліз; при цьому виникають електрони, які відшкодовують втрати їх хлорофілом; в якості побічного продукту при цьому утворюється кисень:

Таким чином, функціональний сенс світловий фази полягає в синтезі АТФ і НАДФ · Н шляхом перетворення світлової енергії в хімічну.

Для реалізації темновой фази фотосинтезу світло не потрібне. Суть проходять тут процесів полягає в тому, що отримані в світлову фазу молекули АТФ і НАДФ · Н використовуються в серії хімічних реакцій, «фіксують» СОГ в формі вуглеводів. Всі реакції темнової фази здійснюються всередині хлоропластів, а звільняються при «фіксації» вуглекислоти АДФ і НАДФ знову використовуються в реакціях світловий фази для синтезу АТФ і НАДФ · Н.

Сумарне рівняння фотосинтезу має такий вигляд:

ВЗАЄМОЗВ'ЯЗОК І ЄДНІСТЬ ПРОЦЕСІВ ПЛАСТИЧНОГО ТА ЕНЕРГЕТИЧНОГО ОБМІНУ. Процеси синтезу АТФ відбуваються в цитоплазмі (гліколіз), в мітохондріях (клітинне дихання) і в хлоропластах (фотосинтез). Все що здійснюються в ході цих процесів реакції - це реакції енергетичного обміну. Запасена у вигляді АТФ енергія витрачається в реакціях пластичного обміну для виробництва необхідних для життєдіяльності клітини білків, жирів, вуглеводів і нуклеїнових кислот. Зауважимо, що темновая фаза фотосинтезу - це ланцюг реакцій, пластичного обміну, а світлова - енергетичного.

Взаємозв'язок і єдність процесів енергетичного і пластичного обміну добре ілюструє наступне рівняння:

При читанні цього рівняння зліва направо виходить процес окислення глюкози до вуглекислого газу і води в ході гліколізу і клітинного дихання, пов'язаний з синтезом АТФ (енергетичний обмін). Якщо ж прочитати його справа наліво, то виходить опис реакцій темнової фази фотосинтезу, коли з води і вуглекислоти за участю АТФ синтезується глюкоза (пластичний обмін).

хемосинтезом. До синтезу органічних речовин з неорганічних, крім фотоавтотрофов, здатні і деякі бактерії (водневі, нитрифицирующие, серобактерии і ін.). Вони здійснюють цей синтез за рахунок енергії, що виділяється при окисленні неорганічних речовин. Їх називають хемоавтотрофов. Ці хемосинтезирующие бактерії відіграють важливу роль в біосфері. Наприклад, нитрифицирующие бактерії переводять недоступні для засвоєння рослинами солі амонію в солі азотної кислоти, які добре ними засвоюються.

Клітинний метаболізм складають реакції енергетичного і пластичного обміну. В ході енергетичного обміну відбувається утворення органічних сполук з макроергічними хімічними зв'язками - АТФ. Необхідна для цього енергія надходить від окислення органічних сполук в ході анаеробних (гліколіз, бродіння) і аеробних (клітинне дихання) реакцій; від сонячних променів, енергія яких засвоюється на світловий фазі (фотосинтез); від окислення неорганічних сполук (хемосинтез). Енергія АТФ витрачається на синтез необхідних клітині органічних сполук в ході реакцій пластичного обміну, до яких відносяться і реакції темнової фази фотосинтезу.

У чому полягають відмінності між пластичним і енергетичним обміном?
Як перетворюється енергія сонячних променів в світлову фазу фотосинтезу? Які процеси проходять в темновую фазу фотосинтезу?
Чому фотосинтез називають процесом відображення планетних-космічного взаємодії?

Екологія потребленія.Наука і техніка: Одна з основних проблем альтернативної енергетики - нерівномірність надходження її з поновлюваних джерел. Розглянемо, яким чином можна накопичити види енергії (хоча для практичного використання нам потім потрібно буде перетворити накопичену енергію або в електрику, або в тепло).

Одна з основних проблем альтернативної енергетики - нерівномірність надходження її з поновлюваних джерел. Сонце світить тільки вдень і в безхмарну погоду, вітер дме, а то вщухне. Та й потреби в електроенергії не постійні, наприклад, на освітлення днем \u200b\u200bїї потрібно менше, ввечері - більше. А людям подобається, коли ночами міста і села залиті вогнями ілюмінацій. Ну, або хоча б просто вулиці освітлені. Ось і виникає завдання - зберегти отриману енергію на якийсь час, щоб використовувати тоді, коли потреба в ній максимальна, а надходження недостатньо.

Існує 6 основних видів енергії: гравітаційна, механічна, теплова, хімічна, електромагнітна і ядерна. До теперішнього часу людство навчилося створювати штучні акумулятори для енергії перших п'яти видів (ну, якщо не брати до уваги, що наявні запаси ядерного палива мають штучне походження). Ось і розглянемо, яким чином можна накопичити і зберегти кожен з цих видів енергії (хоча для практичного використання нам потім потрібно буде перетворити накопичену енергію або в електрику, або в тепло).

Накопичувачі гравітаційної енергії

У накопичувачах цього типу на етапі накопичення енергії вантаж піднімається вгору, накопичуючи потенційну енергію, а в потрібний момент опускається назад, повертаючи цю енергію з користю. Застосування в якості вантажу твердих тіл або рідин вносить свої особливості в конструкції кожного типу. Проміжне становище між ними займає використання сипучих речовин (піску, свинцевого дробу, дрібних сталевих кульок і т.п.).

Гравітаційні твердотільні накопичувачі енергії

Суть гравітаційних механічних накопичувачів полягає в тому, що якийсь вантаж піднімається на висоту і в потрібний час відпускається, змушуючи по ходу обертатися вісь генератора. Прикладом реалізації такого способу накопичення енергії може служити пристрій, запропоноване каліфорнійською компанією Advanced Rail Energy Storage (ARES). Ідея проста: в той час, коли сонячні батареї і вітряки виробляють досить багато енергії, спеціальні важкі вагони за допомогою електромоторів заганяються на гору. Вночі та ввечері, коли джерел енергії недостатньо для забезпечення споживачів, вагони спускаються вниз, і мотори, що працюють як генератори, повертають накопичену енергію назад в мережу.

Практично всі механічні накопичувачі цього класу мають дуже просту конструкцію, а отже високу надійність і великий термін служби. Час зберігання одного разу запасеної енергії практично не обмежена, якщо тільки вантаж і елементи конструкції з часом не розсиплються від старості або корозії.

Енергію, запасені при піднятті твердих тіл, можна вивільнити за дуже короткий час. Обмеження на одержувану з таких пристроїв потужність накладає тільки прискорення вільного падіння, яке визначає максимальний темп наростання швидкості падаючого вантажу.

На жаль, питома енергоємність таких пристроїв невелика і визначається класичною формулою E \u003d m · g · h. Таким чином, щоб запасти енергію для нагріву 1 літра води від 20 ° С до 100 ° С, треба підняти тонну вантажу як мінімум на висоту 35 метрів (або 10 тонн на 3.5 метра). Тому, коли виникає необхідність запасти енергії побільше, то це відразу призводить до необхідності створення громіздких і, як неминучий наслідок, дорогих споруд.

Недоліком таких систем є також те, що шлях, по якому рухається вантаж, повинен бути вільним і досить прямим, а також необхідно виключити можливість випадкового потрапляння в цю область речей, людей і тварин.

Гравітаційні рідинні накопичувачі

На відміну від твердотільних вантажів, при використанні рідин немає необхідності в створенні прямих шахт великого перерізу на всю висоту підйому - рідина відмінно переміщається і по вигнутих трубах, перетин яких має бути лише достатнім для проходження по ним максимального розрахункового потоку. Тому верхній і нижній резервуари необов'язково повинні розміщуватися один під одним, а можуть бути рознесені на досить велику відстань.

Саме до цього класу належать гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС).

Існують і менш масштабні гідравлічні накопичувачі гравітаційної енергії. Спочатку перекачуємо 10 т води з підземного резервуара (колодязя) в ємність на вишці. Потім вода з ємності під дією сили тяжіння перетікає назад в резервуар, обертаючи турбіну з електрогенератором. Термін служби такого накопичувача може становити 20 і більше років. Переваги: \u200b\u200bпри використанні вітродвигуна останній може безпосередньо приводити в рух водяний насос, вода з ємності на вишці може використовуватися для інших потреб.

На жаль, гідравлічні системи важче підтримувати в належному технічному стані, ніж твердотільні, - перш за все це стосується герметичності резервуарів і трубопроводів та справності запірного і перекачує обладнання. І ще одна важлива умова - в моменти накопичення і використання енергії робоче тіло (по крайней мере, його досить велика частина) повинно знаходитися в рідкому агрегатному стані, а не перебувати у вигляді льоду або пара. Зате іноді в подібних накопичувачах можливе отримання додаткової дармовий енергії, - скажімо, при поповненні верхнього резервуара талими або дощовими водами.

Накопичувачі механічної енергії

Механічна енергія проявляється при взаємодії, рух окремих тіл або їх часток. До неї відносять кінетичну енергію руху або обертання тіла, енергію деформації при згинанні, розтягуванні, закручуванні, стисненні пружних тіл (пружин).

Гіроскопічні накопичувачі енергії

В гіроскопічних накопичувачах енергія запасається у вигляді кінетичної енергії швидко обертового маховика. Питома енергія, що запасається на кожен кілограм ваги маховика, значно більша за ту, що можна запасти в кілограмі статичного вантажу, навіть піднявши його на велику висоту, а останні високотехнологічні розробки обіцяють щільність накопиченої енергії, яку можна порівняти з запасом хімічної енергії в одиниці маси найбільш ефективних видів хімічного палива.

Інший величезний плюс маховика - це можливість швидкої віддачі або прийому дуже великої потужності, обмеженою лише межею міцності матеріалів в разі механічної передачі або «пропускною спроможністю» електричної, пневматичної або гідравлічної передач.

На жаль, маховики чутливі до струсів і поворотам в площинах, відмінних від площини обертання, оскільки при цьому виникають величезні гіроскопічні навантаження, які прагнуть погнути вісь. До того ж час зберігання накопиченої маховиком енергії відносно невелика і для традиційних конструкцій зазвичай становить від кількох секунд до кількох годин. Далі втрати енергії на тертя стають дуже помітними ... Втім, сучасні технології дозволяють кардинально збільшити час зберігання - аж до декількох місяців.

Нарешті, ще один неприємний момент - збережена маховиком енергія прямо залежить від його швидкості обертання, тому в міру накопичення або віддачі енергії швидкість обертання весь час змінюється. У той же час в навантаженні дуже часто потрібно стабільна швидкість обертання, що не перевищує кількох тисяч обертів на хвилину. З цієї причини чисто механічні системи передачі енергії на маховик і назад можуть виявитися занадто складними у виготовленні. Іноді спростити ситуацію може електромеханічна передача з використанням мотор-генератора, розміщеного на одному валу з маховиком або пов'язаного з ним жорстким редуктором. Але тоді неминучі втрати енергії на нагрів проводів і обмоток, які можуть бути набагато вище, ніж втрати на тертя і прослизання в хороших варіатора.

Особливо перспективні так звані супермаховики, що складаються з витків сталевої стрічки, дроту або високоміцного синтетичного волокна. Навивка може бути щільною, а може мати спеціально залишене порожній простір. В останньому випадку в міру розкручування маховика витки стрічки переміщаються від його центру до периферії обертання, змінюючи момент інерції маховика, а якщо стрічка пружинна, то і запасаюча частина енергії в енергії пружною деформації пружини. В результаті в таких маховиках швидкість обертання не так прямо пов'язана з накопиченої енергією і набагато стабільніше, ніж в найпростіших цельнотелих конструкціях, а їх енергоємність помітно більше.

Крім більшої енергоємності, вони більш безпечні в разі різних аварій, так як на відміну від осколків великого монолітного маховика, за своєю енергії і руйнівній силі порівнянних з гарматними ядрами, уламки пружини мають набагато меншою «вражаючою здатністю» і зазвичай досить ефективно гальмують лопнув маховик за рахунок тертя об стінки корпусу. З цієї ж причини і сучасні цельнотелие маховики, розраховані на роботу в режимах, близьких до переділу міцності матеріалу, часто виготовляються не монолітними, а сплетеними з тросів або волокон, просочених зв'язуючою речовиною.

Сучасні конструкції з вакуумною камерою обертання і магнітним підвісом супермаховика з кевларового волокна забезпечують щільність запасеної енергії більше 5 МДж / кг, причому можуть зберігати кінетичну енергію тижнями і місяцями. За оптимістичними оцінками, використання для навивки надміцного «суперкарбонового» волокна дозволить збільшити швидкість обертання і питому щільність енергії, що запасається ще у багато разів - до 2-3 ГДж / кг (обіцяють, що однією розкрутки такого маховика вагою 100-150 кг вистачить для пробігу в мільйон кілометрів і більше, тобто на фактично на весь час життя автомобіля!). Однак вартість цього волокна поки також у багато разів перевищує вартість золота, так що подібні машини ще не по кишені навіть арабським шейхам ... Детальніше про маховикові накопичувачах можна почитати в книзі Нурбея Гулиа.

Гірорезонансние накопичувачі енергії

Ці накопичувачі є той же самий маховик, але виконаний з еластичного матеріалу (наприклад, гуми). В результаті у нього з'являються принципово нові властивості. У міру наростання обертів на такому маховику починають утворюватися «вирости» - «пелюстки» - спочатку він перетворюється в еліпс, потім в «квітка» з трьома, чотирма і більше «пелюстками» ... При цьому після початку утворення «пелюсток» швидкість обертання маховика вже практично не змінюється, а енергія запасається в резонансної хвилі пружної деформації матеріалу маховика, формує ці «пелюстки».

Такими конструкціями в кінці 1970-х і початку 1980-х років в Донецьку займався Н.З.Гармаш. Отримані ним результати вражають - за його оцінками, при робочій швидкості маховика, яка становить усього 7-8 тисяч об / хв, запасеної енергії було досить для того, щоб автомобіль міг проїхати 1500 км проти 30 км зі звичайним маховиком тих же розмірів. На жаль, більш свіжі відомості про цей тип накопичувачів невідомі.

Механічні накопичувачі з використанням сил пружності

Цей клас пристроїв має дуже великий питомою ємністю енергії, що запасається. При необхідності дотримання невеликих габаритів (кілька сантиметрів) його енергоємність - найбільша серед механічних накопичувачів. Якщо вимоги до масогабаритні характеристики не настільки жорсткі, то великі надшвидкісні маховики перевершують його по енергоємності, але вони набагато більш чутливі до зовнішніх чинників і мають набагато меншим часом зберігання енергії.

Пружинні механічні накопичувачі

Стиснення і розпрямлення пружини здатне забезпечити дуже велика витрата і надходження енергії в одиницю часу - мабуть, найбільшу механічну потужність серед всіх типів накопичувачів енергії. Як і в маховиках, вона обмежена лише межею прочноcті матеріалів, але пружини зазвичай реалізують робоче поступальний рух безпосередньо, а в маховиках без досить складною передачі не обійтися (не випадково в пневматичній зброї використовуються або механічні бойові пружини, або балончики з газом, які за своєю суті є попередньо зарядженими пневматичними пружинами; до появи вогнепальної зброї для бою на дистанції застосовувалося також саме пружинне зброю - луки та арбалети, ще задовго до нової ери повністю витіснили в професійних військах пращу з її кінетичним накопиченням енергії).

Термін зберігання накопиченої енергії в стислій пружині може становити багато років. Однак слід враховувати, що під дією постійної деформації будь-який матеріал з плином часу накопичує втому, а кристалічна решітка металу пружини потихеньку змінюється, причому чим більше внутрішня напруга і чим вище навколишня температура, тим швидше і в більшій мірі це станеться. Тому через кілька десятиліть стиснута пружина, не змінившись зовні, може виявитися «розрядженою» повністю або частково. Проте, якісні сталеві пружини, якщо вони не піддаються перегріву або переохолодження, здатні працювати століттями без видимої втрати ємності. Наприклад, старовинні настінні механічні годинники з одного повного заводу як і раніше йдуть два тижні - як і понад півстоліття тому, коли вони були виготовлені.

При необхідності поступової рівномірної «зарядки» і «розрядки» пружини забезпечує це механізм може виявитися досить складним і примхливим (загляньте в ті ж механічний годинник - по суті, безліч шестерень і інших деталей служать саме цієї мети). Спростити ситуацію може електромеханічна передача, але вона зазвичай накладає суттєві обмеження на миттєву потужність такого пристрою, а при роботі з малими потужностями (кілька сот ват і менш) її ККД дуже низький. Окремим завданням є накопичення максимальної енергії в мінімальному обсязі, так як при цьому виникають механічні напруги, близькі до межі міцності використовуваних матеріалів, що вимагає особливо ретельних розрахунків і бездоганної якості виготовлення.

Говорячи тут про пружинах, потрібно мати на увазі не тільки металеві, а й інші пружні цельнотелие елементи. Найпоширеніші серед них - це гумові джгути. До речі, по енергії, що запасається на одиницю маси, гума перевершує сталь в десятки разів, зате і служить вона приблизно в стільки ж разів менше, причому, на відміну від сталі, втрачає свої властивості вже через кілька років навіть без активного використання і при ідеальних зовнішніх умовах - в силу щодо швидкого хімічного старіння і деградації матеріалу.

Газові механічні накопичувачі

В цьому класі пристроїв енергія накопичується за рахунок пружності стисненого газу. При надлишку енергії компресор накачує газ в балон. Там, де необхідно використовувати запасені енергію, стиснений газ подається в турбіну, безпосередньо виконує необхідну механічну роботу або обертає електрогенератор. Замість турбіни можна використовувати поршневий двигун, який більш ефективний при невеликих потужностях (до речі, існують і зворотні поршневі двигуни-компресори).

Практично кожен сучасний промисловий компресор оснащений подібним акумулятором - ресивером. Правда, тиск там рідко перевищує 10 атм, і тому запас енергії в такому ресівері не дуже великий, але і це зазвичай дозволяє в кілька разів збільшити ресурс установки і заощадити енергію.

Газ, стислий до тиску в десятки і сотні атмосфер, може забезпечити досить високу питому щільність запасеної енергії протягом практично необмеженого часу (місяці, роки, а при високій якості ресивера і запірної арматури - десятки років, - недарма пневматична зброя, що використовує балончики зі стисненим газом, отримало таке широке поширення). Однак що входять до складу установки компресор з турбіною або поршневий двигун, - пристрої досить складні, примхливі і мають досить обмежений ресурс.

Перспективною технологією створення запасів енергії є стиснення повітря за рахунок доступної енергії в той час, коли безпосередня потреба в останній відсутній. Стиснене повітря охолоджується і зберігається при тиску 60-70 атмосфер. При необхідності витрачати накопичену енергію, повітря витягується з накопичувача, нагрівається, а потім надходить в спеціальну газову турбіну, де енергія стисненого і нагрітого повітря обертає ступені турбіни, вал якої з'єднаний з електричним генератором, що видає електроенергію в енергосистему.

Для зберігання стисненого повітря пропонується, наприклад, використовувати відповідні гірничі виробки або спеціально створювані підземні ємності в соляних породах. Концепція не нова, зберігання стисненого повітря в підземній печері було запатентовано ще в 1948 році, а перший завод з накопичувачем енергії стисненого повітря (CAES - compressed air energy storage) з потужністю 290 МВт працює на електростанції Huntorf в Німеччині з 1978 року. На етапі стиснення повітря велику кількість енергії втрачається у вигляді тепла. Ця загублена енергія повинна бути компенсована стисненого повітря до етапу розширення в газовій турбіні, для цього і використовується вуглеводневе паливо, за допомогою якого підвищують температуру повітря. Це означає, що установки мають далеко не стовідсотковий ККД.

Існує перспективний напрямок для підвищення ефективності CAES. Воно полягає в утриманні і збереженні тепла, що виділяється при роботі компресора на етапі стиснення і охолодження повітря, з подальшим його повторним використанням при зворотному нагріванні холодного повітря (т.зв. рекуперація). Тим не менш, цей варіант CAES має суттєві технічні складності, особливо в напрямку створення системи довгострокового зберігання тепла. У разі вирішення цих проблем, AA-CAES (Advanced Adiabatic-CAES) може прокласти шлях для великомасштабних систем зберігання енергії, проблема була піднята дослідниками по всьому світу.

Учасники канадського стартапу Hydrostor запропонували інше незвичайне рішення - закачувати енергію в підводні бульбашки.

Накопичення теплової енергії

У наших кліматичних умовах дуже суттєва (найчастіше - основна) частина споживаної енергії витрачається на обігрів. Тому було б дуже зручно акумулювати в накопичувачі безпосередньо тепло і потім отримувати його назад. На жаль, в більшості випадків щільність запасеної енергії дуже мала, а терміни її збереження досить обмежені.

Існують теплові акумулятори з твердим або плавиться теплоакумулюючі матеріалом; рідинні; парові; термохимические; з електронагрівальних елементом. Теплові акумулятори можуть підключатися до системи з твердопаливним котлом, в геліосистему або комбіновану систему.

Накопичення енергії за рахунок теплоємності

У накопичувачах цього типу акумулювання тепла здійснюється за рахунок теплоємності речовини, службовця робочим тілом. Класичним прикладом теплового акумулятора може служити російська піч. Її протоплювали один раз в день і вона потім обігрівала будинок протягом доби. В наш час під тепловим акумулятором найчастіше мають на увазі ємності для зберігання гарячої води, обшиті матеріалом з високими теплоізоляційними властивостями.

Існують теплоакумулятори і на основі твердих теплоносіїв, наприклад, в керамічних цеглинах.

Різні речовини мають різну теплоємністю. У більшості вона знаходиться в межах від 0.1 до 2 кДж / (кг · К). Аномально велику теплоємність має вода - її теплоємність в рідкій фазі становить приблизно 4.2 кДж / (кг · К). Більш високу теплоємність має тільки дуже екзотичний літій - 4.4 кДж / (кг · К).

Однак крім питомої теплоємності (по масі) треба враховувати і об'ємну теплоємність, що дозволяє визначити, скільки тепла потрібно, щоб змінити на одну і ту ж величину температуру одного і того ж обсягу різних речовин. Вона обчислюється зі звичайної питомої (масової) теплоємності множенням її на питому щільність відповідного речовини. На об'ємну теплоємність слід орієнтуватися тоді, коли важливіше обсяг теплоаккумулятора, ніж його вага.

Наприклад, питома теплоємність стали всього 0.46 кДж / (кг · К), але щільність 7800 кг / куб.м, а, скажімо, у поліпропілену - 1.9 кДж / (кг · К) - в 4 з гаком рази більше, проте щільність його складає всього 900 кг / куб.м. Тому при однаковому обсязі сталь зможе запасти в 2.1 рази більше тепла, ніж поліпропілен, хоча і буде важче майже в 9 разів. Втім, завдяки аномально великої теплоємності води жоден матеріал не може перевершити її і по об'ємної теплоємності. Однак об'ємна теплоємність заліза і його сплавів (сталь, чавун) відрізняється від води менше, ніж на 20% - в одному кубічному метрі вони можуть зробити запас більше 3.5 МДж тепла на кожен градус зміни температури, трохи менше об'ємна теплоємність у міді - 3.48 МДж /(куб.м·К). Теплоємність повітря в нормальних умовах становить приблизно 1 кДж / кг, або 1.3 кДж / куб.м, тому щоб нагріти кубометр повітря на 1 °, досить охолодити на той же градус трохи менше 1/3 літра води (природно, більш гарячої, ніж повітря ).

В силу простоти пристрою (що може бути простіше нерухомого суцільного шматка твердої речовини або закритого резервуара з рідким теплоносієм?) Подібні накопичувачі енергії мають практично необмежену кількість циклів накопичення-віддачі енергії і дуже тривалий термін служби - для рідких теплоносіїв до висихання рідини або до пошкодження резервуара від корозії або інших причин, для твердотільних відсутні і ці обмеження. Але ось час зберігання вельми обмежена і, як правило, становить від кількох годин до кількох діб - на більший термін звичайна теплоізоляція утримати тепло вже не здатна, та й питома щільність енергії, що запасається невелика.

Нарешті, слід підкреслити ще одну обставину, - для ефективної роботи важлива не тільки теплоємність, а й теплопровідність речовини теплоаккумулятора. При високій теплопровідності навіть на досить швидкі зміни зовнішніх умов теплоаккумулятор відреагує всією своєю масою, а отже і всієї запасеної енергією - тобто максимально ефективно.

У разі ж поганий теплопровідності зреагувати встигне тільки поверхнева частина теплоаккумулятора, а до глибинних шарів короткочасні зміни зовнішніх умов просто не встигнуть дійти, і суттєва частина речовини такого теплоаккумулятора буде фактично виключена з роботи.

Поліпропілен, згаданий в розглянутому трохи вище прикладі, має теплопровідність майже в 200 разів менше, ніж сталь, і тому, незважаючи на досить велику питому теплоємність, ефективним теплоаккумулятором бути не може. Втім, технічно проблема легко вирішується організацією спеціальних каналів для циркуляції теплоносія всередині теплоаккумулятора, але очевидно, що таке рішення істотно ускладнює конструкцію, знижує її надійність і енергоємність і неодмінно вимагатиме періодичного техобслуговування, яке навряд чи потрібно монолітному шматку речовини.

Як це не здасться дивним, іноді потрібно буває накопичувати і зберігати не тепло, а холод. У США вже більше десяти років працюють компанії, які пропонують «акумулятори» на основі льоду для установки в кондиціонери повітря. У нічний час, коли електроенергії в надлишку і вона продається за зниженими тарифами, кондиціонер заморожує воду, тобто переходить в режим холодильника. У денний час він споживає в кілька разів менше енергії, працюючи як вентилятор. Енергопрожорлівий компресор на цей час відключається. .

Накопичення енергії при зміні фазового стану речовини

Якщо уважно подивитися на теплові параметри різних речовин, то можна побачити, що при зміні агрегатного стану (плавленні-твердінні, випаровуванні-конденсації) відбувається значне поглинання або виділення енергії. Для більшості речовин теплової енергії таких перетворень досить, щоб змінити температуру того ж кількості цієї ж речовини на багато десятків, а то і сотні градусів в тих діапазонах температур, де його агрегатний стан не змінюється. Але ж, як відомо, поки агрегатний стан всього обсягу речовини не стане одним і тим же, його температура практично постійна! Тому було б дуже заманливо накопичувати енергію за рахунок зміни агрегатного стану - енергії накопичується багато, а температура змінюється мало, так що в результаті не буде потрібно вирішувати проблеми, пов'язані з нагріванням до високих температур, і в той же час можна отримати хорошу ємність такого теплоаккумулятора.

Плавлення і кристалізація

На жаль, в даний час практично немає дешевих, безпечних і стійких до розкладання речовин з великою енергією фазового переходу, температура плавлення яких лежала б в найбільш актуальному діапазоні - приблизно від + 20 ° С до + 50 ° С (максимум + 70 ° С - це ще відносно безпечна і легко досяжна температура). Як правило, в цьому діапазоні температур плавляться складні органічні сполуки, аж ніяк не корисні для здоров'я і часто швидко окислюються на повітрі.

Мабуть, найбільш підходящими речовинами є парафіни, температура плавлення більшості яких в залежності від сорту лежить в діапазоні 40..65 ° С (правда, існують і «рідкі» парафіни з температурою плавлення 27 ° С і менше, а також родинний парафіну природний озокерит, температура плавлення якого лежить в межах 58..100 ° С). І парафіни, і озокерит цілком безпечні і використовуються в тому числі і в медичних цілях для безпосереднього прогріву хворих місць на тілі.

Однак при гарній теплоємності теплопровідність дуже мала - мала настільки, що прикладений до тіла парафін або озокерит, нагрітий до 50-60 ° С, відчувається лише приємно гарячим, але не палючим, як це було б з водою, нагрітою до тієї ж температури, - для медицини це добре, але для теплоаккумулятора це безумовний мінус. Крім того, ці речовини не так вже дешеві, скажімо, оптова ціна на озокерит у вересні 2009 р становила близько 200 рублів за кілограм, а кілограм парафіну коштував від 25 рублів (технічний) до 50 і вище (високоочищений харчової, тобто придатний для використання при упаковці продуктів). Це оптові ціни для партій в кілька тонн, в роздріб все дорожче як мінімум рази в півтора.

В результаті економічна ефективність парафинового теплоаккумулятора опиняється під великим питанням, - адже кілограм-другий парафіну або озокериту годиться лише для медичного прогріву залом попереку протягом пари десятків хвилин, а для забезпечення стабільної температури більш-менш просторого житла протягом хоча б доби маса парафинового теплоаккумулятора повинна вимірюватися тоннами, так що його вартість відразу наближається до вартості легкового автомобіля (правда, нижнього цінового сегмента)!

Та й температура фазового переходу в ідеалі все ж повинна точно відповідати комфортному діапазону (20.25 ° С) - інакше все одно доведеться організовувати якусь систему регулювання теплообміну. Проте, температура плавлення в районі 50..54 ° С, характерна для високоочищених парафінів, в поєднанні з високою теплотою фазового переходу (трохи більше 200 кДж / кг) дуже добре підходить для теплоаккумкулятора, розрахованого на забезпечення гарячого водопостачання та водяного опалення, проблема лише в невисокій теплопровідності і високою ціною парафіну.

Зате в разі форс-мажору сам парафін можна використовувати в якості палива з хорошою теплотворною здатністю (хоча зробити це не так просто - на відміну від бензину або гасу, рідкий і тим більше твердий парафін на повітрі не горить, обов'язково потрібен гніт або інший пристрій для подачі в зону горіння не найбільш парафіну, а тільки його парів)!

Прикладом накопичувача теплової енергії на основі ефекту плавлення і кристалізації може служити система зберігання теплової енергії TESS на основі кремнію, яку розробила австралійська компанія Latent Heat Storage.

Випаровування і конденсація

Теплота випаровування-конденсації, як правило, в кілька разів перевищує теплоту плавлення-кристалізації. І начебто є не так уже й мало речовин, що випаровуються в потрібному діапазоні температур. Крім відверто отруйних сірковуглецю, ацетону, етилового ефіру і т.п., є і етиловий спирт (його відносна безпека щодня доводиться на особистому прикладі мільйонами алкоголіків по всьому світу!). У нормальних умовах спирт кипить при 78 ° С, а його теплота випаровування в 2.5 рази більше теплоти плавлення води (льоду) і еквівалентна нагріванню того ж кількості рідкої води на 200 °.

Однак на відміну від плавлення, коли зміни обсягу речовини рідко перевищують кілька відсотків, при випаровуванні пар займає весь наданий йому об'єм. І якщо цей обсяг буде необмежений, то пар випарується, безповоротно несучи з собою всю накопичену енергію. У замкнутому ж обсязі відразу почне рости тиск, перешкоджаючи випаровуванню нових порцій робочого тіла, як це має місце у звичайнісінькій скороварці, тому зміну агрегатного стану відчуває лише невеликий відсоток робочої речовини, решта ж продовжує нагріватися, перебуваючи в рідкій фазі. Тут відкривається велике поле діяльності для винахідників - створення ефективного теплоаккумулятора на основі випаровування і конденсації з герметичним змінним робочим об'ємом.

Фазові переходи другого роду

Крім фазових переходів, пов'язаних зі зміною агрегатного стану, деякі речовини і в рамках одного агрегатного стану можуть мати кілька різних фазових станів. Зміна таких фазових станів, як правило, також супроводжується помітним виділенням або поглинанням енергії, хоча зазвичай набагато менш значним, ніж при зміні агрегатного стану речовини. Крім того, у багатьох випадках при подібних змінах на відміну від зміни агрегатного стану має місце температурний гістерезис - температури прямого і зворотного фазового переходу можуть істотно відрізнятися, іноді на десятки і навіть на сотні градусів.

Електричні накопичувачі енергії

Електрика - найбільш зручна і універсальна форма енергії в сучасному світі. Тож не дивно, що саме накопичувачі електричної енергії розвиваються найбільш швидко. На жаль, в більшості випадків питома ємність недорогих пристроїв невелика, а пристрої з високою питомою ємністю поки занадто дороги для зберігання великих запасів енергії при масовому застосуванні і досить недовговічні.

конденсатори

Наймасовіші «електричні» накопичувачі енергії - це звичайні радіотехнічні конденсатори. Вони володіють величезною швидкістю накопичення і віддачі енергії - як правило, від декількох тисяч до багатьох мільярдів повних циклів в секунду, і здатні так працювати в широкому діапазоні температур багато років, а то й десятиліття. Об'єднуючи декілька конденсаторів паралельно, легко можна збільшити їх сумарну ємність до потрібної величини.

Конденсатори можна розділити на два великі класи - неполярні (як правило, «сухі», тобто не містять рідкого електроліту) і полярні (зазвичай електролітичні). Використання рідкого електроліту забезпечує істотно більшу питому ємність, але майже завжди вимагає дотримання полярності при підключенні. Крім того, електролітичні конденсатори часто більш чутливі до зовнішніх умов, перш за все до температури і мають менший термін служби (з плином часу електроліт випаровується і висихає).

Однак у конденсаторів є два основних недоліки. По-перше, це дуже мала питома щільність енергії, що запасається і тому невелика (щодо інших видів накопичувачів) ємність. По-друге, це малий час зберігання, яке зазвичай обчислюється хвилинами і секундами і рідко перевищує кілька годин, а в деяких випадках становить лише малі частки секунди. В результаті область застосування конденсаторів обмежується різними електронними схемами і короткочасним накопиченням, достатнім для випрямлення, корекції і фільтрації струму в силовий електротехніки - на більше їх поки не вистачає.

іоністори

Іоністори, які іноді називають «суперконденсаторами», можна розглядати як свого роду проміжна ланка між електролітичними конденсаторами і електрохімічними акумуляторами. Від перших вони успадкували практично необмежену кількість циклів заряду-розряду, а від других - відносно невисокі струми зарядки і розрядки (цикл повної зарядки-розрядки може тривати секунду, а то і набагато довше). Ємність їх також знаходиться в діапазоні між найбільш ємними конденсаторами і невеликими акумуляторами - зазвичай запас енергії становить від одиниць до декількох сотень джоулів.

Додатково слід зазначити досить високу чутливість іоністорів до температури і обмежений час зберігання заряду - від декількох годин до декількох тижнів максимум.

електрохімічні акумулятори

Електрохімічні акумулятори були винайдені ще на зорі розвитку електротехніки, і зараз їх можна зустріти всюди - від мобільного телефону до літаків і кораблів. Взагалі кажучи, вони працюють на основі деяких хімічних реакцій і тому їх можна було б віднести до наступного розділу нашої статті - «Хімічні накопичувачі енергії». Але оскільки цей момент зазвичай не підкреслюється, а звертається увага на те, що акумулятори накопичують електрику, розглянемо їх тут.

Як правило, при необхідності запасати досить велику енергію - від декількох сотень кілоджоулів і більш - використовуються свинцево-кислотні акумулятори (приклад - будь-який автомобіль). Однак вони мають чималі габарити і, головне, вага. Якщо ж потрібно мала вага і мобільність пристрою, то використовуються більш сучасні типи акумуляторів - нікель-кадмієві, метал-гидридні, літій-іонні, полімер-іонні та ін. Вони мають набагато вищу питому ємність, однак і питома вартість зберігання енергії у них помітно вище, тому їх застосування зазвичай обмежується відносно невеликими і економічними пристроями, такими як мобільні телефони, фото- та відеокамери, ноутбуки і т.п.

Останнім часом на гібридних автомобілях і електромобілях почали застосовуватися потужні літій-іонні акумулятори. Крім меншої ваги і більшої питомої ємності, на відміну від свинцево-кислотних вони дозволяють практично повністю використовувати свою номінальну ємність, вважаються більш надійними і мають бóльшій термін служби, а їх енергетична ефективність в повному циклі перевищує 90%, в той час як енергетична ефективність свинцевих акумуляторів при заряді останніх 20% ємності може падати до 50%.

По режиму використання електрохімічні акумулятори (перш за все потужні) також поділяються на два великі класи - так звані тягові і стартові. Зазвичай стартовий акумулятор досить успішно може працювати в якості тягового (головне - контролювати ступінь розряду і не доводити його до такої глибини, яка допустима для тягових акумуляторів), а ось при зворотному застосуванні занадто великий струм навантаження може дуже швидко вивести тяговий акумулятор з ладу.

До недоліків електрохімічних акумуляторів можна віднести досить обмежене число циклів заряду-розряду (в більшості випадків від 250 до 2000, а при недотриманні рекомендацій виробників - набагато менше), і навіть при відсутності активної експлуатації більшість типів акумуляторів через кілька років деградують, втрачаючи свої споживчі властивості .

При цьому термін служби багатьох видів акумуляторів йде не з початку їх експлуатації, а з моменту виготовлення. Крім того, для електрохімічних акумуляторів характерні чутливість до температури, тривалий час заряду, іноді в десятки разів перевищує час розряду, і необхідність дотримання методики використання (недопущення глибокого розряду для свинцевих акумуляторів і, навпаки, дотримання повного циклу заряду-розряду для метал-гідридних і багатьох інших типів акумуляторів). Час зберігання заряду також досить обмежена - зазвичай від тижня до року. У старих акумуляторів зменшується не тільки ємність, а й час зберігання, причому і те, і інше може скоротитися в багато разів.

Розробки з метою створення нових типів електричних акумуляторів та удосконалення існуючих пристроїв не припиняються.

Хімічні накопичувачі енергії

Хімічна енергія - це енергія, «запасені» в атомах речовин, яка вивільняється або поглинається при хімічних реакціях між речовинами. Хімічна енергія або виділяється у вигляді теплової при проведенні екзотермічніреакцій (наприклад, горінні палива), або перетвориться в електричну в гальванічних елементах і акумуляторах. Ці джерела енергії характеризуються високим ККД (до 98%), але низькою ємністю.

Хімічні накопичувачі енергії дозволяють отримувати енергію як в тому вигляді, з якого вона запасалася, так і в будь-якому іншому. Можна виділити «паливні» і «безпаливної» різновиди. На відміну від низькотемпературних термохімічних накопичувачів (про них трохи пізніше), які можуть зробити запас енергію, просто будучи поміщеними в досить тепле місце, тут не обійтися без спеціальних технологій і високотехнологічного устаткування, іноді вельми громіздкого. Зокрема, якщо в разі низькотемпературних термохімічних реакцій суміш реагентів зазвичай не розділяється і завжди знаходиться в одній і тій же ємності, реагенти для високотемпературних реакцій зберігаються окремо один від одного і з'єднуються лише тоді, коли потрібно отримати енергію.

Накопичення енергії напрацюванням палива

На етапі накопичення енергії відбувається хімічна реакція, в результаті якої відновлюється паливо, наприклад, з води виділяється водень - прямим електролізом, в електрохімічних комірках з використанням каталізатора або за допомогою термічного розкладання, скажімо, електричною дугою або сильно сконцентрованим сонячним світлом. «Звільнений» окислювач може бути зібраний окремо (для кисню це необхідно в умовах замкнутого ізольованого об'єкта - під водою або в космосі) або за непотрібністю «викинутий», оскільки в момент використання палива цього окислювача буде цілком достатньо в навколишньому середовищі і немає необхідності витрачати місце і кошти на його організоване зберігання.

На етапі отримання енергії напрацьоване паливо окислюється з виділенням енергії безпосередньо в потрібній формі, незалежно від того, яким способом було отримано це паливо. Наприклад, водень може дати відразу тепло (при спалюванні в пальнику), механічну енергію (при подачі його в якості палива в двигун внутрішнього згоряння або турбіну) або електрику (при окисленні в паливній комірці). Як правило, такі реакції окислення вимагають додаткової ініціації (підпалу), що вельми зручно для управління процесом добування енергії.

Цей спосіб дуже привабливий незалежністю етапів накопичення енергії ( «зарядки») і її використання ( «розрядки»), високою питомою ємністю запасається в паливі енергії (десятки мегаджоулей на кожен кілограм палива) і можливістю тривалого зберігання (при забезпеченні належної герметичності ємностей - багато років ). Однак його широкому поширенню перешкоджає неповна отработанность і дорожнеча технології, висока пожежо- та вибухонебезпечність на всіх стадіях роботи з таким паливом, і, як наслідок, необхідність високої кваліфікації персоналу при обслуговуванні і експлуатації цих систем. Незважаючи на ці недоліки в світі розробляються різні установки, що використовують водень як резервне джерело енергії.

Накопичення енергії за допомогою термохімічних реакцій

Давно і широко відома велика група хімічних реакцій, які в закритій посудині при нагріванні йдуть в одну сторону з поглинанням енергії, а при охолодженні - у зворотний з виділенням енергії. Такі реакції часто називають термохімічними. Енергетична ефективність таких реакцій, як правило, менше, ніж при зміні агрегатного стану речовини, однак теж досить помітна.

Подібні термохимические реакції можна розглядати як свого роду зміну фазового стану суміші реагентів, і проблеми тут виникають приблизно ті ж - важко знайти дешеву, безпечну і ефективну суміш речовин, успішно діючу подібним чином в діапазоні температур від + 20 ° С до + 70 ° С. Втім, один подібний склад відомий вже давно - це глауберової сіль.

Мірабіліт (він же глауберової сіль, він же десятіводний сульфат натрію Na2SO4 · 10H2O) отримують в результаті елементарних хімічних реакцій (наприклад, при додаванні кухонної солі в сірчану кислоту) або добувають в «готовому вигляді» як корисна копалина.

З точки зору акумуляції тепла найбільш цікава особливість мірабіліту полягає в тому, що при підвищенні температури вище 32 ° С зв'язана вода починає звільнятися, і зовні це виглядає як «плавлення» кристалів, які розчиняються в виділилася з них же воді. При зниженні температури до 32 ° С вільна вода знову зв'язується в структуру кристаллогидрата - відбувається «кристалізація». Але найголовніше - теплота цієї реакції гідратації-дегідратації вельми велика і становить 251 кДж / кг, що помітно вище теплоти «чесного» плавлення-кристалізації парафінів, хоча і на третину менше, ніж теплота плавлення льоду (води).

Таким чином, теплоаккумулятор на основі насиченого розчину мірабіліту (насиченого саме при температурі вище 32 ° С) може ефективно підтримувати температуру на рівні 32 ° С з великим ресурсом накопичення або віддачі енергії. Звичайно, для повноцінного гарячого водопостачання ця температура занадто низька (душ з такою температурою в кращому випадку сприймається як «вельми прохолодний»), але ось для підігріву повітря такий температури може виявитися цілком достатньо.

Безпаливної хімічне накопичення енергії

В даному випадку на етапі «зарядки» з одних хімічних речовин утворюються інші, і в ході цього процесу в утворюваних нових хімічних зв'язках запасається енергія (скажімо, гашене вапно за допомогою нагрівання перекладається в негашеного стан).

При «розрядки» відбувається зворотна реакція, супроводжувана виділенням раніше запасеної енергії (зазвичай у вигляді тепла, іноді додатково у вигляді газу, який можна подати в турбіну) - зокрема, саме це має місце при «гасінні» вапна водою. На відміну від паливних методів, для початку реакції зазвичай досить просто з'єднати реагенти один з одним - додаткова ініціація процесу (підпал) не потрібно.

По суті, це різновид термохимической реакції, однак на відміну від низькотемпературних реакцій, описаних при розгляді теплових накопичувачів енергії і не потребують якихось особливих умов, тут мова йде про температурах в багато сотень, а то і тисячі градусів. В результаті кількість енергії, що запасається в кожному кілограмі робочої речовини, істотно зростає, але й устаткування у багато разів складніше, об'ємніше і дорожче, ніж порожні пластикові пляшки або простий бак для реагентів.

Необхідність витрати додаткового речовини - скажімо, води для гасіння вапна - не є суттєвим недоліком (при необхідності можна зібрати воду, що виділяється при переході вапна в негашеного стан). А ось особливі умови зберігання цієї самої негашеного вапна, порушення яких загрожує не тільки хімічними опіками, а й вибухом, переводять цей і йому подібні способи в розряд тих, які навряд чи вийдуть в широку життя.

Інші типи накопичувачів енергії

Крім описаних вище, є й інші типи накопичувачів енергії. Однак в даний час вони досить обмежені по щільності енергії, що запасається і часу її зберігання при високій питомій вартості. Тому поки вони більше застосовуються для розваги, а їх експлуатація в скільки-небудь серйозних цілях не розглядається. Прикладом є фосфорецірующіе фарби, що запасають енергію від яскравого джерела світла і потім світяться протягом декількох секунд, а то і довгих хвилин. Їх сучасні модифікації вже давно не містять отруйного фосфору і цілком безпечні навіть для використання в дитячих іграшках.

Суперпроводящіе накопичувачі магнітної енергії зберігають її в поле великої магнітної котушки з постійним струмом. Вона може бути перетворена в змінний електричний струм у міру необхідності. Низькотемпературні накопичувачі охолоджуються рідким гелієм і доступні для промислових підприємств. Високотемпературні накопичувачі, що охолоджуються рідким воднем, все ще знаходяться в стадії розробки і можуть стати доступні в майбутньому.

Суперпроводящіе накопичувачі магнітної енергії мають значні розміри і зазвичай використовуються протягом коротких періодів часу, наприклад, під час перемикань. опубліковано

Організму постійно пов'язаний з обміном енергії. Реакції енергетичного обміну відбуваються постійно, навіть коли ми спимо. Після складних хімічних змін харчові речовини перетворюються з високомолекулярних в прості, що супроводжується виділенням енергії. Це все енергетичний обмін.

Енергетичні запити організму під час бігу дуже великі. Наприклад, за 2,5-3 години бігу витрачається близько 2600 калорій, (це марафонська дистанція), що значно перевищує енерговитрати провідного малорухливий спосіб життя людини за день. Під час забігу енергія черпається організмом із запасів м'язового глікогену і жирів.

М'язовий глікоген, який представляє собою складну ланцюг молекул глюкози, накопичується в активних групах м'язів. В результаті аеробного гліколізу і двох інших хімічних процесів глікоген перетворюється в аденозинтрифосфат (АТФ).

Молекула АТФ основне джерело енергії в нашому організмі. Підтримка енергетичного балансу та енергетичного обміну відбувається на рівні клітини. Від дихання клітини залежить швидкість і витривалість бігуна. Тому, щоб досягти найвищих результатів, має бути забезпечено клітку киснем на всю дистанцію. Для цього і потрібні тренування.

Енергія в організмі людини. Етапи енергетичного обміну.

Ми завжди отримуємо і витрачаємо енергію. У вигляді їжі ми отримуємо основні поживні речовини, або готові органічні речовини, це білки жири і вуглеводи. Перший етап, це травлення, тут не відбувається виділення енергії яку наш організм може запасти.

Травний процес спрямований не на отримання енергії, а на те, щоб розбити великі молекули на дрібні. В ідеалі все має розщепнутися до мономерів. Вуглеводи розщеплюється до глюкози, фруктози і галактози. Жири - до гліцерину і жирних кислот, білки до амінокислот.

дихання клітини

Крім травлення, є друга частина або етап. Це дихання. Ми дихаємо і нагнітаємо повітря в легені, але це не основна частина дихання. Дихання, це коли наші клітини, використовуючи кисень, спалюють поживні речовини до води і вуглекислого газу, щоб отримати енергію. Це кінцевий етап отримання енергії який проходить в кожній нашій клітині.

Основним джерелом харчування людини є вуглеводи, що накопичуються в м'язах у вигляді глікогену, глікогену зазвичай вистачає на 40-45 хвилин бігу. Після закінчення цього часу організм повинен перемкнутися на інший джерело енергії. Це жири. Жири - це альтернативна енергія глікогену.

Альтернативна енергія- це значить необхідність вибору одного з двох джерел енергії або жири або глікоген. Наш організм може отримувати енергію тільки з якогось одного джерела.

Біг на довгі дистанції відрізняється від бігу на короткі дистанції тим, що організм стайєра неминуче переходить до використання м'язових жирів як додаткове джерело енергії.

Жирні кислоти - це не найвдаліший замінник вуглеводів, так як на їх виділення і використання йде набагато більше енергії і часу. Але якщо глікоген закінчився, то організму нічого не залишається, як пустити в хід жири, добуваючи таким способом необхідну енергію. Виходить, що жири це завжди запасний варіант для організму.

Зауважу, що використовуються при бігу жири - це жири, що містяться в м'язових волокнах, а не жирові прошарки, що покривають тіло.

При спалюванні або розщепленні будь-якого органічного речовини утворюються відходи виробництва, це вуглекислий газ і вода. Наша органіка, це білки, жири і вуглеводи. Вуглекислий газ видихається разом з повітрям, а вода використовується організмом або виводиться з потом або сечею.

Переварюючи поживні речовини, наш організм якусь частину енергії втрачає у вигляді тепла. Так гріється і втрачає енергію в порожнечу двигун в автомобілі, так і м'язи бігуна витрачають величезну кількість енергії. перетворюючи хімічну енергію в механічну. Причому ККД становить близько 50%, тобто половина енергії йде у вигляді тепла в повітря.

Можна виділити основні етапи енергетичного обміну:

Ми їмо, щоб отримати поживні речовини, розщеплює їх, потім за допомогою кисню йде процес окислення, в результаті отримуємо енергію. Частина енергії завжди йде у вигляді тепла, а частину ми запасаем. Енергія запасається у вигляді хімічної сполуки яке називається - АТФ.

Що таке АТФ?

АТФ - аденозинтрифосфат, що має велике значення в обміні енергії і речовин в організмах. АТФ є універсальним джерелом енергії для всіх біохімічних процесів, що протікають в живих системах.

В організмі АТФ є одним з найбільш часто оновлюваних речовин, так у людини тривалість життя однієї молекули АТФ менш хвилини. Протягом доби одна молекула АТФ проходить в середньому 2000-3000 циклів ресинтезу. Людський організм синтезує близько 40 кг АТФ в день, але містить в кожен конкретний момент приблизно 250 г, тобто запасу АТФ в організмі практично не створюється, і для нормальної життєдіяльності необхідно постійно синтезувати нові молекули АТФ.

Висновок: Наш організм може сам собі запасати енергію у вигляді хімічної сполуки. Це АТФ.

Атф складається з азотистої підстави- аденіну, рибози і тріфосфата- залишків фосфорної кислоти.

Для створення АТФ потрібно багато енергії, але, при її руйнуванні можна повернути цю енергію. Наш організм, розщеплюючи поживні речовини, створює молекулу АТФ, а потім, коли йому потрібна енергія, він розщеплює молекулу АТФ або розщеплює зв'язку молекули. Отщепляя один із залишків фосфорної кислоти можна отримати близько-40кДж. / Моль.

Так відбувається завжди, тому, що нам постійно потрібна енергія, особливо під час бігу. Джерела введення енергії в організм можуть бути різні (м'ясо. Фрукти. Овочі і т. Д.) . Внутрішній же джерело енергії один - це АТФ. Життя молекули менше хвилини. тому організм постійно розщеплює і відтворює АТФ.

Енергія розщеплення. енергія клітини

дисиміляція

Основну енергію ми отримуємо з глюкози у вигляді молекули АТФ. Так як енергія нам потрібна постійно, ці молекули прийдуть в організм туди, де необхідно віддати енергію.

АТФ віддає енергію, і при цьому розщеплюється до АДФ - аденозиндифосфат.АДФ це та ж молекула АТФ, тільки без одного залишку фосфорної кислоти. Ді-це значить два. Глюкоза, розщеплюючи віддає енергію, яку забирає АДФ і відновлює свій фосфорний залишок, перетворюючись в АТФ, яка знову готова витратити енергію.Так відбувається постійно.

Цей процес називається - диссимиляцией. (Руйнування) У даному випадку для отримання енергії треба зруйнувати молекулу АТФ.

асиміляція

Але є й інший процес. Можна будувати свої власні речовини з витратою енергії. Цей процес називається - асиміляція. З більш дрібних створювати більші речовини. Виробництво власних білків, нуклеїнових кислот, жирів і вуглеводів.

Напрімер_ ви з'їли шматок м'яса, М'ясо-це білок який повинен розщепнутися до амінокислот, з цих амінокислот будуть зібрані або синтезовані власні білки, які стануть вашими м'язами. На це піде якась частина енергії.

Отримання енергії. Що таке гліколіз?

Один з процесів отримання енергії для всіх живих організмів, це гліколіз. Гліколіз можна зустріти в цитоплазмі будь-якої нашої клітини. Назва «гліколіз» походить від грец. - солодкий і грец. - розчинення.

Гліколіз - ферментативний процес послідовного розщеплення глюкози в клітинах, що супроводжується синтезом АТФ. Це 13 ферментативних реакцій. гліколіз при аеробних умовах веде до утворення піровиноградної кислоти (пірувату).

гліколіз в анаеробних умовах веде до утворення молочної кислоти (лактату). Гліколіз є основним шляхом катаболізму глюкози в організмі тварин.

Гліколіз - один з найдавніших метаболічних процесів, відомий майже у всіх живих організмів. Імовірно гліколіз з'явився більш 3,5 млрд років тому у первинних прокариотов. (Прокаріоти - це організми, в клітинах яких відсутня оформлене ядро. Його функції виконує нуклеотид (тобто «подібний ядру»); на відміну від ядра, нуклеотид не має власної оболонки).

гліколіз

Гліколіз - це спосіб отримати енергію з молекули глюкози, не використовуючи при цьому кисень. Процес гліколізу (розщеплення) - це процес окислення глюкози, при якому з однієї молекули глюкози утворюються дві молекули піровиноградної кислоти.

Молекула глюкози щепітся на дві половинки які можна називать- піруват, Це те ж саме, що і піровиноградна кислота. Кожна половинка пірувату може відновити молекулу АТФ. Виходить, що одна молекула глюкози при розщепленні може відновити дві молекули АТФ.

При тривалому бігу або при бігу в анаеробному режимі через якийсь час стає важко дихати, втомлюються м'язи ніг, ноги стають важкими, вони як і ви перестають отримувати достатню кількість кисню.

Тому, що процес отримання енергії в м'язах закінчується на гликолизе. Тому м'язи починають хворіти і відмовляються працювати через відсутність енергії. утворюється молочна кислота або лактат. Виходить, що чим швидше біжить атлет, тим швидше він виробляє лактат. Рівень лактату в крові тісно пов'язаний з інтенсивністю виконання вправи.

аеробний гліколіз

Сам по собі гліколіз є повністю анаеробним процесом, тобто не вимагає для протікання реакцій присутності кисню. Але погодьтеся, що отримання при гліколізі двох молекул АТФ, це дуже мало.

Тому в організмі є альтернативний варіант отримання енергії з глюкози. Але вже за участю кисню. Це кисневе дихання. яким кожен з нас має, або аеробний гліколіз. Аеробний гліколіз здатний швидко відновлювати запаси АТФ в м'язі.

Під час динамічних навантажень, таких як біг, плавання і т.п., відбувається аеробний гліколіз. тобто якщо ви біжите і не задихаєтеся, а спокійно розмовляєте з рядом біжать товаришем, то можна сказати, що ви біжите в аеробному режимі.

Дихання або аеробний гліколіз відбувається в мітохондріях під впливом спеціальних ферментів і вимагає витрат кисню, а відповідно і часу на його доставку.

Окислення відбувається в кілька етапів, спочатку йде гліколіз, але утворилися в ході проміжного етапу цієї реакції дві молекули пірувату перетворюються на молекули молочної кислоти, а проникають в мітохондрії, де окислюються в циклі Кребса до вуглекислого газу СО2 і води Н2О і дають енергію для виробництва ще 36 молекул АТФ.

Мітохондріі- це спеціальні органели які знаходяться в клітці, тому й існує такое поняття, як клітинне диханіе.Такое дихання відбувається у всіх організмів яким потрібен кисень, В тому числі і нам з вами.

Гліколіз - катаболический шлях виняткової важливості. Він забезпечує енергією клітинні реакції, в тому числі і синтез білка. Проміжні продукти гліколізу використовуються при синтезі жирів. Піруват також може бути використаний для синтезу аланіну, аспартату та інших з'єднань. Завдяки гликолизу продуктивність мітохондрій і доступність кисню не обмежують потужність м'язів при короткочасних граничних навантаженнях. Аеробне окислення в 20 разів ефективніше анаеробного гліколізу.

Що таке мітохондрія?

Мітохондрія (від грец. Μίτος - нитка і χόνδρος - зернятко, крупинка) - двумембранний сферичний або еліпсоїдні органоид діаметром зазвичай близько 1 мікрометра .. Енергетична станція клітини; основна функція - окислювання органічних сполук і використання звільняється при їх розпаді енергії для генерації електричного потенціалу, синтезу АТФ і термогенеза.

Число мітохондрій в клітці постійно. Їх особливо багато в клітинах, в яких потреба в кисні велика. Залежно від того, в яких ділянках клітини в кожен конкретний момент відбувається підвищене споживання енергії, мітохондрії в клітці здатні переміщатися по цитоплазмі в зони найбільшого енергоспоживання.

функції мітохондрій

Однією з основних функцій мітохондрій є синтез АТФ - універсальної форми хімічної енергії в будь-який живій клітині. Подивіться, на вході дві молекули пірувату, а на виході величезна кількість «багато чого». Це «багато чого» називається «Цикл Кребса». До речі, за відкриття цього циклу Ганс Кребс отримав Нобелівську премію.

Можна сказати, що це - цикл трикарбонових кислот. У цьому циклі багато речовин послідовно перетворюються один в одного. Вобщем, як ви зрозуміли, ця штука дуже важлива і зрозуміла для біохіміків. Іншими словами, це ключовий етап дихання всіх клітин, що використовують кисень.

У підсумку на виході ми отримуємо - вуглекислий газ, воду і 36 молекул АТФ. Нагадаю, що гліколіз (без участі кисню) давав всього дві молекули АТФ на одну молекулу глюкози. Тому, коли наші м'язи починають працювати без кисню вони сильно втрачають ефективність. Саме тому всі тренування спрямовані на те, щоб м'язи як можна довше могли працювати на кисні.

будова мітохондрії

Мітохондрія володіє двома мембранами: зовнішньої і внутрішньої. Головна функція зовнішньої мембрани - це відділення органоида від цитоплазми клітини. Вона складається з билипидного шару і білків, які пронизують його, через які і здійснюється транспорт молекул і іонів, необхідних мітохондрії для роботи.

У той час як зовнішня мембрана гладка, внутрішня утворює численні складки - Крісті, Які суттєво збільшують її площу. Внутрішня мембрана здебільшого складається з білків, серед яких присутні ферменти дихального ланцюга, транспортні білки і великі АТФ - синтетазної комплекси. Саме в цьому місці відбувається синтез АТФ. Між зовнішньою і внутрішньою мембраною знаходиться межмембранное простір з властивими йому ферментами.
Внутрішній простір мітохондрій називається матрикс. Тут розташовані ферментні системи окислення жирних кислот і пірувату, ферменти циклу Кребса, а також спадковий матеріал мітохондрій - ДНК, РНК і белоксинтезирующий апарат.

Мітохондрія - це єдине джерело енергії клітин. Розташовані в цитоплазмі кожної клітини, мітохондрії можна порівняти з «батарейками», які виробляють, зберігають і розподіляють необхідну для клітини енергію.
Людські клітини містять в середньому 1500 мітохондрій. Їх особливо багато в клітинах з інтенсивним метаболізмом (наприклад, в м'язах або печінки).
Мітохондрії рухливі і переміщаються в цитоплазмі в залежності від потреб клітини. Завдяки наявності власної ДНК вони розмножуються і самознищується незалежно від поділу клітини.
Клітини не можуть функціонувати без мітохондрій, без них життя не можлива.

Як саме енергія запасається в АТФ (Аденозинтрифосфат), і як вона віддається для здійснення якоїсь корисної роботи? Здається неймовірно складним, що якась абстрактна енергія раптом отримує матеріальний носій у вигляді молекули, що знаходиться всередині живих клітин, і що вона може вивільнятися не у вигляді тепла (що більш-менш зрозуміло), а у вигляді створення іншої молекули. Зазвичай автори підручників обмежуються фразою «енергія запасається у вигляді високоенергетичної зв'язку між частинами молекули, і віддається при розриві зв'язку з цим, здійснюючи корисну роботу», але це нічого не пояснює.

У найзагальніших рисах ці маніпуляції з молекулами і енергією відбуваються так: спочатку. Або створюються в хлоропластах в ланцюзі схожих реакцій. На це витрачається енергія, що отримується при контрольованому згорянні поживних речовин прямо всередині мітохондрій або енергія фотонів сонячного світла, що падають на молекулу хлорофілу. Потім АТФ доставляється в ті місця клітини, де необхідно здійснити якусь роботу. І при відщепленні від неї однієї чи двох фосфатних груп виділяється енергія, яка цю роботу і робить. АТФ при цьому розпадається на дві молекули: якщо відщепилася тільки одна фосфатна група, то АТФ перетворюється в АДФ (Аденозиндифосфату, що відрізняється від аденозинтрифосфату тільки відсутністю тієї самої відокремилася фосфатної групи). Якщо АТФ віддала відразу дві фосфатні групи, то енергії виділяється більше, а від АТФ залишається аденозинмонофосфат ( АМФ).

Очевидно, що клітці необхідно здійснювати і зворотний процес, перетворюючи молекули АДФ або АМФ в АТФ, щоб цикл міг повторитися. Але ці молекули- «заготовки» можуть спокійно плавати поруч з відсутніми їм для перетворення в АТФ фосфатами, і ніколи з ними не об'єднатися, тому що така реакція об'єднання енергетично невигідна.

Що таке «енергетична вигода» хімічної реакції, зрозуміти досить просто, якщо знати про другому законі термодинаміки: У Всесвіті чи в будь-якій системі, ізольованою від решти, безлад може лише наростати. Тобто сложноорганізованние молекули, які сидять в клітці в чинному порядку, відповідно до цього закону можуть тільки руйнуватися, утворюючи більш дрібні молекули або навіть розпадаючись на окремі атоми, адже тоді порядку буде помітно менше. Щоб зрозуміти цю думку, можна порівняти складну молекулу із зібраним з Лего літачком. Тоді дрібні молекули, на які розпадається складна, будуть асоціюватися з окремими частинами цього літака, а атоми - з окремими кубиками Лего. Подивившись на акуратно зібраний літак і порівнявши його з безладної купою деталей, стає зрозуміло, чому складні молекули містять більше порядку, ніж дрібні.

Така реакція розпаду (молекул, що не літака) буде енергетично вигідною, а значить може здійснюватися мимовільно, і при розпаді буде виділятися енергія. Хоча насправді і розщеплення літака буде енергетично вигідно: не дивлячись на те, що самі по собі деталі отщепляться один від одного не будуть і над їх відчепленням доведеться попихтіти сторонньої силі у вигляді пацана, який хоче використовувати ці деталі для чогось іншого, він витратить на перетворення літака в хаотичну купу деталей енергію, отриману від поїдання високоупорядоченной їжі. І чим щільніше злиплися деталі, тим більше енергії буде витрачено, в тому числі виділено у вигляді тепла. Підсумок: шматок плюшки (джерело енергії) і літак перетворені в безладну масу, молекули повітря навколо дитини нагрілися (а значить рухаються більш безладно) - хаосу стало більше, тобто розщеплення літака енергетично вигідно.

Підводячи підсумок, можна сформулювати такі правила, які випливають з другого закону термодинаміки:

1. При зниженні кількості близько енергія виділяється, відбуваються енергетично вигідні реакції

2. При збільшенні кількості близько енергія поглинається, відбуваються енергетично затратні реакції

На перший погляд, таке неминуче рух від порядку до хаосу унеможливлює зворотні процеси, такі як побудова з однієї заплідненої яйцеклітини і молекул поживних речовин, поглинання матір'ю-коровою, безсумнівно дуже упорядкованого в порівнянні з пережованої травою теляти.

Але все-таки це відбувається, і причина цього в тому, що живі організми мають одну фішку, що дозволяє і підтримати прагнення Всесвіту до ентропії, і побудувати себе і своє потомство: вони об'єднують в один процес дві реакції, одна з яких енергетично вигідна, а інша енергозатратна. Таким поєднанням двох реакцій можна домогтися того, щоб енергія, що виділяється при першій реакції, з надлишком перекривала енергетичні витрати другий. У прикладі з літаком окремо взяте його розшифровка енергозатратно, і без стороннього джерела енергії у вигляді зруйнованої метаболізмом пацана плюшки літак стояв би вічно.

Це як при катанні з гірки на санчатах: спочатку людина під час поглинання їжі запасає енергію, отриману в результаті енергетично вигідних процесів розщеплення високоупорядоченной курки на молекули й атоми в його організмі. А потім витрачає цю енергію, затягуючи санки на гору. Переміщення санок від підніжжя до вершини енергетично невигідно, тому мимоволі вони туди ніколи не Захід, на це потрібна якась стороння енергія. І якщо енергії, отриманої від поїдання курки, буде недостатньо для подолання підйому, то процесу «скочування на санках з вершини гори» не буде.

Саме енерговитратні реакції ( energy-consuming reaction ) Збільшують кількість порядку, поглинаючи енергію, що виділяється при сполученої реакції. І баланс між виділенням і споживанням енергії в цих пов'язаних реакціях завжди повинен бути позитивним, тобто їх сукупність буде збільшувати кількість хаосу. прикладом збільшення ентропії (Невпорядкованості) ( entropy [ 'Entrə pɪ]) Є виділення тепла при енергодающіх реакції ( energy supply reaction): Сусідні з вступили в реакцію молекулами частки речовини отримують енергійні поштовхи від реагують, починають рухатися швидше і хаотичнее, розпихаючи в свою чергу інші молекули і атоми цього і сусідніх речовин.

Повернемося ще раз до отримання енергії з їжі: шматок Banoffee Pie набагато більш впорядкований, ніж вийшла в результаті пережовування маса, що потрапила в шлунок. Яка в свою чергу складається з великих, більш упорядкованих молекул, ніж ті, на які її розщепить кишечник. А вони в свою чергу будуть доставлені в клітини тіла, де від них будуть відривати вже окремі атоми і навіть електрони ... І на кожному етапі збільшення хаосу в окремо взятому шматку торта відбуватиметься виділення енергії, яку вловлюють органи і органели щасливого поглинача, запасаючи її в вигляді АТФ (енергозатратно), пускаючи на побудову нових потрібних молекул (енергозатратно) або на нагрівання тіла (теж енергозатратно). В системі «людина - Banoffee Pie - Всесвіт» порядку в результаті цього стало менше (за рахунок руйнування кейк і виділення теплової енергії переробними його органеллами), але в окремо взятому людському тілі щастя порядку стало більше (за рахунок виникнення нових молекул, частин органел і цілих клітинних органів).

Якщо повернутися до молекули АТФ, після всього цього термодинамічної відступу стає зрозуміло, що на створення її зі складових частин (більш дрібних молекул) необхідно затратити енергію, отриману від енергетично вигідних реакцій. Один із способів її створення докладно описаний, інший (дуже схожий) використовується в хлоропластах, де замість енергії протонного градієнта використовується енергія фотонів, випущених Сонцем.

Можна виділити три групи реакцій, в результаті яких виробляється АТФ (дивись схему праворуч):

розщеплення глюкози і жирних кислот на великі молекули в цитоплазмі вже дозволяє отримати деяку кількість АТФ (невелике, на одну розщеплену на цьому етапі молекулу глюкози припадає всього лише 2 отримані молекули АТФ). Але основна мета цього етапу полягає у створенні молекул, що використовуються в дихальної ланцюга мітохондрій.
подальше розщеплення отриманих на попередньому етапі молекул в циклі Кребса, що протікає в матриксі мітохондрій, дає всього одну молекулу АТФ, його основна мета та ж, що і в попередньому пункті.
нарешті накопичені на попередніх етапах молекули використовуються в дихальної ланцюга мітохондрій для виробництва АТФ, і ось тут його виділяється багато (про це докладніше нижче).

Якщо описати все це більш розгорнуто, глянувши на ті ж реакції з точки зору отримання і витрат енергії, вийде ось що:

0. Молекули їжі акуратно спалюються (окислюються) в первинному розщепленні, що відбувається в цитоплазмі клітини, а також в ланцюзі хімічних реакцій під назвою «цикл Кребса», що протікає вже в матриксі мітохондрій - енергодающіх частина підготовчого етапу.

В результаті сполучення з цими енергетично вигідними реакціями інших, вже енергетично невигідних реакцій створення нових молекул утворюються 2 молекули АТФ і кілька молекул інших речовин - енергозатратна частина підготовчого етапу. Ці попутно утворюються молекули є переносниками високоенергетичних електронів, які будуть використані в дихальної ланцюга мітохондрій на наступному етапі.

1. На мембранах мітохондрій, бактерій і деяких архей відбувається енергодающіх відщеплення протонів і електронів від молекул, отриманих в попередньому етапі (але не від АТФ). Проходження електронів по комплексам дихального ланцюга (I, III і IV на схемі зліва) показано жовтими звивистими стрілками, проходження через ці комплекси (а значить, і через внутрішню мембрану мітохондрії) протонів - червоними стрілками.

Чому електрони не можна просто отщепить від молекули-переносника з використанням потужного окислювача-кисню і використовувати виділяється енергію? Навіщо передавати їх від одного комплексу до іншого, адже в підсумку вони до того ж кисню і приходять? Виявляється, чим більше різниця в здатності притягувати електрони у електронодающей ( відновника) І електроноберущей ( окислювача) Молекул, що беруть участь в реакції передачі електрона, тим більша енергія виділяється при цій реакції.

Різниця в такої здатності у утворюються в циклі Кребса молекул-переносників електронів і кисню така, що виділилася при цьому енергії було б достатньо для синтезу декількох молекул АТФ. Але через такого різкого перепаду в енергії системи ця реакція протікала б з майже вибуховою силою, і майже вся енергія виділялася б у вигляді невловлюваними тепла, тобто фактично губилася.

Живі клітини ж ділять цю реакцію на кілька маленьких стадій, спочатку передаючи електрони від слабо притягують молекул-носіїв до трохи сильніше притягує першому комплексі в дихальної ланцюга, від нього до ще трохи сильніше притягує убіхінон(або коензиму Q-10), Чиє завдання полягає в перетягуванні електронів до наступного, ще трохи сильніше притягує дихального комплексу, який отримує свою частину енергії від цього не відбувся вибуху, пускаючи її на прокачку протонів через мембрану .. І так до моменту, поки електрони не зустрінуться нарешті з киснем, прітянувшісь до нього, прихопивши пару протонів, і не утворюють молекулу води. Такий поділ однієї потужної реакції на дрібні кроки дозволяє майже половину корисної енергії спрямувати на здійснення корисної роботи: в даному випадку на створення протонного електрохімічного градієнта, Про який мова піде у другому пункті.

Як саме енергія переданих електронів допомагає сполученої енерговитратній реакції прокачування протонів через мембрану, зараз тільки починають з'ясовувати. Швидше за все, присутність електрично зарядженої частинки (електрона) впливає на конфігурацію того місця у вбудованому в мембрану протеїні, де він знаходиться: так, що це зміна провокує затягування протона в протеїн і його рух через протеїновий канал в мембрані. Важливим є те, що фактично енергія, отримана в результаті відщеплення високоенергетичних електронів від молекули-носія і підсумкової передачі їх кисню, запасається у вигляді протонного градієнта.

2. Енергія протонів, що накопичилися в результаті подій з пункту 1 із зовнішнього боку мембрани і прагнуть потрапити на внутрішню сторону, складається з двох односпрямованих сил:

електричної (Позитивний заряд протонів прагне перейти в місце скупчення негативних зарядів з іншого боку мембрани) і
хімічної (Як у випадку будь-яких інших речовин, протони намагаються рівномірно розсіятися в просторі, поширившись з місць з їх високою концентрацією в місця, де їх мало)

Електричне тяжіння протонів до негативно зарядженої стороні внутрішньої мембрани є набагато більш потужною силою, ніж виникає через різницю в концентрації протонів їх прагнення перейти в місце з меншою концентрацією (це позначено шириною стрілок на схемі вгорі). Спільна енергія цих тягнуть сил настільки велика, що її вистачає і на переміщення протонів всередину мембрани, і на підживлення супутньої енерговитратній реакції: створення АТФ з АДФ і фосфату.

Розглянемо докладніше, чому на це потрібна енергія, і як саме енергія прагнення протонів перетворюється в енергію хімічного зв'язку між двома частинами молекули АТФ.

Молекула АДФ (на схемі справа) НЕ жадає обзаводитися ще однієї фосфатної групою: той атом кисню, до якого ця група може прикріпитися, заряджений так само негативно, як і фосфат, а значить вони взаємно відштовхуються. І взагалі АДФ не збирається вступати в реакції, вона хімічно пасивна. У фосфату, в свою чергу, до того атому фосфору, який міг би стати місцем зв'язку фосфату і АДФ при створенні молекули АТФ, приєднаний власний атом кисню, так що і він ініціативи проявити не може.

Тому ці молекули необхідно пов'язати одним ферментом, розгорнути їх так, щоб зв'язки між ними і «зайвими» атомами ослабли і розірвалися, а після цього підвести два хімічно активних кінця цих молекул, на яких атоми відчувають нестачу і надлишок електронів, один до одного.

Потрапили в поле взаємної досяжності іони фосфору (P +) і кисню (O -) зв'язуються міцної ковалентного зв'язком за рахунок того, що спільно опановують одним електроном, спочатку належали кисню. Цим обробляють молекули ферментом є АТФ-синтаза, А енергію на зміну і своєю конфігурацією, і взаємного розташування АДФ і фосфату вона отримує від проходять через неї протонів. Протонам енергетично вигідно потрапити на протилежно заряджену сторону мембрани, де до того ж їх мало, а єдиний шлях проходить через фермент, «ротор» якого протони попутно обертають.

Будова АТФ-синтази показано на схемі справа. Її обертається за рахунок проходження протонів елемент виділено фіолетовим кольором, а на рухомий зображенні внизу показана схема його обертання і створення при цьому молекул АТФ. Фермент працює практично як молекулярний мотор, перетворюючи електрохімічнийенергію струму протонів в механічну енергію тертя двох наборів протеїнів одна об одну: обертається «ніжка» треться об нерухомі протеїни «капелюшка гриба", при цьому субодиниці «капелюшки» змінюють свою форму. Ця механічна деформація перетворюється в енергію хімічних зв'язків при синтезі АТФ, коли молекули АДФ і фосфату обробляються і розгортаються за потрібне для утворення між ними ковалентного зв'язку чином.

Кожна АТФ-синтаза здатна синтезувати до 100 молекул АТФ в секунду, і на кожну синтезируемую молекулу АТФ через синтетазу має пройти близько трьох протонів. Велика частина синтезованих в клітинах АТФ утворюється саме цим шляхом, і лише невелика частина є результатом первинної обробки молекул їжі, яка відбувається поза мітохондрій.

У будь-який момент в типовій живій клітині знаходиться приблизно мільярд молекул АТФ. У багатьох клітинах вся ця АТФ змінюється (тобто використовується і створюється знову) кожні 1-2 хвилини. Середня людина в стані спокою використовує кожні 24 години масу АТФ, приблизно рівну його основній своїй масі.

В цілому майже половина енергії, що виділяється при окисленні глюкози або жирних кислот до вуглекислого газу і води, вловлюється і використовується для протікання енергетично невигідною реакції освіти АТФ з АДФ і фосфатів. Коефіцієнт корисної дії в розмірі 50% - це дуже непогано, наприклад двигун автомобіля пускає на корисну роботу всього лише 20% міститься в паливі енергії. При цьому інша енергія в обох випадках розсіюється у вигляді тепла, і так само як деякі автомобілі, тварини постійно витрачають цей надлишок (хоч і не повністю, звичайно) на розігрівання тіла. В процесі згаданих тут реакцій одна молекула глюкози, поступово розщеплена до вуглекислого газу і води, постачає клітці 30 молекул АТФ.

Отже, з тим, звідки береться енергія і як саме вона запасається в АТФ, все більш-менш зрозуміло. Залишилося зрозуміти, як саме запасені енергія віддається і що при цьому відбувається на молекулярно-атомному рівні.

Освічена ковалентний зв'язок між АДФ і фосфатом називається високоенергетичної з двох причин:

при її руйнуванні виділяється багато енергії
електрони, які беруть участь у створенні цієї зв'язку (тобто обертаються навколо атомів кисню і фосфору, між якими цей зв'язок утворена) високоенергетичних, тобто знаходяться на «високих» орбітах навколо ядер атомів. І їм було б енергетично вигідно перескочити на рівень нижче, виділивши надлишок енергії, але поки вони знаходяться саме в цьому місці, скріплюючи атоми кисню і фосфору, «зістрибнути» не вийде.

Це прагнення електронів впасти на більш зручну низькоенергетичними орбіту забезпечує і легкість руйнування високоенергетичної зв'язку, і виділяється при цьому у вигляді фотона (що є переносником електромагнітної взаємодії) енергію. Залежно від того, які молекули будуть підставлені ферментами до руйнується молекулі АТФ, яка саме молекула поглине іспущенний електроном фотон, можуть відбуватися різні варіанти подій. Але кожен раз енергія, запасені у вигляді високоенергетичної зв'язку, буде використовуватися на якісь потреби клітини:

Сценарій 1: фосфат може бути перенесений на молекулу іншої речовини. При цьому високоенергетичних електрони утворюють новий зв'язок, уже між фосфатом і крайнім атомом цієї молекули-реципієнта. Умовою протікання такої реакції є її енергетична вигода: в цій новій зв'язку електрон повинен володіти трохи меншою енергією, ніж коли він був частиною молекули АТФ, випустивши частина енергії у вигляді фотона зовні.

Мета такої реакції полягає в активації молекули-реципієнта (на схемі зліва вона позначена ВОН): до приєднання фосфату вона була пасивною і не могла вступити в реакцію з іншого пасивної молекулою А, Але тепер вона є володарем запасу енергії у вигляді високоенергетичних електрона, а значить може її кудись витратити. Наприклад, на те, щоб приєднати до себе молекулу А, Яку без таких хитрощів вухами (тобто високої енергії сполучного електрона) приєднати неможливо. Фосфат при цьому від'єднується, зробивши свою справу.

Виходить такий ланцюжок реакцій:

1. АТФ + Пасивна молекула В ➡️ АДФ + Активна за рахунок приєднаного фосфату молекула По-Р

2. активована молекула По-Р + Пасивна молекула А ➡️соедіненние молекули А-В + Відщепився фосфат ( Р)

Обидві ці реакції енергетично вигідні: в кожній з них бере участь високоенергетичний сполучний електрон, який при руйнуванні однієї зв'язку та побудові інший втрачає частину своєї енергії у вигляді випускання фотона. В результаті цих реакцій з'єдналися дві пасивні молекули. Якщо розглянути реакцію сполуки цих молекул безпосередньо (пасивна молекула В+ Пасивна молекула А ➡️соедіненние молекули А-В), То вона виявляється енергетично витратною, і відбутися не може. Клітини «роблять неможливе», поєднуючи цю реакцію з енергетично вигідною реакцією розщеплення АТФ на АДФ і фосфат під час здійснення тих двох реакцій, які описані вище. Відщеплення відбувається в два етапи, на кожному з яких частина енергії сполучного електрона витрачається на вчинення корисної роботи, а саме на створення потрібних зв'язків між двома молекулами, з яких виходить третя ( А-В), Необхідна для функціонування клітини.

Сценарій 2: фосфат може бути отщепляя одномоментно від молекули АТФ, а енергія, що виділяється вловлюється ферментом або робочим протеїном і витрачається на вчинення корисної роботи.

Як можна вловити щось настільки невідчутне, як нікчемне обурення електромагнітного поля в момент падіння електрона на більш низьку орбіту? Дуже просто: за допомогою інших електронів і за допомогою атомів, здатних поглинути виділяється при цьому електроном фотон.

Атоми, що становлять молекули, скріплені в міцні ланцюжки та каблучки за рахунок (такий ланцюжок представляє собою несвернутий протеїн на зображенні праворуч). А окремі частини цих молекул притягнуті один до одного більш слабкими електромагнітними взаємодіями (наприклад, водневими зв'язками або силами Ван дер Ваальса), що і дозволяє їм сфорачіваться в складні структури. Деякі з цих конфігурацій атомів дуже стабільні, і ніяке обурення електромагнітного поля їх не поколебіт .. не поколебёт .. в загальному, вони стійкі. А деякі досить рухливі, і досить легкого електромагнітного стусана, щоб вони змінили свою конфігурацію (зазвичай це не ковалентні зв'язки). І саме такий стусан дає їм той самий прилетів фотон-переносник електромагнітного поля, випущений перейшов на нижчу орбіту електроном при від'єднанні фосфату.

Зміни конфігурації протеїнів в результаті розщеплення молекул АТФ відповідальні за найдивовижніші події, що відбуваються в клітині. Напевно ті, хто цікавляться клітинними процесами хоча б на рівні «подивлюся їх анімацію на youtube» натикалися на відео, що показує протеїнову молекулу кінезин, В прямому сенсі слова крокуючу, переставляючи ноги, по нитці клітинного скелета, перетягуючи приєднаний до неї вантаж.

Саме відщеплення фосфату від АТФ забезпечує це крокування, і ось яким чином:

кінезин ( kinesin ) Відноситься до особливого виду протеїнів, які здатні спонтанно змінювати свою конформацию(Взаємне положення атомів в молекулі). Залишений в спокої, він випадковим чином переходить з конформації 1, в якій він прикріплений однієї «ногою» до Актинові філаменти ( actin filament) - найтоншої нитки, що утворює цитоскелет клітини ( cytoskeleton ), В конформацію 2, зробивши таким чином крок вперед і стоячи на двох «ногах». З конформації 2 він з однаковою ймовірністю перейде як в конформацію 3 (приставляє задню ногу до передньої), так і назад в конформацію 1. Тому руху кінезин в будь-якому напрямку не відбувається, він просто безцільно фланіруєт.

Але все змінюється, варто йому з'єднатися з молекулою АТФ. Як показано на схемі зліва, приєднання АТФ до кінезин, що знаходиться в конформації 1, призводить до зміни його просторового положення і він переходить в конформацію 2. Причина цього - взаємне електромагнітне вплив молекул АТФ і кінезин один на одного. Ця реакція є оборотною, тому що енергії витрачено не було, і якщо АТФ від'єднатися від кінезин, він просто підніме «ногу», залишившись на місці, і буде чекати наступну молекулу АТФ.

Але якщо вона затримається, то через взаємного тяжіння цих молекул зв'язок, що утримує фосфат в межах АТФ, руйнується. Виділилася при цьому енергія, а так же розпад АТФ на дві молекули (які вже по іншому впливають своїми електромагнітними полями на атоми кінезин) призводять до того, що конформація кінезин змінюється: він «підтаскує задню ногу». Залишилося зробити крок вперед, що і відбувається при від'єднанні АДФ і фосфату, повертається кінезин в вихідну конформацію 1.

В результаті гідролізу АТФ кінезин зрушився вправо, і як тільки до нього приєднається наступна молекула, він зробить ще одну пару кроків, використавши запасені в ній енергію.

Важливо, що кінезин, що знаходиться в конформації 3 з приєднаними АДФ і фосфатом не може повернутися в конформацію 2, зробивши «крок назад». Це пояснюється все тим же принципом відповідності з другим законом терморегуляції: перехід системи «кінезин + АТФ» з конформації 2 в конформацію 3 супроводжується виділенням енергії, а значить зворотний перехід буде енерговитратним. Щоб він стався, потрібно звідкись взяти енергію на з'єднання АДФ з фосфатом, а взяти її в цій ситуації немає звідки. Тому з'єднаному з АТФ кінезин відкритий шлях тільки в одну сторону, що і дозволяє здійснювати корисну роботу з перенесення чого-небудь з одного кінця клітини в інший. Кінезин наприклад бере участь в розтягування хромосом ділиться клітини при митозе (Процесі поділу еукаріотичних клітин). А м'язовий протеїн міозин біжить уздовж Актинові філаментів, викликаючи скорочення м'язи.

Це рух буває дуже швидким: деякі моторні (Що відповідають за різні форми клітинної рухливості) протеїни, задіяні в реплікації генів, мчать уздовж ланцюжка ДНК зі швидкістю тисячі нуклеотидів в секунду.

Всі вони пересуваються за рахунок гідролізу АТФ (руйнування молекули з приєднанням до виходять в результаті розпаду меншим молекулам атомів, взятих з молекули води. Гідроліз показаний на правій частині схеми взаємоперетворення АТФ і АДФ). Або за рахунок гідролізу ГТФ, Що відрізняється від АТФ тільки тим, що в його склад входить інший нуклеотид (гуанін).

сценарій 3: Відщеплення від АТФ або іншої подібної молекули, що містить нуклеотид, відразу двох фосфатних груп призводить до ще більшого викиду енергії, ніж коли відщеплюється тільки один фосфат. Такий потужний викид дозволяє створювати міцний сахарофосфатний остов молекул ДНК і РНК:

1. для того, щоб нуклеотиди могли приєднуватися до споруджуваної ланцюга ДНК або РНК, їх потрібно активувати, приєднавши дві молекули фосфату. Це енергозатратна реакція, яка виконується клітинними ферментами.

2. фермент ДНК-або РНК-полімераза (на схемі внизу не показаний) приєднує активоване нуклеотид (на схемі показаний ГТФ) до споруджуваного полінуклеотиду і каталізує відщеплення двох фосфатних груп. Виділилася енергія використовується на створення зв'язку між фосфатної групою одного нуклеотиду і рибозой іншого. Створені в результаті зв'язку не є високоенергетичних, а значить зруйнувати їх не просто, що є перевагою для побудови молекули, що містить спадкову інформацію клітини або передавальної її.

У природі можливо спонтанне протікання тільки енергетично вигідних реакцій, що обумовлено другим законом термодинаміки

Проте живі клітини можуть поєднувати дві реакції, одна з яких дає трохи більше енергії, ніж поглинає друга, і таким чином здійснювати енерговитратні реакції. Енерговитратні реакції спрямовані на створення з окремих молекул і атомів більших молекул, клітинних органел і цілих клітин, тканин, органів і багатоклітинних живих істот, а так само на запасання енергії для їх метаболізму

Запасання енергії здійснюється за рахунок контрольованого і поступового руйнування органічних молекул (енергодающіх процес), сполученого з створенням молекул-енергоносіїв (енерговитратний процес). Фотосинтезуючі організми запасають таким чином енергію вловлюються хлорофілом сонячних фотонів

Молекули-енергоносії діляться на дві групи: що зберігають енергію у вигляді високоенергетичної зв'язку або у вигляді приєднаного високоенергетичного електрона. Втім, в першій групі висока енергія забезпечується таким же високоенергетичним електроном, так що можна сказати, що енергія запасається в загнаних на високий рівень електронах, що знаходяться в складі різних молекул

Запасена таким чином енергія віддається так само двома способами: руйнуванням високоенергетичної зв'язку або передачею високоенергетичних електронів для поступового зниження їх енергії. В обох випадках енергія виділяється у вигляді випускання перехідним на більш низький енергетичний рівень електроном частки-переносника електромагнітного поля (фотона) і тепла. Цей фотон вловлюється таким чином, щоб була здійснена корисна робота (освіта потрібної для метаболізму молекули в першому випадку і прокачування протонів через мембрану мітохондрії в другому)

Запасена у вигляді протонного градієнта енергія використовується для синтезу АТФ, а також для інших клітинних процесів, які залишилися за рамками цієї глави (думаю, ніхто не в образі, з огляду на її розмір). А синтезована АТФ використовується так, як описано в попередньому пункті.

Читайте:

Кропова водичка від кольок для новонароджених: рецепт приготування вдома, користь і як правильно давати малюкові Біографія Дональда Трампа: жорсткий шлях в президенти Трамп у військовій академії До чого сниться пити парне молоко Хто такий домінант. Домінанти - це що? Принцип і види домінант. Розрахунок норми видачі корму

Читайте:

нове

Як встановити менструальний цикл після пологів: