Путь электрона в ткани

Несколько лет назад в фильме «Энерговзаимодействия» я описал свойства электрона и позитрона как частиц интегрировавших в себе несколько различных энергий.

Однако такое объяснение противоречило общепринятому мнению об электроне как о неделимой частице.

Но передовая научная мысль на месте не стоит и как выяснилось, учёные сумели разделить электрон сначала на две квазичастицы холон и спинон .

Команда ученых и физиков из Университетов Кембриджа и Бирмингема доказали, что электроны не являются неделимыми — в узких, тонких «квантовых» проводах, они могут разделиться на две новые материальные частицы, названные спинон ( spinon ) и холон ( holon ).

А позже выделили ещё одну квазичастицу названную орбитоном . ( установка опытов )

Недавно Ван ден Бринк и его коллеги добились разделения электрона на орбитон и спинон .

Эти квазичастицы отвечают за различные свойства электрона.

Холон отвечает за заряд электрона, спинон определяет его спин , а орбитон – орбитальное положение.

Все эти состояния электрона физики могут наблюдать в сильно охлажденном веществе. И в основном в виде пар « холон-спинон » и « спинон-орбитон », но не всю тройку вместе.

При этом Квазичастицы могут двигаться в материале с разной скоростью и в разных направлениях.

Что объясняется их волновой природой: электрон в возбужденном состоянии распадается на три волны.

То есть электрон, как и предполагалось в Ткани мироздания состоит из нескольких энергий. В Ткани мироздания холону будет соответствовать фотонная энергия (электрическая), спинону – магнитная, а орбитону — гравитационная. Рассмотрим на рисунках, как эти энергии расположены в Ткани мироздания

Но здесь остались ещё вектора 4-5. Они соответствуют фотонно-временному взаимодействию. Или огню . В Ведической традиции это будет бог Агни. Учёные, замерив температуру внутри электрона, обнаружили, что-то около 30 000 градусов К. А это значит, что нужно найти четвёртую квазичастицу, отвечающую за накопление и передачу тепла.

И судя по этому рисунку из инета , касающемуся темы разбора электрона, такие размышления в научном сообществе имеются.

В этом рисунке среди составных частей электрона присутствует огонь. Точнее Heat — высокая температура.

* SHAPE \* MERGEFORMAT

Таким образом, описание расположения энергий в Ткани мироздания подтверждается научными исследованиями. А сама Ткань мироздания позволяет предсказывать расположение других энергий и облегчать их поиск.

А это, для наглядности расположение богов управляющих различными энергиями в Васту Шастра .

Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом

Проходя через любую среду, в том числе через ткани организма чело­века, все ионизирующие излучения действуют в принципе одинако­во — передают свою энергию атомам этих тканей, вызывая их воз­буждение и ионизацию. Распределение возникающих ионов по пути следования частиц или фотонов различно, так как оно зависит от их природы и энергии.

Протоны и особенно а-частицы имеют большую массу, заряд и энер­гию, поэтому они движутся в тканях прямолинейно, образуя густые скоп­ления ионов, т.е. отмечается большая линейная потеря энергии этих частиц в тканях. Длина же их пробега зависит от исходной энергии частицы и ха­рактера вещества, в котором она перемещается. Линейная потеря энергии (ЛПЭ) = Е/Р, где Е — энергия частицы; Р — пробег ее в данной среде.

Путь электрона в ткани извилист, так как последний имеет небольшую массу и изменяет направление движения под действием электрических полей атомов. Однако электрон способен вырвать орбитальный электрон из системы встречного атома, т.е. производить ионизацию вещества. Толь­ко образующиеся пары ионов распределены по пути следования электрона гораздо менее густо, чем при движении протонного пучка или а-частиц.

Быстрые нейтроны теряют энергию главным образом в результате столкновений с ядрами водорода. Эти ядра вырываются из атомов и сами создают в тканях густые скопления ионов. После замедления движения нейтроны захватываются атомными ядрами, что может сопровождаться вы­делением гамма-квантов или протонов высокой энергии, которые в свою очередь образуют плотные скопления ионов. Часть ядер, в частности ядра атомов натрия, фосфора и хлора, вследствие взаимодействия с нейтронами становятся радиоактивными, поэтому после облучения человека потоком нейтронов в его теле остаются радионуклиды, являющиеся источником из­лучения (так называемая наведенная радиоактивность).

Читайте также: Диваны из ткани вектор

Таким образом, в результате взаимодействия заряженных и нейтральных частиц с атомами тканей организма человека происходит ионизация их вещества. При этом для каждого вида излучения характерно определен­ное микрораспределение ионов (энергии) в тканях.

Поток фотонов уменьшается в любой среде, в том числе в биосубстра­те, за счет двух факторов: рассеяния фотонов в пространстве и их взаимо­действия с атомами среды. Пространственное рассеивание происходит так же, как ослабление лучей видимого света: чем дальше от источника, тем в большем объеме рассеиваются фотоны и тем меньшее количество их при-

холится на единицу облучаемой поверхности. Интенсивность излучения обратно пропорциональна квадрату расстояния до источника излучения (закон «обратных квадратов»).

Типы взаимодействия фотонов с атомами среды известны читателю из курса физики. При низких энергиях фотонов (5-50 кэВ) и для веществ с небольшим порядковым номером имеет значение фотоэффект. Фотон вы­рывает орбитальный электрон из атома и придает ему определенную энер­гию. Выбитый электрон вызывает ионизацию окружающих атомов. При более высоких энергиях фотонов преобладающее значение получает второй тип взаимодействия — неупругое рассеяние электронов на атомах. В этом случае как сам фотон, так и образуемые им электроны отдачи также вызы­вают ионизацию вещества. Однако и при фотоэффекте, и при комптонов-ском неупругом рассеянии все фотоны с энергией до 1 МэВ обусловливают максимум поглощения энергии в самом поверхностном слое тканей (до 0,5 см), так как именно в этом слое образуется наибольшее количество вто­ричных электронов.

Фотоны с энергией выше 1 МэВ вызывают максимум актов ионизации в глубине тканей — тем глубже, чем больше их энергия. При высоких энер­гиях фотонов приобретает значение третий тип взаимодействия — образо­вание электронно-позитронных пар. Сам фотон исчезает, давая жизнь паре элементарных частиц — электрону и позитрону. Последний быстро теряет энергию и объединяется с встречным электроном. При этом обе частицы тоже исчезают (так называемая аннигиляция), а взамен возникают два фо­тона, которые расходятся в противоположные стороны. Энергия каждого из этих фотонов вдвое меньше энергии исходного фотона.

Таким образом, при основных типах взаимодействия тормозного излу­чения и у-излучения с веществом часть их энергии превращается в кинети­ческую энергию электронов, которые осуществляют ионизацию среды. Процесс ионизации обусловливает биологические эффекты излучений.

Дозиметрия ионизирующих излучений — специальный раздел радиацион­ной физики и техники. Дозиметрический анализ предполагает: а) из­мерение активности источника излучения; б) определение качества и количества испускаемых им излучений, т.е. создаваемого им поля из­лучения (лучевого поля); в) определение величины и распределения энергии, поглощенной в любом объекте, находящемся в сфере дейст­вия данного источника (внесенном в лучевое поле). С характеристикой источника радиолог знакомится по паспорту установки или радиоак­тивного препарата.

Единицей активности радионуклида в системе единиц СИ является бек-керель (Бк): 1 Бк равен 1 ядерному превращению за 1 с. На практике еще ис­пользуют внесистемную единицу кюри (Ки): 1 Ки = 3,7 10» ядерных превраще­нии за 1 с, кратную единицу мегакюри (МКи): 1 МКи = 110 б Ки, и дольные

е ° и ?Щ%Г мтликю Р и (t Ku ): 1мКи = 1 10

3 Ки ‘> микрокюри (мкКи): 1 мкКи = , °Z *»>’? анокю Р и (*&)’• 1нКи = 1 10

> Ки = 37 ядерных превращений за J с. Нетрудно подсчитать, что 1 Бк равен 0,027 нКи.

Характеристику поля излучения получают расчетным путем (по табли­цам) или с помощью измерительных приборов. Их приемной частью — де-

текторами — служат ионизационные камеры, газоразрядные и сцинтилля-ционные счетчики, полупроводниковые кристаллы или химические систе­мы. Однако решающее значение для оценки возможного биологического действия излучения имеет характеристика его поглощения * тканях. Вели­чина энергии, поглощенной в единице массы облучаемого вещества, называется дозой, а та же величина, отнесенная к единице времени,— мощностью дозы излучения.

Поглощенная доза (Д) — основная дозиметрическая единица. Она равна отношению средней энергии, переданной ионизирующим излу­чением веществу в элементарном объеме, к массе вещества в этом объеме. Единицей поглощенной дозы в СИ является грей (Гр): 1 Гр т I Дж/кг. Поглощенную дозу определяют расчетным путем (используя для этой цели компьютеры и математические программы) или посред­ством введения миниатюрных датчиков излучения в облучаемые ткани и полости тела.

Читайте также: Где выпускают ткани в россии

При рентгенологической и радионуклидной диагностике, а также при терапевтическом облучении больного поглощенная энергия в его теле всегда распределена неравномерно, поэтому для более точной характерис­тики дозного поля введены дополнительные величины. Это, во-первых, интегральная доза — общее количество энергии, поглощенной в организ­ме человека; во-вторых,— гонадная, костномозговая дозы и доза в «кри­тическом органе». Как показывают эти термины, речь идет о дозах энер­гии, поглощенной в половых органах, костном мозге и в органе, который подвергается наиболее сильному облучению (при радио нуклид ной диа­гностике — это орган, в котором создается наиболее высокая концентра­ция радионуклида).

— Никак не могу найти себе помощника,— пожаловал­ся однажды Эдисон Эйнштейну.— Каждый день захо­дят молодые люди, но ни один не подходит.

— А как Вы определяете их пригодность? — поинтере­совался Эйнштейн.

Эдисон показал ему листок с вопросами:

— Кто на них ответит, тоти станет моим помощником. «Сколько миль от Нью-Йорка до Чикаго?» — прочел Эйнштейн и ответил: «Нужно заглянуть в железнодо­рожный справочник».— «Из чего делают нержавеющую сталь?» — «Об этом можно узнать в справочнике по ме­талловедению. ». Пробежав глазами остальные во­просы, Эйнштейн сказал:

— Не дожидаясь отказа, свою кандидатуру снимаю сам.

«Сказка — ложь, но в ней намек. ». Читатель, надеем­ся, сам поймет и не будет увлекаться зазубриванием ряда справочных материалов, приведенных в учеб­нике.

Строение электрон-транспортной цепи митохондрий

Еще в начале прошлого века было установлено, что ткани высших растений, лишенные кислорода, находясь в атмосфере чистого азота или водорода, продолжают выделять СО₂. Такое дыхание было названо интрамолекулярным (внутримолекуляр­ным) исходя из предположения, что оно осуществляется за счет кислорода самого субстрата. Позднее было показано, что этот тип дыхания, как и нормальный, связан с участием дегидрирующих ферментов, а также коферментов, переносчиков фосфатных групп и т.д.

В соответствии с современными представлениями процесс дыхания состоит из двух этапов. В ходе первого этапа, которому кислород не нужен, дыхательный субстрат, например глюкоза, распадается до ПВК, которая в ходе второго этапа может окис­ляться в присутствии О₂ до СО₂ и воды. Если же процесс пре­вращения ПВК осуществляется в анаэробных условиях, протека­ет брожение с образованием СО₂.

Л. Пастер первый, кто показал, что брожение есть про­явление жизнедеятельности дрожжей, необходимое для поддер­жания их существования в бескислородной среде. Распад и окис­ление углеводов до стадии ПВК совершаются тождественными путями как в процессе брожения, так и аэробного дыхания. В этом заключается генетическая связь этих процессов. Вместе с тем химизм брожения более простой, чем химизм нормального кислородного дыхания. При брожении происходит лишь расщепление дыхательного материала, тогда как при дыхании идет рас­щепление, связанное с окислением. Так, при спиртовом броже­нии организмы, сбраживающие углеводы (дрожжевые клетки), обладают активной в анаэробных условиях декарбоксилазой ПВК. Под действием этого фермента от ПВК отщепляется СО₂ и образуется уксусный альдегид, выступающий в качестве акцеп­тора водорода от восстановленного НАД.

При молочнокислом брожении, осуществляемом молочнокис­лыми бактериями, ПВК не декарбоксилируется, а непосредст­венно восстанавливается с участием специфического фермента лактатдегидрогеназы. Донором водорода для этой реакции явля­ется восстановленный НАД.

Этот тип брожения часто встречается в клубнях картофеля, корнеплодах моркови и свеклы, прорастающих семенах. Если ПВК подвергается окислительному декарбоксилированию, обра­зуется уксусная кислота.

Уксусная кислота путем конденсации превращается в ацетоуксусную, которая, восстанавливаясь, дает масляную кислоту.

Указанные реакции представляют собой возможные химичес­кие пути превращения ПВК в анаэробных условиях. Однако в ходе брожения высвобождается мало энергии, поскольку конеч­ные продукты реакций обладают большим запасом нереализованной химической энергии. Так, 1 моль глюкозы со свободной энергией 2872,14 кДж высвобождает энергию при спиртовом брожении 118,07, при молочнокислом — около 41,87, при маслянокислом — около 62,80 кДж. Таким образом, энергетическая эффективность брожения довольно низкая.

Анаэробный и аэробный пути превращения дыхательного суб­страта являются двумя сторонами единого дыхательного процес­са. В отсутствие кислорода основным источником энергии в клетке служат гликолиз и брожение, а в аэробных условиях — окислительное расщепление дыхательных субстратов. О связи процессов брожения и дыхания свидетельствует также то, что в растениях выявлены те же промежуточные продукты и фермен­ты, что и при спиртовом брожении, даже в тканях растений, нормально снабжающихся кислородом.

Читайте также: Плюсы минусы тканей для постельного белья

Электронтранспортная цепь митохондрий.В рассмотренных ре­акциях цикла Кребса и при гликолизе молекулярный кислород не участвует. Потребность в кислороде возникает при окислении восстановленных переносчиков НАД-Н и ФАДН₂, в которых за­ключена значительная энергия. Процесс высвобождения энер­гии, осуществляемый постепенно, заключается в передаче элек­тронов от НАД-Н и ФАДН₂ по ЭТЦ митохондрий на свободный кислород, который, таким образом, служит терминальным акцептором электронов. Таким образом, ЭТЦ митохондрий (как и тилакоидов) выполняет функцию окислительно-восстановительной Н + -помпы.

ЭТЦ растений состоит из четырех мультибелковых комплексов и двух небольших компонентов — убихинона и цитохрома с, расположенных как на внутренней мембра­не митохондрий, так и внутри нее. Комплексы I, III и IV пред­ставляют собой пункты сопряжения транспорта электронов с фосфорилированием. Компоненты дыхательной цепи (перенос­чики электронов) в определенной мере мобильны, поскольку они как бы представляют собой составную часть жидкого липидного бислоя и, по данным Б. Чанса, расположены в определенном порядке.

Компоненты электронтранспортной цепи митохондрий растений

Комплекс	Расположение	Состав	Характеристика	Функции комплекса
I	Пересекает мембрану	НАД-Н ФМН FeSN1 FeSN2 FeSN3	Никотинамидадениндинуклеотид восстановленный Флавинмононуклеотид – кофермент дегидрогеназы, окисляющей эндогенный НАД-Н Железосерные белки (центры)	Осуществляет перенос электронов от НАД-Н к убихинону Q. Его субстратом служат молекулы внутримитохондриального НАД-Н, восстанавливающегося в ЦТК. При встраивании в фосфолипидную мембрану этот комплекс функционирует как протонная помпа
II	ФАД FeSS1 FeSS2 FeSS3	Флавинадениндинуклеотид – кофермент сукцинатдегидрогеназы Железосерные белки 2Fe2S и 4Fe4S-типа	Катализирует окисление сукцината убизиноном. Эту функцию осуществляет ФАД-зависимая сукцинат:убихинон-оксидоредуктаза, в состав которой входят три железосерных центра
Q	Убихинон – липидорастворимый одно- и двухэлектронный переносчик
III	Пересекает мембрану	b556 b560 c1 FeSR	Цитохромы – гемпротеины, в которых гем связан с белком нековалентно Цитохром с552 – гемпротеин, гем ковалентно связан с белком Железосерный белок Риске (2Fe2S)	Переносит электроны от восстановленного убихинона к цитохрому с, т.е. функционирует как убихинол:цитохром с-оксидоредуктаза. По структуре и функциям этот комплекс сходен с цитохромным комплексом b6 – f тилакоидов хлоропластов. В присутствии убихинона этот комплекс осуществляет активный трансмембранный перенос протонов.
C	На наружной стороне внутренней мембраны	Цитохром с550 – гемпротеин, гем ковалентно связан с белком, водорастворим
IV	Пересекает мембрану	a CuA a3 CuB O2, H2О	Цитохром а – гемпротеин, в котором гем нековалентно связан с белком Атом меди, функционирующий с цит.а как редокс-компонент комплекса Цитохром а3 – гемпротеин, способен взаимодействовать с кислородом Атом меди меди, функционирующий с цит.а3 при образовании комплекса с кислородом 1/2О2 + 2Н + + 2е — ↔ Н2О	Терминальный комплекс, переносит электроны от цитохрома с к кислороду. Является цитохром с:кислород-оксидоредуктазой (цитохромоксидазой). Транспорт электронов через комплекс сопряжен с активным трансмембранным транспортом протонов.

Следовательно, ЭТЦ представляет сложное образование, со­стоящее из нескольких десятков белковых молекул и лежащее между метаболитами ЦТК с одной стороны и кислородом воздуха с другой. Белки выполняют в основном структурную функцию, входят в состав сопрягающего фактора, а также явля­ются переносчиками электронов. Простетическими группами белков-переносчиков служит, как отмечалось, наряду с флавином и гемом железо, имеющее переменную валентность и, сле­довательно, легко переходящее из одной формы в другую. На­пример, в гемсодержащих цитохромах поступающие к ним по ЭТЦ электроны восстанавливают железо, переводя его из Fe 3+ в Fe 2+ . Каждый такой переносчик находится на несколько более низком уровне восстановленности, чем его предшественник, и в соответствии с этим содержит меньше энергии. Зная окислительно-восстановительный потен­циал отдельных компонентов ЭТЦ, их можно расположить в порядке его убывания — от -0,32 у дыхательного субстрата до +0,82 у кислорода.

Электроны скатываются с этой «энергетической» горки благо­даря разности потенциалов не сразу, а постепенно, что позволя­ет, во-первых, избежать неэффективного выброса энергии и, во-вторых, связать энергию в форме химических связей АТФ, образуемых из АДФ и Рн. В этом, по существу, и заключается физиологический смысл транспорта электронов.

• Свежие записи
  • Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
  • Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
  • Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
  • Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
  • Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом