Горивната клетка

В живата природа съществуват две основни групи клетки — растителни и животински. Приликите между тях са известни, поради което няма да бъдат изброявани. Между двете групи обаче съществуват принципни разлики в начина, по който работят.

Процесите в растителните клетки протичат самостоятелно за всяка клетка поотделно — няма общ за всички клетки механизъм. При животинската клетка процесите са циклични, вълнови, и техният общ механизъм е биологичният часовник:

• циклите на всички процеси в една клетка съвпадат;
• циклите на всички клетки в един организъм съвпадат.

В процеса на силова обмяна организмът използва няколко вида енергоносители — аденозинтрифосфат (АТФ), мазнини, глюкоза и други. Защо това е необходимо, ще видим по-долу.

Термодинамичният процес не може да се поддържа единствено със синтез и разпад на АТФ в клетката. Синтезът на АТФ има за цел да погълне излишната топлина вътре в клетката и да я охлади. При останалите енергоносители имаме еднопосочен процес на разпад, който предизвиква пряко действие за силова обмяна на веществата.

Чрез този допълнителен разпад на глюкоза и мазнини скоростта на обмяната може да се регулира — получената топлина да е в точно зададено количество.

Ако получената топлина не е достатъчна, процесите на обмяна няма да се проведат; ако топлината е в повече, клетката ще се взриви. Допълнително произведената топлина се изхвърля заедно с веществата навън, а клетъчният синтез на АТФ връща температурата на останалата вътреклетъчна течност в изходна позиция.

Запазването на постоянен клетъчен обем и постоянно вътреклетъчно налягане изисква общият обем вещества, които клетката приема за един сърцев цикъл, да е равен на общия обем вещества, които я напускат за същото време.

Постъпващите вещества се разделят на две групи — такива, които участват в процеси на синтез и разпад, и енергоносители. Само към енергоносителите изискванията са две:

• да имат точен сумарен обем, който е точна част от общия постъпващ обем;
• да съдържат точно количество калории, равно на калориите, които клетката ще употреби в предстоящия сърцев цикъл.

Когато в клетката се синтезират вещества, нужни в друга част на организма, условието за еднаквост на входящия и изходящия обем се постига така: синтезираното вещество, което напуска клетката, е равно по обем на постъпилите отвън съставки. Запазват се обемът на клетката от една страна и обемът на кръвта от друга — с точното равнище на веществата в нея.

Всички енергоносители имат различно топлосъдържание и различен молекулен обем. Точният обем с точното топлосъдържание не може да бъде постигнат от един-единствен енергоносител — клетката приема такова количество глюкоза плюс такова количество мастни киселини, че сумарно да получи точния обем и точните калории.

Да си представим, че енергоносителите работят като една монетарна система — стойността на монетата са калориите, а самата монета е единица тегло. Не съществува монетарна система, в която всички монети имат еднаква стойност. Как да създадем сума от 21 единици с тегло 5, ако всяка монета струва 10? Системата работи лесно само когато в обращение има монети 1, 2, 5 и така нататък.

Тези съотношения не са взаимно заменими — те са задължителна част от задължителен общ обем със задължителна калорична стойност. В единия случай сумата от 21 единици е 4 по 5 + 1 по 1 (тегло 5; единици 21), а в другия — 2 по 10 + 1 по 1 (тегло 3; единици 21).