«Безжизненный», он составляет одну из основ жизни…
– Начинайте с самого начала, – дружески улыбаясь, советует Смолин.
Ах да – дыхание. Издавна замечено, что есть нечто общее между дыханием и горением: в обоих случаях нужен воздух. Так, может быть, дыхание – то же горение, только медленное? Примерно так ответил на этот вопрос Лавуазье – первый, кто сумел понять сущность дыхания. Но ведь сейчас мы знаем гораздо больше. Многие учёные после Лавуазье – физики, химики, физиологи – занимались проблемой дыхания.
Я машинально открыл лежащую на столе книгу. Повесть. Пробежал несколько строк и рассмеялся. Готовое начало.
В ОБЫЧНЫХ ЗЕМНЫХ УСЛОВИЯХ…
«… Иван Иванович встал, медленно прошёлся по комнате. Взглянул в окно. Достал портсигар, щёлкнул крышкой, закурил. Прилёг. Лежал, вспоминая утренний разговор, думал…»
В действиях неизвестного мне Ивана Ивановича как будто нет ничего необычного. Но у меня особый взгляд. «Встал, прошёлся, взглянул, достал, щёлкнул, закурил, прилёг» – каждое из действий требует усилий, работы. И лежа Иван Иванович совершал работу – думал. Его организм продолжал бы работать, даже если бы он уснул: билось бы сердце, прогоняя кровь, сжимались бы мышцы, трудился бы мозг, осваивая впечатления дня. Правильно сказано: «Покой нам только снится»…
Любая машина, работая, тратит энергию. Виды энергии различны: тепловая, электрическая, химическая. Но принцип: работа – энергия, остается неизменным.
Расход, энергии должен восполняться. В двигателе внутреннего сгорания сжигаются всё новые порции горючего. На гидроэлектростанции падающая вода вращает турбины, механическая энергия переходит в электрическую. В атомном котле тепло рождается в процессе непрерывного распада радиоактивных элементов.
Если внутри человека не смонтирован вечный двигатель, то энергия, которую он тратит, также должна восстанавливаться. Роль топлива в человеческом двигателе выполняют пищевые продукты: мясо, масло, сахар. Или, в переводе на язык химии, – белки, жиры, углеводы. При их окислении выделяется энергия. Она-то и даёт возможность Ивану Ивановичу медленно пройтись по комнате, взглянуть в окно, щелкнуть портсигаром…
Правда, наш двигатель работает несколько иначе (и проще, и сложнее), чем обычные тепловые. Возьмём для сравнения паровую машину. Сгорание угля – химическая реакция соединения углерода и водорода с кислородом. При реакции выделяется теплота – химическая энергия переходит в тепловую. Теплота нагревает воду, превращает её в пар. Пар приводит в движение поршень – тепловая энергия преобразуется в механическую. Итак, прежде чем начать работать, «двигать», химическая энергия проходит через лишнюю ступень – тепловую.
В человеческой машине этой ступени нет. Химическая энергия клеток переходит непосредственно в механическую – вызывает сокращение мышц, возбуждение нервных окончаний, торможение. Процессы, из которых в конечном счёте складывается вся деятельность человека: от удара ногой по мячу до создания научной теории.
Реакции, идущие в организме, многообразны. С энергетической точки зрения особенно важны окислительные реакции – соединение углерода, водорода и других элементов пищи с кислородом. Именно эти реакции дают организму основную часть энергии.
Если спросить шофера, что нужно для нормальной работы двигателя, он сразу ответит: «горючее». Подумав, он назовет ещё смазочное масло, воду. О кислороде он, вероятно, и не вспомнит, хотя кислорода двигатель «съедает» больше, чем бензина и масла. Но воздух ничего не стоит, его расход не учитывается.
А мы учтём. В обычных условиях человек за сутки вдыхает не меньше 12 кубических метров воздуха. И «съедает» примерно 2 кубометра (около 3 килограммов) кислорода. Количество достаточно солидное.
Куда девается этот кислород? В окислении участвуют двое: то, что окисляется, – топливо, и то, что окисляет, – окислитель. Оба они одинаково важны.
Человеческий организм имеет большие запасы «топлива» (хотя бы жира). Но резервов окислителя в нём нет. Поэтому без еды человек может жить около трёх месяцев, а без кислорода лишь несколько минут.
Конструктор, которому поручили бы спроектировать двигатель человека, оказался бы в трудном положении. С одной стороны, необходимо обеспечить герметичность внутренних органов и тканей – преградить доступ к ним посторонних веществ из внешней среды. С другой, нужно обеспечить подачу в двигатель топлива и окислителя, отвод продуктов сгорания – углекислого газа и паров воды.
Не знаю, как решил бы эту задачу конструктор. Природа справилась с ней блестяще.
Особенно тонко и остроумно сконструирован механизм снабжения организма кислородом и отвода продуктов сгорания. Механизм состоит из двух основных узлов: внешнего и внутреннего. Внешний устроен довольно просто и напоминает обычный газопровод (рот, нос, дыхательное горло, трахеи, бронхи). Он соединяет лёгкие с внешней средой, атмосферой, откуда засасывается воздух и куда удаляются продукты сгорания.
Внутренний узел имеет гораздо более сложную и хитрую конструкцию. В лёгких размещены тончайшие пузырьки – альвеолы. Их тут великое множество – около 700 миллионов; общая их площадь колоссальна – почти 90 квадратных метров (для сравнения: площадь поверхности человеческого тела – 2 квадратных метра). Такие размеры выбраны не случайно. Альвеолы – «обменный пункт», в них происходит обмен газами между лёгкими и кровью. Обмен этот должен происходить почти мгновенно, на ходу, – для этого и нужна большая площадь.
Столь же высоким требованиям должен удовлетворять другой участник обмена – кровь. Главная часть крови – эритроциты, красные кровяные тельца. Их количество в крови огромно – около 25 триллионов.
Цепочкой из эритроцитов человека можно трижды обмотать по экватору земной шар. Эритроциты буквально набиты зёрнами гемоглобина – белка, имеющего чрезвычайно сложное молекулярное строение. По самым
скромным предположениям, формула гемоглобина имеет вид – C712 H113 0 N214 O245 S2 Fe.
Кровь – жидкость, и естественно, что кислород в ней растворяется. Однако в сравнительно скромных количествах. В крови (а её у человека около 5 литров) растворяется лишь 0,0165 литра кислорода. За минуту кровь совершает примерно три оборота и, следовательно, может передать тканям только 0,05 литра кислорода. А человек даже во сне потребляет в минуту 0,3 литра, при тяжёлой же работе нужда в кислороде достигает 4–6 литров.
Где же выход? В свойствах гемоглобина. Гемоглобин обладает способностью вступать с кислородом в химическую реакцию. Образуется оксигемоглобин. В таком, связанном, виде кровь переносит основную часть кислорода. Легко соединяясь с кислородом, гемоглобин так же легко отдаёт его клеткам.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57
– Начинайте с самого начала, – дружески улыбаясь, советует Смолин.
Ах да – дыхание. Издавна замечено, что есть нечто общее между дыханием и горением: в обоих случаях нужен воздух. Так, может быть, дыхание – то же горение, только медленное? Примерно так ответил на этот вопрос Лавуазье – первый, кто сумел понять сущность дыхания. Но ведь сейчас мы знаем гораздо больше. Многие учёные после Лавуазье – физики, химики, физиологи – занимались проблемой дыхания.
Я машинально открыл лежащую на столе книгу. Повесть. Пробежал несколько строк и рассмеялся. Готовое начало.
В ОБЫЧНЫХ ЗЕМНЫХ УСЛОВИЯХ…
«… Иван Иванович встал, медленно прошёлся по комнате. Взглянул в окно. Достал портсигар, щёлкнул крышкой, закурил. Прилёг. Лежал, вспоминая утренний разговор, думал…»
В действиях неизвестного мне Ивана Ивановича как будто нет ничего необычного. Но у меня особый взгляд. «Встал, прошёлся, взглянул, достал, щёлкнул, закурил, прилёг» – каждое из действий требует усилий, работы. И лежа Иван Иванович совершал работу – думал. Его организм продолжал бы работать, даже если бы он уснул: билось бы сердце, прогоняя кровь, сжимались бы мышцы, трудился бы мозг, осваивая впечатления дня. Правильно сказано: «Покой нам только снится»…
Любая машина, работая, тратит энергию. Виды энергии различны: тепловая, электрическая, химическая. Но принцип: работа – энергия, остается неизменным.
Расход, энергии должен восполняться. В двигателе внутреннего сгорания сжигаются всё новые порции горючего. На гидроэлектростанции падающая вода вращает турбины, механическая энергия переходит в электрическую. В атомном котле тепло рождается в процессе непрерывного распада радиоактивных элементов.
Если внутри человека не смонтирован вечный двигатель, то энергия, которую он тратит, также должна восстанавливаться. Роль топлива в человеческом двигателе выполняют пищевые продукты: мясо, масло, сахар. Или, в переводе на язык химии, – белки, жиры, углеводы. При их окислении выделяется энергия. Она-то и даёт возможность Ивану Ивановичу медленно пройтись по комнате, взглянуть в окно, щелкнуть портсигаром…
Правда, наш двигатель работает несколько иначе (и проще, и сложнее), чем обычные тепловые. Возьмём для сравнения паровую машину. Сгорание угля – химическая реакция соединения углерода и водорода с кислородом. При реакции выделяется теплота – химическая энергия переходит в тепловую. Теплота нагревает воду, превращает её в пар. Пар приводит в движение поршень – тепловая энергия преобразуется в механическую. Итак, прежде чем начать работать, «двигать», химическая энергия проходит через лишнюю ступень – тепловую.
В человеческой машине этой ступени нет. Химическая энергия клеток переходит непосредственно в механическую – вызывает сокращение мышц, возбуждение нервных окончаний, торможение. Процессы, из которых в конечном счёте складывается вся деятельность человека: от удара ногой по мячу до создания научной теории.
Реакции, идущие в организме, многообразны. С энергетической точки зрения особенно важны окислительные реакции – соединение углерода, водорода и других элементов пищи с кислородом. Именно эти реакции дают организму основную часть энергии.
Если спросить шофера, что нужно для нормальной работы двигателя, он сразу ответит: «горючее». Подумав, он назовет ещё смазочное масло, воду. О кислороде он, вероятно, и не вспомнит, хотя кислорода двигатель «съедает» больше, чем бензина и масла. Но воздух ничего не стоит, его расход не учитывается.
А мы учтём. В обычных условиях человек за сутки вдыхает не меньше 12 кубических метров воздуха. И «съедает» примерно 2 кубометра (около 3 килограммов) кислорода. Количество достаточно солидное.
Куда девается этот кислород? В окислении участвуют двое: то, что окисляется, – топливо, и то, что окисляет, – окислитель. Оба они одинаково важны.
Человеческий организм имеет большие запасы «топлива» (хотя бы жира). Но резервов окислителя в нём нет. Поэтому без еды человек может жить около трёх месяцев, а без кислорода лишь несколько минут.
Конструктор, которому поручили бы спроектировать двигатель человека, оказался бы в трудном положении. С одной стороны, необходимо обеспечить герметичность внутренних органов и тканей – преградить доступ к ним посторонних веществ из внешней среды. С другой, нужно обеспечить подачу в двигатель топлива и окислителя, отвод продуктов сгорания – углекислого газа и паров воды.
Не знаю, как решил бы эту задачу конструктор. Природа справилась с ней блестяще.
Особенно тонко и остроумно сконструирован механизм снабжения организма кислородом и отвода продуктов сгорания. Механизм состоит из двух основных узлов: внешнего и внутреннего. Внешний устроен довольно просто и напоминает обычный газопровод (рот, нос, дыхательное горло, трахеи, бронхи). Он соединяет лёгкие с внешней средой, атмосферой, откуда засасывается воздух и куда удаляются продукты сгорания.
Внутренний узел имеет гораздо более сложную и хитрую конструкцию. В лёгких размещены тончайшие пузырьки – альвеолы. Их тут великое множество – около 700 миллионов; общая их площадь колоссальна – почти 90 квадратных метров (для сравнения: площадь поверхности человеческого тела – 2 квадратных метра). Такие размеры выбраны не случайно. Альвеолы – «обменный пункт», в них происходит обмен газами между лёгкими и кровью. Обмен этот должен происходить почти мгновенно, на ходу, – для этого и нужна большая площадь.
Столь же высоким требованиям должен удовлетворять другой участник обмена – кровь. Главная часть крови – эритроциты, красные кровяные тельца. Их количество в крови огромно – около 25 триллионов.
Цепочкой из эритроцитов человека можно трижды обмотать по экватору земной шар. Эритроциты буквально набиты зёрнами гемоглобина – белка, имеющего чрезвычайно сложное молекулярное строение. По самым
скромным предположениям, формула гемоглобина имеет вид – C712 H113 0 N214 O245 S2 Fe.
Кровь – жидкость, и естественно, что кислород в ней растворяется. Однако в сравнительно скромных количествах. В крови (а её у человека около 5 литров) растворяется лишь 0,0165 литра кислорода. За минуту кровь совершает примерно три оборота и, следовательно, может передать тканям только 0,05 литра кислорода. А человек даже во сне потребляет в минуту 0,3 литра, при тяжёлой же работе нужда в кислороде достигает 4–6 литров.
Где же выход? В свойствах гемоглобина. Гемоглобин обладает способностью вступать с кислородом в химическую реакцию. Образуется оксигемоглобин. В таком, связанном, виде кровь переносит основную часть кислорода. Легко соединяясь с кислородом, гемоглобин так же легко отдаёт его клеткам.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57