Plausibilität des externen ATP-Synthesizers

Batteriebetriebene Synthese

ATP wird gewissermaßen bereits durch Batteriestrom synthetisiert. Tatsächlich wird die ATP-Synthase gelegentlich von Biochemikern als „der kleinste Motor der Welt“ bezeichnet und wird von positiven H+-Ionen angetrieben, die sich über einen Konzentrationsgradienten bewegen. Bild unten, im Wesentlichen dreht sich der violette Ring, wenn H + sich daran vorbeibewegt und ATP im grünen Schirm bildet.

Wenn ich das richtig verstehe, besteht Ihre Idee darin, künstlich einen ATP-Speicher zu erstellen und ihn dann an die Zielzelle (n) zu senden. Dies führt zu Problemen, weil Sie jetzt all das ATP in die Zelle pumpen . Der ATP-Zyklus wird streng durch internes Feedback reguliert. Ein großer Schock-Dump kann den Gluconeogenese-Zyklus auslösen. Dann ist es eine Frage der Rohenergie. Ein Mol ATP ergibt ~7,3 kcal, was sicher großartig klingt . Nur ein Mol Glukose produziert bei der Glykolyse (Erzeugnis im Sinne von Recycling), also der anaeroben Atmung, 2 Mol ATP. Und ATP hat fast die dreifache Masse von Glukose. Sie könnten also besser dran sein, einfach Rohzucker zu injizieren. (Das war ein Witz, tun Sie das nicht. Der Grund wird später erklärt.)

Das hat mich aber auf eine Idee gebracht. Beschleunigung der aeroben Atmung. Wenn Sie implantierte mechanische Mittel verwenden, können Sie das Elektronentransportsystem simulieren und die H+-Ionen in der Matrix überladen, dann können Sie die ATP-Synthese beschleunigen, die auf einem Konzentrationsgradienten von H+-Ionen funktioniert, was ziemlich viel Energie erfordern würde. Dies hat auch zwei zusätzliche Vorteile - erstens benötigt es keinen Sauerstoff, da Sauerstoff die letzte Stufe des ETS ist und Sie es mit mechanischen Mitteln überspringen. Da Sie sich entschieden haben, Ihr gesamtes ATP auf diese Weise zu erhalten, wird Ihr Körper hoffentlich beschließen, die Glykolyse nicht zu beschleunigen. Und das führt zum zweiten Vorteil – keine Bildung von Milchsäure.

Milchsäure

Das ist der wahre Knaller. Wenn es um kurze Energie geht, entstehen Kosten. In roten Muskelzellen sind sie nicht dafür ausgestattet, all die Brenztraubensäure zu verarbeiten, die aus der ununterbrochenen Glykolyse stammt. Es wird also zu Milchsäure. (Außer in wirklichseltener Fall, wo es zu Alkohol wird.) Und das Zeug ist ekelhaft. Früher habe ich es der Muskelermüdung zugeschrieben, was falsch ist (danke an Demigan für den Hinweis), aber was es bewirkt, ist eine Laktatazidose, wenn sich Säure aufbaut. Die Muskeln werden saurer und das führt dazu, dass die Enzyme aufhören zu arbeiten und Ihre Muskeln daran gehindert werden, gut zu arbeiten. Es ist auch schwer wegzuwischen. Lassen Sie uns also Ihre zweite Idee besprechen - ATP-Kassettenanaloga. Warum verwenden Sie das nicht umgekehrt - anstatt Energie zu verbrauchen, um Energie hineinzugeben, verbrauchen Sie die Energie, um die Milchsäure schneller abzulassen, als dies bei normaler Diffusion möglich ist.

Es gibt ein Problem bei all dem, nämlich, dass ich keine Ahnung habe, wie diese Geräte funktionieren werden. Ich weiß viel mehr über Biologie als über Robotik. Ich weiß also, dass diese Tricks – das Beschleunigen des ETS und das Ablassen von Milchsäure – wirklich bei der anaeroben Atmung helfen werden. Ich kann Ihnen auch die groben Formen nennen, die für das biologische Äquivalent benötigt werden. Aber sobald diese Naniten keinen Strom mehr haben, ist es vorbei und ich habe keine Ahnung, wie Sie sie wieder aufladen würden, außer sie einfach auszutauschen und mit neuen aufzufüllen. (Ehrlich gesagt, das Austauschen ist Energieverschwendung, lassen Sie sie einfach abnehmen, wenn sie trocken sind, und überlassen Sie sie dem Abfallsystem des Körpers.)

ETS-Analog:

Es gibt 4 Cytochrome innerhalb des Elektronentransportsystems (I, II, III und IV), die als Membranproteine ​​fungieren. Auch Cyctochrome c, das als Bote zwischen ihnen fungiert. Was in ihnen passiert, ist, dass Elektronen am anderen Ende abgeladen werden (I und II, je nachdem, ob NADH oder FADH2 abgeladen wird), die weitertransportiert werden, bis dieses H+ schließlich von Sauerstoff herausgezogen wird und H2O bildet. Deshalb atmen Sie Sauerstoff ein und Wasserdampf aus. Die Bewegung von Elektronen wiederum ermöglicht es freien H+-Ionen, die Membran zu durchqueren. Ein analoges System hätte viel (und ich meine viel) von Elektronen, im Speicher. Bei Aktivierung würde es diese entlang seiner eigenen Kette freisetzen, die in die Membran eingebaut ist und an seiner eigenen anderen Seite endet, was natürlich weniger negativ ist als dieses Ende. Wenn es dort ankommt, würde das den Transport von H+ gegen den Gradienten ermöglichen. Wenn es fertig ist, löst es sich und stört nicht mehr und ein neues Nano-ETS-Analogon wird eingesetzt. Spülen. Wiederholen.

Wenn Sie über ausreichende Kenntnisse verfügen, natürlich! Es wäre wahrscheinlich kein Gerät, sondern ein Bündel von Zellen, die in Ihren Körper integriert sind, um ATP zu erzeugen.

Aber es könnte einfacher sein, wobei "einfach" hier relativ ist. Derzeit werden unsere Zellen, wenn sie anaerob arbeiten, das Laktat und andere Abfallstoffe in den Blutkreislauf entleeren. Diese wandert dann durch den Körper und wird von der Leber zu nutzbarer Energie verarbeitet, die wieder zurück zu den Muskeln transportiert wird. Aber aufgrund der zufälligen Natur und des langen Prozesses, bis es die Leber erreicht, kann es eine Weile dauern, bis es durch den Körper gepumpt wird. Fügen Sie also anstelle einer Leber eine Reihe von Leberzellen stromabwärts der Muskeln hinzu. Diese Leberzellen wandeln das Laktat und die Abfallstoffe um, die dann von einem für sie spezifischen lokalen Lymphsystem transportiert werden, um das Produkt stromaufwärts zu entsorgen, sodass es sofort zu den Muskeln zurückfließt, die es ursprünglich erzeugt haben.