Stoffwechselkosten der Änderung der Chiralität von Aminosäuren und Zuckern

Die Außerirdischen in meiner Geschichte haben eine Biochemie, die Aminosäuren und Zucker mit einer Chiralität verwendet, die der des irdischen Lebens entgegengesetzt ist.

Die Außerirdischen haben auch Naniten, die in der Lage sind, die Chiralität von Aminosäuren und Zuckern, die auf der Erde gefunden werden, in die ihrer eigenen Biochemie und wieder zurück zu ändern, so dass die Außerirdischen terrestrische Nahrung verdauen können und keine terrestrischen Lebensformen vergiften, die den Außerirdischen begegnen könnten ' Körperausscheidungen.

Das wirft dann die Frage auf: Wie hoch sind die minimalen Nettoenergiekosten, um diese Umwandlung von Aminosäuren und Zuckern in Moleküle mit entgegengesetzter Chiralität durchzuführen?

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Die Naniten werden an den Dingen arbeiten, die die Außerirdischen essen, bevor sie verdaut werden, und Nahrung mit unserer Chiralität in ihre Chiralität umwandeln. Alles, was unverdaut bleibt, hat seine Chiralität zurückverändert, bevor es ausgeschieden wird, so dass außerirdische Fäkalien mit entgegengesetzter Chiralität lokale terrestrische Lebensformen nicht vergiften. Die Naniten versuchen nicht, die Chiralität von irgendetwas zu ändern, das Teil von irgendetwas Lebendem ist.

@VogonPoet Welches Genom? Ich spreche hier nicht von Nukleinsäuren, nur Aminosäuren und Zucker in den Dingen, die der Außerirdische isst, bevor sie verdaut werden, und wieder zurück, bevor sie ausgeschieden werden.
OK habe es. Die Antwort ist mehr als nur Wortspiel beabsichtigt. Es bricht Bindungen und baut dann Bindungen auf; Das ist eine Netto-Null aus einer chemischen Ausgleichsgleichung, aber nicht aus der Perspektive des Gehaltsschecks des Nanobots ... Lassen Sie mich hinzufügen: Die Umkehrung der Chiralität an jedem Protein kehrt buchstäblich die meisten molekularen Bindungen um. Es ist eine Berechnung pro Protein.
@VogonPoet Wenn Sie eine Antwort haben, die keine Netto-Null ist, würde ich sie gerne sehen.
Denken Sie daran, Kot ist nicht nur Nahrung, es sind wir. Es enthält ganze tote Zellen. Diese Zellen enthalten DNA und RNA. Das bedeutet, dass Sie tatsächlich die Chiralität von etwas ändern, das Teil von etwas Lebendem ist, wenn Sie Fäkalien oder Urin verarbeiten, um sie ungiftig zu machen. Aber ich schweife ab. Wenn ich eine Antwort schreiben würde, würde ich es für genau ein Protein tun, und zwar nur für eines, weil jedes anders sein wird. So...
Wenn ich mich zum Beispiel dafür entscheide, einen RNA-Zucker umzukehren, wäre es die Summe der freien Gibbs-Energie jeder einzelnen rechtshändigen Nukleinsäure und ihrer Komponenten. Milliarden von ihnen, nicht wahr? Ich gehe mit großer Zuversicht davon aus, dass, wenn Sie einen rechtshändigen außerirdischen Scheißhaufen entgiften wollten, das verantwortliche Organ wie ein thermonuklearer Reaktor gezündet wird.

Antworten (2)

Keine (oder trivialen) Energiekosten

Delta H der Reaktion

In der Chemie ist deltaHf die Standardbildungsenthalpie – also die Energiemenge, die in den Bindungen eines Moleküls steckt.

Das obige Bild zeigt das Delta H einer Reaktion, das aus der Differenz der Bindungspotentialenergie von Produkten und Reaktanten berechnet wird. Da Ihre chiralen Aminosäurepaare genau dieselben Bindungen enthalten (gespiegelt, aber in denselben Mengen), gibt es keinen Unterschied im deltaHf von Produkten und Reaktanten. Unabhängig von der für diese Reaktion erforderlichen Aktivierungsenergie ist diese Energie eher ein Schwellenwert als eine verbrauchte Menge.

Nebenbei gesagt arbeiten Enzyme daran, die Aktivierungsenergie einer Reaktion zu senken (siehe unten rot gestrichelt). Wenn Ihre Außerirdischen in der Lage sind, Nanobots so zu konstruieren, dass sie ihre makromolekularen Chiralitäten nach Belieben ändern, können Sie darauf wetten, dass sie herausgefunden haben, wie sie diese Aktivierungsenergie auf nahezu Null senken können, wodurch diese Reaktion effektiv mit einer beliebigen Geschwindigkeit abläuft.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Da die Anfangs- und Endmoleküle fast vollkommen identisch sein müssten (nur Spiegelbilder), müsste immer ETWAS Energie investiert werden, aber mit den richtigen Enzymen könnten die Kosten in der Tat recht gering sein. Immer noch +1

Nicht Null, abgesehen davon hängt es wirklich von der thermischen Effizienz / Energiespeicherkapazität Ihrer Naniten ab, Sie müssen einen beträchtlichen Prozentsatz der chemischen Bindungen in jeder Verbindung, die Sie behandeln möchten, brechen und wiederherstellen, es wird Kohlenstoffkettenabschnitte geben, die kann so wie sie ist wiederverwendet werden, aber die Aminosäuren müssen entfaltet werden, dann müssen alle interessanten Teile abgebaut und wieder aufgebaut werden und dann darf die Aminosäure mit ihrer neu umgekehrten chiralen Verdrehung erneut verknicken. Die Proteinketten aufzudrehen, um den Prozess zu starten, und sie während des Prozesses so zu halten, istwird Energie verbrauchen, die Sie nicht zurückbekommen. Das Aufbrechen und Neubilden der Bindungen in den aktiven Bereichen der Aminosäuren könnte hinsichtlich des Energieverbrauchs potenziell nahezu netto Null sein, wobei die freigesetzte Energie des Aufbrechens oder Bildens der Bindung gespeichert und für die Rückreaktion verwendet wird. Die Proteine ​​werden sich neu falten, das wurde wiederholt in Laborexperimenten in vielen verschiedenen Maßstäben gezeigt, das ist ein kinetischer Prozess und wird ein wenig Abwärme an das betreffende Material abgeben; Das wird Ihnen etwas Energie für die Entfaltung geben, aber es gibt immer noch Nettokosten, um die Proteine ​​​​abgewickelt zu halten, während Sie an ihnen arbeiten.

"Lustige" Konsequenz: Wenn Ihre Naniten der Neufaltung im Wege stehen oder einen Proteinabschnitt nicht richtig für die Behandlung aufdrehen, erhalten Sie Proteinstämme, die nicht ganz richtig gefaltet sind .

Hat das OP 100% effiziente Naniten angegeben? Eine Nettoenergieberechnung ist nicht wirklich etwas wert. Geht diese Antwort davon aus, dass die Naniten für jede Bindung, die irgendwie funktioniert, von der Energie der Formation / Dissoziation angetrieben werden? Denn wenn das der Fall ist, wie vermeiden Naniten dann, durch die endothermen Reaktionen eingefroren zu werden? Dies ist eine wirklich chaotische Angelegenheit, die genauso gut sagen kann: "Perpetuum Mobile Nanites". ∴ Ich gewinne.“ Und aus welchem ​​Material machen Sie Naniten-„Klauen“, die ein Atom halten können? Woraus bestehen die Drähte? Die CPU?
@VogonPoet Ein "Nanit" auf dieser Ebene ist einfach eine molekulare Maschine wie ein Protein, aber nicht auf die strukturellen Komponenten der Biochemie beschränkt. Proteine ​​können diese Aufgaben bereits mit Maschinen ausführen, die aus Aminosäuren, Cofaktoren, Zuckern usw. gebaut sind. Ein Nanit könnte leistungsfähiger sein, da sie in der Technik nicht so eingeschränkt wären. Natürlich müssen die Naniten hergestellt und an die entsprechenden Stellen geliefert werden, dürfen nicht zu einer Immunantwort usw. führen, daher gibt es keine PERFEKTE Lösung.
Ja, wie ein Kinesin. Ich weiß, was sie sind, außer dass Dinge, die groß sind, keinen Programmen folgen, sie folgen den Gesetzen der Thermodynamik.
Stoffwechselkosten der Änderung der Chiralität von Aminosäuren und Zuckern
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