Plausibilidad del sintetizador ATP externo

Síntesis alimentada por batería

El ATP ya está sintetizado por la energía de la batería. De hecho, los bioquímicos se refieren ocasionalmente a la ATP sintasa como "el motor más pequeño del mundo", y funciona con iones H+ positivos que se mueven a través de un gradiente de concentración. En la imagen de abajo, esencialmente el anillo morado gira a medida que H+ lo pasa y forma ATP en el paraguas verde.

Su idea, si entiendo correctamente, es crear una reserva de ATP artificialmente y luego enviarla a la (s) celda (s) objetivo. Esto genera problemas debido a todo el ATP que ahora está descargando en la celda. El ciclo ATP está estrictamente regulado por retroalimentación interna. Una gran descarga de choque puede desencadenar el ciclo de gluconeogénesis. Entonces es una cuestión de energía bruta. Un mol de ATP da ~7,3 kcal, lo que seguro suena genial. Excepto que un mol de glucosa produce 2 moles de ATP durante la glucólisis (producir en el sentido de reciclaje), que es la respiración anaeróbica. Y ATP tiene casi tres veces la masa de glucosa. Por lo tanto, es mejor que simplemente inyecte azúcar sin refinar. (Eso fue una broma, no lo hagas. La razón se explicará más adelante).

Aunque eso me dio una idea. Aceleración de la respiración aeróbica. Si usa medios mecánicos implantados, puede simular el sistema de transporte de electrones y sobrecargar los iones H+ en la matriz, luego puede acelerar la síntesis de ATP, que funciona en un gradiente de concentración de iones H+, lo que requeriría bastante energía. Esto también tiene dos beneficios adicionales: uno, no requiere oxígeno, ya que el oxígeno es la etapa final del ETS y se lo salta por medios mecánicos. Además, dado que ha decidido obtener todo su ATP de esta manera, es de esperar que su cuerpo decida no acelerar la glucólisis. Y eso lleva al segundo beneficio: no se acumula ácido láctico.

Ácido láctico

Este es el verdadero truco. Cuando se trata de energía breve, hay un costo. En los glóbulos rojos, no están equipados para manejar todo ese ácido pirúvico que proviene de la glucólisis continua. Entonces se convierte en ácido láctico. (Excepto en realidadcaso raro en el que se convierte en alcohol.) Y eso es desagradable. Anteriormente lo atribuí a la fatiga muscular, lo cual es falso (gracias a Demigan por señalarlo) pero lo que sí hace es darte acidosis láctica, ya que el ácido se acumula. Los músculos se vuelven más ácidos y eso hace que las enzimas dejen de funcionar y que tus músculos dejen de funcionar bien. También es difícil de quitar. Así que hablemos de su segunda idea: análogos de casete de ATP. ¿Por qué no usa eso a la inversa? En lugar de gastar energía para poner energía, gaste la energía para drenar el ácido láctico más rápido de lo que puede hacerlo la difusión normal.

Hay un problema con todo esto, a saber, no tengo idea de cómo funcionarán estos dispositivos. Sé mucho más de biología que de robótica. Así que sé que estos trucos: acelerar el ETS y drenar el ácido láctico realmente ayudarán a la respiración anaeróbica. También puedo decirles las formas aproximadas necesarias para el equivalente biológico. Pero una vez que estos nanites se quedan sin energía, se acabó y no tengo idea de cómo recargarlos, salvo simplemente cambiarlos y reponerlos con otros nuevos. (Honestamente, cambiarlos es una pérdida de energía, solo haz que se separen cuando se sequen y deja que el sistema de desechos del cuerpo los maneje).

ETS analógico:

Hay 4 citocromos dentro del sistema de transporte de electrones (I, II, III y IV) que actúan como proteínas de membrana. También el Citocromo c, que actúa como mensajero entre ellos. Lo que sucede dentro de ellos es que los electrones se descargan en el otro extremo (I y II, dependiendo de si se descarga NADH o FADH2), que se transportan hasta que el H+ eventualmente es extraído por el oxígeno y forma H2O. Por eso inhalas oxígeno y exhalas vapor de agua. El movimiento de los electrones, a su vez, permite que los iones H+ libres atraviesen la membrana. Un sistema analógico tendría mucho (y quiero decir mucho) de electrones, en almacenamiento. Cuando se activa, los libera a lo largo de su propia cadena integrada en la membrana y termina en su propio lado lejano que, por supuesto, es menos negativo que ese extremo. Cuando llegue allí, eso permitiría el transporte de H+ contra el gradiente. Cuando termina, se separa y ya no interfiere y se coloca en su lugar una nueva ranura analógica nano-ETS. Enjuagar. Repetir.

Si tienes suficiente conocimiento entonces por supuesto! Es probable que no sea un dispositivo, sino más bien un grupo de células integradas en su cuerpo para crear ATP.

Pero podría ser más simple, "simple" siendo relativo aquí. Actualmente, cuando nuestras células funcionan de forma anaeróbica, descargan el lactato y otros desechos en el torrente sanguíneo. Esto luego se moverá a través del cuerpo y será procesado por el hígado en energía utilizable que será transportada nuevamente a los músculos. Pero debido a la naturaleza aleatoria y al largo proceso de bombeo por todo el cuerpo hasta que llega al hígado, puede llevar un tiempo. Entonces, en lugar de un hígado, agregue una serie de células hepáticas aguas abajo de los músculos. Estas células hepáticas transforman el lactato y los desechos que luego son transportados por un sistema linfático local específico para ellos para descargar el producto aguas arriba para que fluya inmediatamente de regreso a los músculos que lo crearon originalmente.