Категория
Биология
Тип
реферат
Страницы
18 стр.
Дата
03.05.2014
Формат файла
.html — Html-документ
Архив
1025437.zip — 13.03 kb
  • biologicheskij-jelektroprivod-bioinformatika_1025437_1.html — 47.05 Kb
  • Readme_docus.me.txt — 125 Bytes
Оцените работу
Хорошо  или  Плохо


Текст работы

1. БИОЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД


В течение последних 10 - 15 лет был раскрыт механизм, с помощью которого одноклеточные бактерии перемещаются в среде обитания [1, 2]. Оказалось, что перемещение осуществляется движителем, напоминающим винт или весло, который приводится во вращение электрическим двигателем. Двигатель создает момент 40 пН?нм = 4?10
-20
Н?м, частота вращения (10
2
с
-1
, соответственно мощность - 4?10
-18
Вт. Объем двигателя имеет порядок 10
-24
м
3
. Отсюда следует, что удельная (на единицу объема) мощность имеет порядок 1 МВт/м
3
. Для сравнения удельная на единицу объема мощность современных электрических машин имеет порядок 10 кВт/ м
3
, т.е. в 100 раз меньший. Удельные на единицу массы мощности - 1 кВт/кг двигателя бактерии и 1 Вт/кг современной электрической машины, т.е. в 1000 раз меньше. КПД электродвигателя бактерии практически 100%.

Очевидны преимущества, которые даст привод с такими характеристиками для макрообъектов.

Принцип электромеханического преобразования энергии представлен на рис.1.



«Биологический электропривод» содержит мембрану с каналами, диаметры которых равны или несколько больше диаметра иона. На внешней и внутренней (по отношению к клетке, которую охватывает мембрана) поверхностях мембраны сосредоточены ионы калия, натрия, водорода, хлора в разной концентрации, так что имеет место разность потенциалов U. Эта мембрана является «статором» привода. «Ротором» является белковая молекула, выступы которой расположены в каналах.

Под действием разности потенциалов ионы без трения перемещаются по каналам, взаимодействуя с выступами «ротора», т.е. давят на него с силой F. Под действием этой силы выступ перемещается со скоростью v. Так происходит преобразование энергии электрического потенциала U в механическую энергию Fvt.

В молекуле - микробе с «ротором» связаны жгутики, выполняющие функции винта, с помощью которого микроб перемещается в жидкой среде. Посредством каналов, способных замыкать накоротко поверхности мембраны, организм микроба управляет разностью потенциалов и тем самым управляет его движением.

Обращают внимание две особенности описанного электромеханического преобразования:

) оно происходит без участия магнитного поля (в отличие от подавляющего большинства «человеческих» электрических машин);



Ваше мнение



CAPTCHA