Альтернативные элементы для транспорта кислорода в чужой крови

Нитрат натрия:

Нитрат натрия:

Ваши инопланетяне используют нитратно-нитритную часть в качестве переносчика кислорода. Переход между формами катализируется ферментативно, чтобы отводить кислород там, где это необходимо, и собирать его в легких. Никаких металлов.

Кобоглобин является одним из основных белков, не содержащих железа и меди, которые могут использоваться для транспорта кислорода. Впервые он был синтезирован людьми в 1970 году, когда железо было намеренно заменено кобальтом в гемоглобиноподобном белке. Также похоже , что об этом уже говорили на Worldbuilding . Чтобы существо эволюционировало для использования кобоглобина, вам нужна среда, которая . . .

• является относительно теплым.
• имеет более высокую концентрацию кислорода.

Кобоглобин менее эффективен, чем гемоглобин, поэтому вы, вероятно, не увидите его естественного образования на планете, если только железа не будет в дефиците, а кобальта будет гораздо больше, чем на Земле.

К сожалению, мне пришлось исключить ряд более многообещающих гемоглобиноподобных белков-переносчиков кислорода, потому что они содержат железо или медь (заметим также, что некоторые просто не так эффективны, как гемоглобин):

• Миоглобин , который содержит железо и находится в мышцах.
• Хлорокруорин , содержащий железо, содержится в ряде червей.
• Гемоцианин , очень часто встречающийся у ряда моллюсков, но содержащий медь.
• Леггемоглобин , содержащий железо и встречающийся на планетах в качестве переносчика кислорода.

Следует отметить, что при определенных условиях белкам приходится обеспечивать только минимальный транспорт кислорода. Даже у людей нормальная плазма крови может переносить некоторое количество кислорода сама по себе, но членам отряда рыб Notothenioidei практически не требуется гемоглобин. Одной из причин этого является то, что вода, в которой они плавают (холодная полярная вода), чрезвычайно богата кислородом, поэтому эффективность переноса кислорода не так важна. Да, кобоглобин хорошо работает в более теплой среде, а не в холодной, но если в вашем мире есть атмосфера, богатая кислородом, скажем, на 50% по массе, тогда, возможно, эффективность будет менее важна.

К счастью, ваши дополнительные спецификации, кажется, соответствуют этим требованиям. Атмосфера с содержанием кислорода 35% почти в два раза богаче кислородом, чем наша собственная, — может быть, недостаточно для того, чтобы организму не требовались молекулы, подобные гемоглобину, но все же достаточно хорошо, чтобы эффективность не была проблемой. Кроме того, учитывая то, что вы сказали, что инопланетяне произошли от водных существ, возможно, их предки были похожи на нототениоидов и имели очень мало гемоглобина (или, здесь, кобоглобина).

На этой странице ксенологии обсуждается этот вопрос, а также отмечается сходство между гемоглобином и хлорофиллом. Основываясь на обсуждении, существует ряд возможностей: магний (Mg), используемый в хлорофилле; Ванадий (V); марганец (Mn); кобальт (Со); Иридий (Ир).

(плюс, конечно, железо (Fe) и медь (Cu), которые вы исключили по своим собственным причинам.)

Известно, что существует несколько белков, которые связывают кислород.

Однако вам не нужно ограничиваться теми, которые, как мы знаем, существуют: при условии, что складчатая структура белка помещает ионы металлов в соответствующее положение для связывания как O ₂ , так и CO ₂ , почти все будет работать (это даже возможно, от химического точки зрения, вообще не использовать ионы металлов).

Таким образом, проблема в основном решается сама собой - просто заявите, что "кровь этих тварей основана на (например) ванадии". Если только вам не нужна явная параллель или тождество с известным земным соединением.

Этот предыдущий ответ дает много разных идей для транспорта кислорода:

Другие цвета крови

Подводя итог, мы обнаружили много различных молекул-переносчиков кислорода из земной биосферы. Причина такого большого количества различных молекул, переносящих кислород, заключается в том, что эта функция немного привередлива.

Насколько хорошо работает конкретная молекула, зависит от температуры и парциального давления кислорода. Вам нужно что-то, что может связывать кислород, но не слишком хорошо. Надеюсь, он не слишком сильно связывается с другими молекулами, которые могут вытеснять кислород (например, гемоглобин связывается с мышьяком и монооксидом углерода, что может вызвать проблемы).

Для температуры человеческого тела при парциальном давлении кислорода на уровне моря гемоглобин является лучшей молекулой, транспортирующей кислород, и может транспортировать более чем в 10 раз больше кислорода, чем некоторые другие транспортные молекулы.

Если условия в вашей среде значительно отличаются, то лучше выбрать одну из других молекул. Если ваши условия не соответствуют тем, которые показаны в таблице ниже, то «изобретенная» молекула может лучше соответствовать вашим потребностям.

В итоге

• Железо - гемеритрин - молекула с плохим переносом кислорода, но ее эффективность не сильно различается в широком диапазоне концентраций кислорода.
• Железо - гемоглобин - хорошо при парциальном давлении > 7%
• Железо - Эритрокруорин - ??
• Иридий - хлоркарбонил-бис(трифенилфосфин)-иридий - хорош при парциальном давлении выше 50% (не так хорош, как гемоглобин)
• Кобальт - кобальтодигистидин - лучшая молекула переноса кислорода <3% парциального давления. Его производительность относительно стабильна при более высоких концентрациях (может быть полезно, если организму необходимо функционировать в различных кислородных средах.
• Кобальт - Кобоглобин - лучшая молекула переноса кислорода в узком диапазоне парциальных давлений (3-7%). Выше этого лучше гемоглобин, ниже лучше кобальтодигистидин.
• Железо - хлорокруорин - лучше всего работает при концентрациях выше 6%, многие другие молекулы работают лучше.
• Медь - гемоцианин - работает лучше при концентрации выше 2%, но лучше, чем большинство других молекул, при очень низких концентрациях и более низких температурах.
• Марганец - Пиннаглобин - Неизвестно

Похоже, железо, медь, кобальт, марганец и иридий — все это возможные варианты. Я предполагаю, что можно было бы использовать и другие связанные элементы.

Более подробную информацию об этих молекулах можно найти по ссылке вверху.