Біологічна мембрана
Для
пояснення найбільш загальних механізмів функціонування та регулювання живої клітини
пропонується новий принцип - принцип життєвої динаміки чи колонки всіх
фізико-хімічних процесів у ній. Принцип може бути сформульовано таким
чином: "Існування живої клітини неможливо без безперервного,
саморегульованого процесу розпаду і утворення зв'язків самої різної
природи (іонних, ковалентних, водневих, а також іон-дипольних,
орієнтаційних, індукційних, дисперсійних і гідрофобних взаємодій) в
системі біологічних мембран, що включає і мембрани клітинних органел ".
Враховуючи
центральну роль біологічних мембран в регуляції клітинного метаболізму,
життєва динаміка повинна включати всю сукупність процесів виникнення і
розпаду внутрішньо-і міжмолекулярних взаємодій і спричинених ними рухів
молекул, складних молекулярних комплексів і надмолекулярних утворень в живій
клітині. Сюди входять реакції вільнорадикального окислення ліпідів
біологічних мембран, які разом з процесами гідролізу багатих енергією
сполук можуть викликати структурні та конформаційні зміни в мембранах і
приводити до латеральним (в площині мембрани) і трансферальним (перпендикулярно
до неї) автоколивальних рухам структурних компонентів біомембран.
Такі
автоколебательные руху забезпечують трансмембранний транспорт біологічно
важливих речовин і продуктів їх взаємодії із з'єднаннями і іонами з
клітку навколишнього середовища та з метаболітами, що утворюються на обох поверхнях
біомембран, а також синхронізують в часі і просторі функціонування
мембраносвязаних і вільних ферментів, що знаходяться в околомембранном
просторі.
Слід
підкреслити особливе значення автоколивань біологічних мембран для транспорту
молекул, їх асоціатів та іонів. Хиткі ділянки мембран можуть виконувати
при цьому роль своєрідного насосу, в основі дії якого лежить в
середньому спрямоване Вібраційне переміщення частинок під дією в середньому
ненаправленої періодичних сил.
В
цілому, описане вище поєднання процесів може забезпечувати їх
просторово-тимчасову упорядкованість, тобто, організацію живої клітини як
цілісної, відкритої (безперервно обмінюються речовиною, енергією і
інформацією з зовнішнім середовищем), неоднорідної, динамічної системи, яка
саморегулюється і самовідтворюється. У такій системі компартменталізація
відіграє роль важливого фактора регулювання, за допомогою якого здійснюється
координація функцій всіх інших регуляторних систем, включаючи генетичні, і
забезпечується динамічний порядок: все необхідне доставляється в
відповідне місце, у визначений час і в необхідній кількості.
Значення
організації для біологічних систем А.Сент-Дьордь визначив наступним чином:
"Один з основних принципів біології організація; це означає, що дві
системи, складені разом певним чином, утворюють нову одиницю --
систему, властивості якої не адитивний і не можуть бути описані за допомогою властивостей
складових її частин ". Саме освіта і підтримку організації
живої клітини, як цілісної, відкритої, неоднорідної, динамічної системи,
здатної до саморегуляції і самовідтворення, являє собою
фундаментальна відмінність життєвої динаміки від будь-якої іншої сукупності
фізико-хімічних процесів. У ході еволюції від одноклітинних до багатоклітинних
організмам зі спеціалізацією клітинних функцій динаміка окремих клітин
визначила (і в цьому пояснення терміну "життєва") динаміку поведінки
утворень більш високих рівнів - тканин, органів і цілісних організмів, як
відкритих цілісних систем ієрархічної будови. При цьому найважливішим сполучною
ланкою в динаміці всіх систем організму є процеси, які протікають на
плазматичної мембрани, яка відділяє клітку від зовнішнього середовища. За словами
Т. Уотермена: "Властивості плазматичної мембрани лежать в основі
специфічного потоку речовин і енергії в організм і з нього, а, отже,
і в основі характеристик організму, як відкритої системи ". При такому
підході генному апарату клітини неминуче залишається роль фактора стабільності
при її самовідтворення та функціонуванні або, кажучи іншими словами, роль
нот, за яким виповнюється "музика життя", характерна для даного
організму. Слід особливо підкреслити, що такий радикальний перегляд
взаємовідносин у системі "ядро-цитоплазма" на користь верховенства
цитоплазми не суперечить законам сучасної генетики, оскільки стосується
лише механізмів експресії генів у клітинах вищих організмів і багато в чому
поглиблює уявлення цілісної картини живого. Принцип життєвої динаміки
можна розглядати як сучасний, конкретизований для живих клітин, з
урахуванням особливостей їх складу та просторової будови, варіант основного
принципу термодинамічного пояснення функціонування живих систем - принципу
сталого нерівноваги, сформульованого ЕС Бауером. У розробці цього
варіанту використаний концептуальний апарат термодинаміки сильно нерівноважних
складних відкритих динамічних систем, а також синергетики - науки про
самоорганізації таких систем. Безперервні фізико-хімічні зміни молекул у
процесах життєвої динаміки призводять до зміни їх дипольних моментів і, як
наслідок, до нерівноважної поляризації структурних компонентів мембранної
системи клітин (діелектриків по своїй фізичній природі). Це може
обумовлювати так званий "біоелектретний ефект", який
проявляється у вигляді електростатичних мікрополей живих клітин. Генеруються
таким чином поля достатні за своєю величиною для того, щоб впливати на свою
чергу на протікання процесів життєвої динаміки. В результаті виникає
єдиний комплекс взаємопов'язаних змін хімічного та електричного
стану речовини, що утворює живу клітину, так що вплив на одну з
складових комплексу неминуче призводить до розбудови інших складових, а
отже, і комплексу в цілому.
Відомо,
що життя виникла, еволюціонувала до вищих її форм і існує в умовах
геомагнітного поля Землі, яке складається з постійної і змінної (менше
двох відсотків від першого) компонент і зазнає безперестанні зміни,
обумовлені процесами, що відбуваються на Сонці, в міжпланетному просторі і
в атмосфері Землі. Зменшеною моделлю геомагнітного поля Землі в Тибету і
китайській медицині прийнято розглядати електромагнітне поле організму
людини. Збіг характеристик цих полів є ідеальним для
нормального, здорового функціонування організму. Тому роль
електромагнітних полів в життєдіяльності живих організмів важко переоцінити.
Все ж таки в останні роки стає все більш очевидним, що властивості
вищезгаданих полів не дозволяють описати цілий ряд феноменів, характерних для
живих організмів, таких як біополе, ясновидіння, телепатія і ін Об'єктом
теоретичних та експериментальних досліджень у цьому напрямку стали так
звані торсіонні (або спінорние, аксіальні, формові) поля, які, як
стало ясно зараз, є неодмінними, раніше не помічаються супутниками будь-яких
електромагнітних випромінювань. Торсіонні поля являють собою найпростіші
вакуумні обурення. До створення їх здатні всі матеріальні тіла живої та
неживої природи. Однак у звичайних умовах ці поля досить слабкі і тому
практично не виявляються. Все ж таки за допомогою певних тел або пристроїв
певної геометричної форми, здатних до деформації плоскої геометрії
фізичного вакууму, можна досягти генерації торсіонних полів великий
напруженості, які можна зареєструвати за допомогою лабораторних пристроїв
або індикаторів. Найпростішим прикладом генератора торсіонних полів може служити
таке широко відоме пристрій пористого будови, як звичайне борошняне сито,
здатність якого знімати головний біль (навіть в разі струсу мозку) при
розміщенні його певним чином поруч з головою хворого відома в
народній медицині досить давно. Такі ж властивості мають порожні медові
соти, для яких також характерна ячеистая структура. Це явище отримало
назву ефекту порожнинних структур. Можна припускати, що всі живі
істоти, які є утвореннями з динамічних осередків - живих клітин --
здатні до подібного ефекту, який, однак, повинен бути у них більше
вираженим через що протікають в клітинах процесів життєдіяльності. Ще одним
прикладом генератора торсіонних полів, але вже іншої будівлі, є
єгипетські піраміди. Як нещодавно було показано в роботах відомого фахівця
в області торсіонних полів А. Є. Акімова, стародавні єгиптяни використовували
здатність лівих торсіонних полів (ці поля поділяються на ліві і праві по
орієнтації спинів частинок, які їх утворюють) гальмувати хід біохімічних
процесів. Для муміфікації померлих вони розміщували їх тіла в точках максимальної
напруженості торсіонних полів. Справа єгипетських жерців було пізніше продовжено
як вченими та інженерами, так і обдарованими аматорами. Однак, в останні
десятиліття спроби створення генераторів торсіонних полів придбали характерний
для діяльності творців пірамід ореол таємничості, а потім і
секретності, коли стало ясно, що за допомогою таких пристроїв можна впливати на
процеси життєдіяльності живих організмів, на психіку і поведінку людей, то
Тобто, мова йде про так званих психотронних генераторах та інших
різновидах небаченого раніше зброї дистанційної дії. Як стверджує
автор однієї з перших монографій з теорії фізичного вакууму та природі
торсіонних полів Г. І. Шипов, ці поля, що генеруються матеріальними об'єктами,
можуть активно взаємодіяти з фізичними та емоційними структурами організму
людини і в основі мислення людини лежить, перш за все, генерація і
сприйняття первинних торсіонних полів, які мають, щонайменше, три
необхідні для цього унікальні властивості:
здатність
переносити інформацію без переносу енергії;
швидкість
розповсюдження, що перевищує швидкість світла в 1 млн. разів;
висока
проникаюча здатність.
Незважаючи
на неповноту викладених даних є всі підстави припускати, що
торсіонні поля є найважливішим фактором найбільш швидкого обміну
інформацією між клітинами і тканинами, який забезпечує рефлекторну
гармонійність організму і синхронізацію процесів в ньому, а також невидиму мережу
комунікації між організмами і їх популяціями в ієрархічному пристрої
біосфери Землі. Зовнішніми джерелами вільної енергії для процесів життєвої
динаміки служать сонячне світло (перш за все для рослин і фотосинтезуючих
бактерій) і іонізуюче випромінювання природного радіоактивного фону, геомагнітне
поле Землі і легкі аероіони її атмосфери, що утворюються в результаті іонізації
молекул повітря, а також неокисленого органічні речовини, що надходять в
клітини ззовні і які використовуються в якості первинних джерел енергії,
ферментативні перетворення яких ведуть до утворення багатих енергією
фосфатних сполук - своєрідної енергетичної "валюти" для
задоволення потреб життєдіяльності клітини. Молекулярний кисень,
як зовнішній фактор, що грає особливо важливу (зростаючу в міру переходу до більш
високими сходами еволюції) роль в енергетичному забезпеченні процесів
життєвої динаміки в усіх аеробних організмів. По-перше, кисень служить
кінцевим акцептором електронів у ланцюзі перенесення їх в основному енергопостачальної
процесі живої клітини - процесі окисного фосфорилювання. По-друге, він
виступає активним реагентом в реакціях вільно радикального окислення ліпідів
системи біомембран клітини, завдяки яким змінюється їх конформація і
конформації пов'язаних з ліпідами білків, включаючи і ферменти, і створюється
просторове розташування молекул останніх і їх найближчого мікрооточення,
необхідне для прояву каталітичної активності ферментів.
Значення
молекулярного кисню для процесів життєвої динаміки не обмежується
тільки його участю в забезпеченні живих клітин енергією. Без кисню
неможливий біосинтез і, відповідно, оновлення ним же окислених найважливіших
структурних компонентів біомембран - стеринів і ненасичених жирних кислот,
що входять до складу фосфоліпідів. Необхідність одночасного і узгодженого
здійснення всіх перерахованих функцій визначає особливе, системне значення
молекулярного кисню для диференційованих клітин, як "громадських,
колективних істот ", що утворюють тканини і органи багатоклітинних
організмів. Яскравим і наочним проявом процесів життєвої динаміки,
найбільш вираженим у нормальних і пухлинних клітин організму людини і
тварин, є руху протоплазми, які можна спостерігати за допомогою
світлового мікроскопа. Клітини, як окремі так і в складі тканин, безперервно
змінюють свої обриси, можуть завмирати при роздратуванні, пульсують, утворюючи
впячіванія і виступи і створюючи тим самим, як помітили Г. М. Франк і В. Г.
Астахова, враження безперервного кипіння. Аналогічно ведуть себе також
клітинні органели, і перш за все мітохондрії і ядра живих клітин. Через
обмеженою роздільної здатності світлового мікроскопа докази
безперервного руху мембранних утворень живої клітини можуть бути отримані
лише не прямим шляхом. При цьому, як зазначив Г. М. Франк ще в 1962 році, вперше,
мабуть, яка усвідомила функціональне та регуляторне значення структурної
рухливості для життєдіяльності клітини: "Чим більш тонкий метод з
найбільшою роздільною здатністю ми застосовуємо, тим ширше виявляються
відсутність стабільності клітинних структур і безперервне їх зміна ".
Будь-які дії на живу клітину і зміни в навколишньому її середовищі (які
являють собою сигнали, що несуть інформацію ззовні) призводять до
відповідних змін процесів життєвої динаміки, які компенсують
ці зовнішні впливи. Таким чином забезпечується адекватність
взаємодії клітини, як найпростішої біологічної системи, з її оточенням,
тобто адаптація клітини до умов зовнішнього середовища. Порушення природного
протікання процесів життєвої динаміки ведуть до патологічних змін живий
клітини. У разі тривалості таких порушень під впливом різних
фізичних і хімічних канцерогенних факторів, тривалої гіпоксії клітин,
що виявляються в умовах в'яло протікають, хронічних запальних
процесів, якими є практично всі передракові стану, а також у
випадках біосинтезу аномальних для диференційованої клітини білків в результаті
включення геному онкогенних вірусів в клітинний геном, відбувається
дезорганізація клітини і вимушений перехід її на більш примітивний рівень
організації, характерний для всіх діляться клітин еукаріотів на ранніх етапах
диференціювання, тобто відбувається злоякісне переродження клітини. Єдиної
спільною рисою, що поєднує більше 700 відомих зараз канцерогенних факторів,
абсолютно різних за своєю фізичною і хімічною природою (наприклад,
хімічні канцерогени і іонізуюче випромінювання, онковіруси, фізична травма
і вживлення пластмасових пластинок, вплив геопатогенних зон, на рахунок
впливу яких зараз відносять більше 50% злоякісних пухлин),
є їх дезорганізують вплив на диференційовані клітини. З цих
позицій досить просто пояснюється одна з найскладніших загадок онкології:
"Як під впливом різноманітних за своєю природою факторів постає єдиний
по безлічі своїх ознак процес - злоякісна трансформація
клітин? "Найбільш характерні особливості такої трансформації описані в
опублікованій автором в 1974 році киснево-холестериновий гіпотезі виникнення
раку. Єдиним винятком з принципу життєвої динаміки є анабіоз
у нижчих організмів і багато в чому подібні з ним процеси, що відбуваються при
глибокому охолодженні і поступове відігріванні ізольованих органів, тканин і
окремих клітин, а також цілих організмів. При переході клітини до анабіозу
процеси життєвої динаміки в ній майже повністю припиняються, однак всі її
структурні образовани?? тимчасово залишаються в цілісному, життєздатному
стані, при якому зберігається можливість відновлення нормальної
життєдіяльності при відповідних сприятливих умовах. У всіх же інших
випадках припинення процесів життєвої динаміки неминуче веде до
дезорганізації і загибелі клітини. Все викладене дає підстави зробити висновок, що
принцип життєвої динаміки визначає головна відмінність живого і має, по всій
видимості характер закону, що встановлює єдино можливий шлях переходу
речовини, енергії та інформації в організацію, що розглядається поряд з ними в
Як третій складного компонента матерії і визначається з позицій
кібернетики як різниця між максимальною та поточної невизначеністю
системи. Кажучи іншими словами, організація є мірою дефекту
невизначеності системи по рівнянню:
O
= H 4max 0 - H,
, де
O - організація системи, H 4max 0 - максимальна невизначеність системи, H --
поточна невизначеність системи. Невизначеність системи визначається за
відомою формулою К. Шеннона:
H
= 7 S 0 p 4i 0 log p 4i 0,
, де
p 4i 0 - імовірність перебування системи в i-му стані, n - число станів.
Список літератури
Для
підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://ecosoft.iatp.org.ua/
