http://lechebnaya-glina.ru » Материя организма

В историческом развитии биологии первой по времени моделью живой клетки была её протоплазменная модель

Автор: lenka   Май 7, 2015 Нет комментариев

Один из крупнейших современных биофизиков и принципиальный противник мембранной теории клетки Г. Линг [3] относит эту ситуацию исключительно к её историческим корням. Он пишет: «Первым физиологам клетки неизбежно пришлось строить свои представления на неверных посылках. К тому времени, когда появились верные физикохимические идеи, ложные успели уже пустить глубокие корни в сознание ученых, оказались вписанными в учебники и через них заражали видимостью истины новые и новые поколения исследователей». Он же считает, что трактовка большой части функций клеточных органелл в значительной степени является предметом догадок и даже вымысла (научными легендами). Такого рода мнения, основанные к тому же (у Линга) на экспериментальных данных, стимулируют биофизику к новому рассмотрению принципов отвергнутой ранее протоплазменной модели клетки[82].
В историческом развитии биологии первой по времени моделью живой клетки была её протоплазменная модель, которая появилась раньше мембранной. Экспериментальный базис протоплазменной модели основан на том, что протоплазма (цитоплазма) у эукариотических клеток составляет более 50 % клетки и представляет собой водный гель из многочисленных растворимых химических компонент клетки: ДНК и РНК, всевозможных белков, аминокислот, сахаров, различных метаболитов и коферментов, неорганических молекул и ионов. Именно в цитоплазме протекает большинство процессов деградации питательных веществ и синтеза структурных компонент клетки, а также почти весь промежуточный метаболизм.
Протоплазменная версия клетки, будучи существенно более близкой к сути процессов, протекающих в реальной клетке, является в то же время и гораздо более сложной как для теоретического описания, так и для экспериментального подтверждения. Действительно, мембранная версия клетки, будучи чисто биохимической и линейной, легко согласуется с принципами редукционизма, который предполагает правильным изучение и строения, и физиологии клетки путем изучения строения и функций ее органелл и отдельных биополимеров, с последующим суммированием полученных результатов и приписыванием их клетке в целом. В протоплазменной версии клетки исследователям пришлось сразу же рассматривать кроме тех же биохимических процессов еще и взаимодействие биомолекул с водой в «связанном» состоянии, их взаимодействие «через воду», т. е. процессы сугубо нелинейные. Нелинейные подходы в середине прошлого века не только в биологии, но даже и в физике были ещё в зачаточном состоянии. А потому сторонники протоплазменной версии, будучи, как и все биофизики, приверженцами линейности и редукционизма, пытались строить модель физиологических процессов в клетке, хоть

на новых идеях, но старыми методами, т. е. попрежнему «линеаризуя» её функционирование. Вследствие этого даже между принципатами «протоплазменных» взглядов не наблюдается согласия по вопросу о том, в каком же состоянии находится в клетке «связанная» вода.

настоящее время очевидно, что вопрос о реально протекающих в клетке процессах можно решить только с позиций нелинейности, объективно описывающей самоорганизацию воднополимерной системы, но такое решение в биофизике никогда не предлагалось и не рассматривалось. Данные экспериментов, выдвигаемых в поддержку протоплазменной теории, с этой точки зрения также никогда не рассматривались, а потому они для биологии в целом представлялись неубедительными. Действительно, не представляя себе разницы между живой и мёртвой материей, сторонники протоплазменной версии вынуждены были считаться с экспериментальными результатами, получаемыми на мёртвых клетках, где вода, как будет показано далее, заведомо теряет свою структурированность, и её участие в биохимическом процессе, действительно, близко к простому растворителю.

Конечно же, глубоко научное содержание имеется как в мембранных, так и в протоплазменных представлениях о строении клетки. Однако и та, и другая модель, хоть и относятся к предмету биофизики, в реальности остаются чисто биохимическими, и, даже пользуясь (иногда) термином «живая материя», авторы биофизических работ не вкладывают в него физических представлений о материи так, как её трактует современная квантовая физика. Молекулярной биологии ещё предстоит создать для клетки единую модель, достоверно интерпретирующую её физиологические функции, но для этого вначале должна быть установлена физическая составляющая тех процессов, которые сейчас рассматриваются только как биохимические. До настоящего времени создание такой модели тормозилось лишь отсутствием знаний об истинном механизме функционирования материи живой системы.
Всё вышесказанное можно обобщить следующим образом.

В основе современных, общепринятых в биофизике представлений о строении и функционировании клетки лежит биохимическая модель, в которой все физиологические процессы рассматриваются только как следствия взаимодействия молекул в цитоплазме клетки. Биохимический взгляд на функционирование клетки нашёл своё выражение в её модели, получившей название «мембранная», и именно положение о главенстве клеточных мембран в жизненных процессах клетки определяет современные представления о её физиологии. В мембранной модели практически не рассматривается какаялибо роль воды, кроме гидратации биополимеров, причём опятьтаки только с точки зрения влияния воды на их вторичную структуру. Многочисленные, отличные от химического механизмы, описывающие биологическую роль воды в живой клетке, предлагались при обосновании её протоплазменной модели ещё в прошлом веке. Однако победа «мембранной» версии клетки в мировой биологии ознаменовалась не только тем, что работы «протоплазменного» направления были забыты, но и тем, что они были, по существу, изгнаны из современной биологии, и вместе с ними на долгие годы были забыты и сопутствующие работы, посвящённые воде в биологических системах. Более того, в конце прошлого века во всем мире работы, относящиеся к «не химической» роли воды, были отнесены к «ложной» биофизике [83], что, естественно, практически остановило исследования в этом направлении.

В мембранной модели практически игнорируются все процессы, связанные с энергетикой клетки. Эти процессы, которые А. СентДьерди назвал «биоэнергетикой» и которые были созвучны, по В. Энгельгардту, механизмам, «посредством которых осуществляются промежуточные этапы энергетических превращений» в живых клетках, всегда исследовались весьма формально, и используемые физические модели передачи энергии внутри клетки не проверялись на соответствие законам физики. И хотя уже более 30 лет тому назад (!)16 решение задачи о движении энергии по цепям биополимера было найдено А. С. Давыдовым, в современных учебниках биофизики продолжают приводить механизмы «электронной схемы жизни», несмотря на то, что эти механизмы противоречат представлениям физики.
Таким образом, глубоко внедрённые в существующую биофизику представления о живой материи только как о вещественной среде, состоящей из биомолекул, свойства которой определяются их взаимодействием, без учета второй вещественной среды — водной, а также без рассмотрения движения энергии по обеим вещественным системам клетки и коллективных процессов их самоорганизации под действием этого движения, ведёт в результате к принципиальной ошибке в поисках к конечной цели биофизики — пониманию механизма функционирования материи живого организма.
Но «переплетение известного и неизвестного указывает на то, что нам нехватает какойто весьма существенной информации» — пишет А. СентДьерди. Такой «существенной информацией», повидимому, является информация об особых, отобранных эволюцией свойствах структур биополимеров живых систем, до настоящего времени полностью игнорируемая биофизикой даже несмотря на то, что эта роль рассматривается и изучается в параллельно развивающейся биоматематике.

1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (Еще не оценили)
Загрузка...

Выразить свое мнение:

Копирование и использование материалов сайта разрешено только при наличии прямой ссылки на источник.
Голубая глина и белая для масок для лица и волос. Фитотерапия и спирулина