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

энергия, по определению, может проявляться во многих, весьма различных, форма

Автор: lenka   Май 7, 2015 Нет комментариев

В сердце биофизики, т. е. в её важнейшей части — в биоэнергетике сохраняется главная «интрига» живых систем. Именно здесь проходит разрыв между стройностью биохимической концепции процессов в живом и неспособностью в рамках этой концепции ответить на такой, казалось бы, простой вопрос, который «быстрая» миграция энергии задает биохимии. И если эффект «миграции энергии» еще можно было бы просто проигнорировать, то отнестись также к тесно связанным с ним вопросам внутреннего управления биохимическими процессами в клетке уже невозможно. In vitro химия уже научилась управлять химическими реакциями, их последовательностью и скоростью [97], но эти знания ничего не дают ей в отношении тех же процессов in vivo.
Действительно, что же, т. е. какие молекулярные системы или процессы обеспечивают в пространстве и во времени ту высочайшую точность, скорость, координированность и эффективность межмолекулярных физикохимических взаимодействий, множество которых одновременно протекает в живых клетках организма? Кто (или что?) управляет этими процессами, и каким образом это управление происходит? Да и вообще есть ли оно, это управление, или «умное» поведение биомолекул в организме — просто чьято
фантазия? А ведь именно этот вопрос, а вовсе не химические реакции превращения продуктов питания в энергию, является основной проблемой биоэнергетики и главной «загадкой» жизни. Именно этот вопрос тревожит современную биологическую науку, поскольку в её построениях до сих пор на него не получено ответа.

Но поиски ответа должны, повидимому, предполагать, что ищущие его твердо знают, что они понимают под словом «энергия». Здесь, однако, и заключена очередная и, возможно, самая главная биологическая «сложность». Рассмотрение множества работ биологической направленности, использующих слово «энергия», показывает, что, как правило, их авторы обходятся без какоголибо физического наполнения этого понятия. Но именно отсутствие физических знаний в этом вопросе и явилось основным тормозом развития представлений о функционировании живых систем.

Из физики известно, что энергия, по определению, может проявляться во многих, весьма различных, формах: механической, тепловой, электромагнитной, акустической, гравитационной и т. д. В молекулярной биологии наиболее часто к понятию «энергия» обращаются, когда рассматривают механическое движение или химические взаимодействия биомолекул. При теоретическом рассмотрении энергетических зависимостей межмолекулярных процессов в молекулярной биологии всегда основываются, как и в квантовой химии, на линейных принципах и математическом аппарате квантовой механики. Очевидно, что такое рассмотрение всевозможных механических, тепловых, химических и других процессов, использующее уже установленные физикохимические понятия: потенциалы возбуждения и ионизации молекул, энергии связи или энергии активации, энергии взаимодействия и энергии отталкивания, сорбцию и т. д., — вполне вписывается в теоретические представления физической электроники и не требует привлечения иных моделей фундаментальной физики.

В биохимической литературе слово «энергия» фигурирует постоянно, но его употребление ни в коей мере не связано с какимлибо особым физическим смыслом понятия «энергия». Например, когда М. Эйген пишет, что молекулярная система «должна постоянно снабжаться энергией», поскольку это обеспечивает последующие эндоэргические биохимические реакции и процессы системе, он просто имеет в виду, что в молекулярной реакции (реакциях) молекула АТФ передает молекуле белка нечто, в физике называемое энергией. А что в физике понимается под этим словом, — М. Эйгена в данном контексте вовсе не интересует. Более того, удивительно точно утверждая, что для биохимии «нужна не новая физика, но новые применения физических понятий», он вряд ли вносит в эти слова необходимость уточнения общепринятого

биохимии понятия энергии с позиций фундаментальной физики. И ни Э. Бауэр, ни А. СентДьерди, ни один из других великих ученых, писавших о биоэнергетике живых систем в связи с феноменом жизни, никогда не углублялся в обсуждение фундаментальных аспектов понятия «энергия». Им это не было нужно, поскольку их теоретической базой была линейная квантовая механика, для которой понятие энергии вполне ясно формализовано. Достаточно было знать, быть уверенными, что энергия — это нечто, обеспечивающее движение и жизнь. В таком взгляде на энергию единодушно сходятся все: и биохимики, и биофизики, и даже философы, занимающиеся проблемами жизни. И только великий физик Э. Шредингер в своей книге «Что такое жизнь. С точки зрения физика» внёс определённые сомнения в этот вопрос. Он пишет: «Исходя из наших знаний о структуре живой материи, можно предположить, что нам следует быть готовыми к тому, что эта материя может вести себя таким образом, который не может быть описан стандартными законами физики. И это обусловлено не тем, что существует какаято новая сила, которая определяет поведение

отдельных атомов в живом организме, и не потому, что законы химии неприменимы в этом случае. Это обусловлено тем, что жизнь на клеточном уровне более богата, более сложна, чем чтолибо, исследованное физикой к настоящему времени».
Тем не менее, в 70х годах ХХ в. именно в биофизике был выполнен комплекс теоретических работ, непосредственно относящихся к биоэнергетике и являющихся подлинно революционными для науки о жизни, поскольку они переступили линейные концепции квантовой механики. Эти работы были стимулированы, как уже говорилось ранее, поисками решения для проблемы миграции энергии по цепи биополимера, которая тогда не замалчивалась. Наоборот, она считалась настолько важной, что была названа «кризисом в биофизике» и обсуждалась на международной конференции в НьюЙорке в 1973 г. Поставленная там задача была вскоре блестяще решена А. С. Давыдовым, предложившим новую модель миграции энергии, далее в мировой литературе получившую наименование «солитон Давыдова» [98].
Судьба этого решения парадоксальна, как и многое в биофизике. Нелинейное решение, полученное Давыдовым, «массовой» биофизикой не было воспринято, поскольку не было ей нужно. Это решение, как и вся теория Давыдова, в современных учебниках по биофизике даже не упоминается, а вопрос о миграции энергии по цепи биополимера в них попрежнему излагается «в электронном приближении».
Видимо, следует считать, что «солитон Давыдова» просто сильно опередил своё время, и биофизика не была готова его воспринять. Сопротивляется она и теперь, однако теперь возникли новые обстоятельства, стимулирующие развитие физических основ живой материи. За время, прошедшее с тех пор, объём научных знаний и экспериментальных исследований, выполненных в различных областях биофизики, биохимии молекул, физиологии клетки и многоклеточных организмов, вырос в сотни раз. Одновременно вырос и объём выявленных противоречий между теоретическими представлениями, относящимися, в частности, к физиологии клетки, и экспериментальными данными, и эти противоречия уже не терпят замалчивания, поскольку напрямую приводят к ошибкам в диагностике и методах лечения человека. Это означает, что биология вошла в «критическое» состояние, когда необходимость понимания «механизма жизни» требует, в частности, новых физических моделей энергетики в межмолекулярных взаимодействиях биомолекул.
Биоэнергетика вплотную подошла к нелинейной физике и её фундаментальным понятиям.

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