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

Развитие представлений о состоянии воды в цитоплазме живой клетки

Автор: lenka   Май 8, 2015 Нет комментариев

При описании строения клетки главной её органеллой всегда называется цитоплазма (параграф 2.3). Цитоплазма — это основное реакционное пространство клетки. В современных учебниках по цитологии и биохимии цитоплазма описывается как водный раствор многочисленных растворимых химических компонент клетки, полимеров и мономеров: ДНК и РНК, множества белков, пептидов и аминокислот, поли и моносахарόв, липидов и липопротеидов, коферментов, неорганических молекул ионов и т. д. В цитоплазме протекает большинство процессов деградации питательных веществ и синтеза структурных компонент клетки, а также почти весь промежуточный метаболизм. Однако понятие «раствор» по отношению к цитоплазме, вообще говоря, неприменимо, поскольку вода в ней ни в коей мере не похожа на обычную жидкую воду, представление о которой в химии ассоциируется со словом «раствор». Практически вся вода цитоплазмы находится в состоянии, которое принято называть «связанным». Само понятие связанности воды, введённое в теорию клетки и развитое еще 1930х годах В. В. Лепёшкиным [6, 7], означает, что вода в цитоплазме не свободна, т. е. не является континуальной жидкостью обычном понимании этого слова. Однако и В. В. Лепёшкин, и Д. Н. Насонов [11, 12] придавали понятию «связанности» более глубокий смысл. По их мнению, вода с белками образует коацерваты, т. е. находится с ними в настолько едином состоянии, что теряет при этом свою растворяющую способность. Одновременно с этим изменяются и другие её свойства, чем и определяется, в частности, экспериментально наблюдаемое снижение электропроводности протоплазмы (цитоплазмы) по сравнению с изотоническим раствором.

Но, несмотря на эти неоспоримые экспериментальные данные, в современной биохимии в соответствии с мембранной моделью клетки для цитоплазмы постулирован принцип «водного раствора»,30 т. е. свободного состояния всех низкомолекулярных веществ, находящихся в ней, в том числе АТФ и ионов K+. Об этом уже говорилось ранее в главах 2 и 3. Снижение величины электропроводности цитоплазмы, наблюдаемое экспериментально, в мем30 Несмотря на то, что в литературе насчитываются сотни работ, посвящённых вопросам связанности воды в живых системах, в учебниках, излагающих вопросы биохимии живого и физиологии, эти результаты игнорируются.
бранной модели объясняют наличием в клетке механических преград. Понятие же связанности воды в ней тоже используют, но лишь при описании эффекта гидратации биополимеров, который трактуют (и рассчитывают) как сорбцию молекул воды биополимерами и некоторыми ионами в соответствии со свойствами их поверхности [73]. При этом считают, что молекулы воды только частично, толщиной не более чем в одиндва монослоя, связаны с гидрофильными участками поверхности молекулярных составляющих цитоплазмы и в таких же пределах видоизменяют свою ориентацию вблизи гидрофобных участков поверхностей молекулы. Остальную же воду цитоплазмы считают свободной жидкостью, окклюзивной, т. е. не связанной с макромолекулами.
Цитоплазма клетки заполнена клеточными органеллами
биополимерами, малыми органическими молекулами и ионами, причем все они расположены очень близко друг к другу и зачастую разделены лишь расстояниями, соответствующими нескольким монослоям воды. Под микроскопом цитоплазма выглядит как хаотическое скопление клеточных элементов, находящихся в клетке в непрерывном движении. Приведенный здесь рис. 9 выполнен по мотивам рисунка из «Наглядной биохимии» [28] в рамках представлений мембранной теории клетки с использованием изображений, полученных в оптическом микроскопе с сильным увеличением (сам рисунок) и в электронном микроскопе (выноска), хотя, конечно же, это не более чем рисунок. Ведь даже в электронном микроскопе невозможно увидеть не только молекулы воды, но и более крупные биоорганические молекулы! Тем не менее, даже этот рисунок показывает, что те малые области цитоплазмы, которые на большой схеме кажутся свободной водой, на самом деле представляют собой концентрированный раствор малых молекулионов. Биополимеры в цитоплазме расположены достаточно

chast2_html_40c9d136

Рис. 9. Схематический рисунок цитоплазмы, выполненный на основании изображения, полученного под микроскопом (из [28]) (см. этот рисунок в цвете — Приложение, рис. 2*)
близко друг к другу, но при этом все они разделены по крайней мере несколькими монослоями воды, испытывающими на себе влияние поверхностей биополимеров. Эти монослои позволяют молекулам свободно «скользить» относительно друг друга.
Из вышеприведенных данных о структуре цитоплазмы следует вывод, важный для дальнейшего рассмотрения: в цитоплазме клетки нет (или очень мало) жидкой воды, которую можно было бы не считать «связанной». Вода, активно и поразному взаимодействуя с гидрофобными и гидрофильными поверхностями биополимеров, стабилизирует их нативную структуру, и при этом структура воды у разных поверхностей биополимеров также принципиально меняется. Все исследователи сходятся во мнении, что гидрофобные взаимодействия ведут к увеличению плотности воды
виде слоев, параллельных гидрофобным поверхностям, но относительно гидрофильных взаимодействий единого мнения не существует.

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