2.6.Почему   в   структурированных   слоях    адсорбированной   воды   ее   молекулы связаны  между    собой    более   прочно?
Поясним    природу    этой   дополнительной   энергии с  помощью  простых моделей:
1. Ориентация   диполей     воды. Каждая   молекула    воды  может  рассматриваться как электрический    диполь, хотя   у   нее и   три    полюса — один   отрицательный и два положительных. Если два таких диполя    расположены    параллельно — одноименными полюсами   в  одну сторону — они   будут   отталкиваться. Если  же  они  ориентированы антипараллельно, то   будут   притягиваться  друг  к  другу. Основной   причиной появления   дополнительной  энергии    взаимодействия   между   собой   связанных молекул воды  в  клетке    является   именно   такая    антипараллельная    ориентация соседних   молекул  в  многослойных   водных   структурах, в    результате которой дипольный   момент   молекулы    возрастает и  она  поляризуется.
2.Раствор   желатина. В    обычной    воде   тепловое   движение ее   молекул мешает им надолго   сохранять    антипараллельную    ориентацию. Ситуация   меняется  при добавлении   в   воду   желатина. Не    меньше   половины    полипептидного  остова молекулы  этого   белка    находится   в   полноразвернутой     конформации, их   СО- и NH-группы   фиксированы  в   пространстве (скорость   теплового  движения   молекулы желатина  в  составе   геля   практически    равна   нулю), и   в  силу   принципа усиления ассоциации   при   фиксации   центров    связывания молекулы  воды  адсорбируются полипептидным   остовом  на   более    продолжительное   время, чем   время взаимодействия  молекул   воды в   растворе   без   желатина. Тесное   взаимодействие молекул   воды с указанными  диполями    пептидной   связи  не только мгновенно влечет за собой их поляризацию  и антипараллельную   ориентацию в    первом  слое воды, но и передает эти   изменения на   соседние слои, формируя    их  один  за другим. Таким образом, СО- и NH-группы    полноразвернутых    цепей  желатина  играют роль «центров кристаллизации» в   процессе    упорядочивания    клеточной   воды  и   индуцируют увеличение   дипольного    момента   молекул   воды, что   приводит   к  усилению водородных   связей    между    адсорбированными   молекулами   воды и к   увеличению прочности   всей   водной  структуры   вокруг  молекулы   желатина. Обратите внимание, что и до, и после введения желатина  система   представляет   собой стабильную динамичную   структуру в  состоянии  термодинамического   равновесия. Вода, взаимодействуя   с  желатином, переходит   из    высокоэнтропийного низкоэнергетического    состояния  в   низкоэнтропийное    высокоэнергетическое состояние  многослойно   организованной    поляризованно-ориентированной  воды.
3. Живая клетка. Белки    клетки, например, миозин  и   актин в   мышечных   волокнах или    гемоглобин   в   эритроцитах,    играют, подобно    желатину,   роль    «центров кристаллизации»    в   создании    многослойной   динамичной   структуры    антипараллельно    ориентированных    молекул     воды. При   этом  и  в   клетке связанная вода    поляризуется, заметно    стабилизируя    организованную   водную   структуру вокруг    белка.

Отредактировано mikhvlad (20.03.2012 22:54)

4. ОБЪЯСНЕНИЕ   ЧЕТЫРЕХ    ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ    ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ
В   годы   своего  расцвета   мембранная  теория  была  способна, казалось, объяснить  все 4   фундаментальных    свойства    клетки   одним  простым, но   нелепым предположением: клетка — это   разбавленный   раствор   электролитов  и  других осмолитов, заключенный   в   мембрану толщиной    около   100 Å, а  белковый матрикс клетки, как   неотъемлемый   элемент   конструкции, можно   в   расчет   не    принимать. И на  таком  вот   фундаменте    была      выстроена (и до   сих  пор стоит и   шатается от малейшего   ветерка  как  глиняный   колосс) вся    наука  о   клетке. После    ее фактического   краха    настал   черед    ТАИ   дать    объяснение   тех    же    самых физиологических    явлений   при      помощи    почти   столь     же    простого предположения:   клетка — это   протоплазма, интегрированная    структура     клетки, поддерживаемая   в   состоянии    покоя    ключевым       фактором — АТФ, — и  еще   рядом   вспомогательных    факторов.
К   сожалению, объяснение  двух     явлений (из    четырех) с    позиций   ТАИ   требует серьезной    работы   с    формулами    и    графиками. Вываливать    все    это   на неподготовленного    читателя    негуманно — данный   текст  и    без   того   весьма сложен   для    понимания.. Поэтому  в   двух    пунктах     мы   оставили лишь  сведения, представляющие   собой    практический     интерес, полностью  опустив  академическую  часть.

4.1 Распределение     веществ     между    клеткой   и    средой
Сначала   вспомним   некоторые  факты. При    0 °С и в   отсутствие   инсулина  большая часть    D-глюкозы    и     глицина    находится  в   воде   мышечного    волокна,  то  есть  не связана   клеточными    структурами (этим     отличаются      еще    20     неэлектролитов). Добавление   инсулина     вместе    с   праймером (затравкой)    при     25 °С    создает  в мышечных   волокнах   лягушки    центры           избирательной     адсорбции   D-глюкозы (и     глицина).
Добавление     в   безглюкозную   среду  лактозы    стимулирует    Е. coli    синтезировать три      белка,   один  из  которых   сразу  стал    рассматриваться   в  качестве   лактозного   насоса (в     соответствии   с действующей    в  научных         кругах    фантастической парадигмой), названного    лактозной    пермеазой. Однако острый  конфликт   концепции насосов   с   законом     сохранения   энергии   заставляет   пересмотреть    функцию этого белка. Альтернатива   состоит   в    том, что  он    является      инсулиноподобным   внутриклеточным     гормоном. Это   интересное   предположение    основывается  на   сходстве    действия    этой      пермеазы   в    отношении   накопления    лактозы в Е. coli с действием   инсулина   на     накопление   D-глюкозы    в  мышце   лягушки. И   второе: пермеаза     обнаруживается   не   в   мембранной     фракции   гомогената   Е. coli, а   только     в       цитоплазматической.

4.2 Проницаемость
В    ТАИ   поверхность   клетки, условно    называемая   клеточной   мембраной, является пограничным    состоянием    все    той  же     системы    фиксированных    зарядов   и связанной    воды,    характерной    для   всего   тела     клетки (непринципиальные изменения   вносятся  лишь   процессами,   характерными   для   межфазной    границы).

Модель   строения  клеточной   мембраны  в  соответствии  с   ТАИ  отличается высочайшей    гибкостью   благодаря   заложенным   в   нее  физическим   принципам. Согласно этой  модели, проницаемость   клетки   определяется    сорбционными свойствами   поверхности    клетки,  ее   более    глубоких   слоев  и   всей  протоплазмы  в целом. Кроме   того,   важную     роль      в  этих   процессах    играет    и      связанная внутриклеточная    вода. Все  эти   факторы    проницаемости   могут   широко варьировать от   одного   типа   клеток  к      другому — в   зависимости     от    потребностей   клетки  в ионах,    неэлектролитах    и   амфолитах — например,    в    свободных     аминокислотах и даже      в   гигантских    молекулах     белков. Никаких  трудностей   в  объяснении   столь значительных        различий   между     клетками    ТАИ   не     испытывает.

4.3 Регуляция   объема    клетки
Объем   клетки    складывается   в   основном из    объема   воды и клеточных белков. Соотношение   количества   воды    и   белков     не   остается  постоянным и   зависит как от      физиологического    состояния   клетки, так   и   от     ее  типа. В  целом   это   соотношение     определяется   тремя    факторами,   каждый   из  которых   сводится, в   конечном     счете, к   различиям  в    свойствах    белков  и   в    их    количестве.
Первым   фактором   является     способность    доступных   для    растворителя    участков полипептидных   цепей   и    целых   белков    с        полностью    развернутой     конформацией    связывать   воду, организуя     ее   в     многослойную    структуру   поляризованных, ориентированных   в      пространстве   молекул    воды.
Равновесный   объем   клетки   определяется:
1. балансом   сил  между   адсорбцией    воды, увеличивающей  объем  клетки, и
2. двумя  другими  факторами, противодействующими     увеличению  объема:
      2.1. солевыми    связями (внутри- и    межбелковыми), возникающими   между фиксированными   зарядами    повсюду  в    клетке  и    ограничивающими   способность белков     связывать   воду,  и
     2.2. веществами     с    низким   коэффициентом     распределения   между   клеткой  и средой   (величиной    q).

В    клетке    эти   вещества     представлены   только   свободной    фракцией и,  поскольку их    концентрация  в    клеточной   воде     меньше, чем  в    среде, этот    компонент   в общем    балансе    осмотических    сил   способствует   потере   воды     клеткой, то  есть уменьшению   ее    объема — вода    уходит   туда, где    концентрация    растворенных веществ     выше.
Реальность   первого  из   упомянутых    факторов       контроля    объема     клетки (т.е. адсорбции    воды   полипептидной    цепью) подтверждается    тем, что:
• выделенные   мышечные    волокна   лягушки   сохраняют   свой  нормальный объем   не  только в    физиологическом     растворе, но  и  во    влажном  воздухе с таким    же  парциальным   давлением    пара, что  и  у  раствора   Рингера
• состояние    95% воды  в   мышечном    волокне   лягушки     подчиняется изотерме адсорбции     Брэдли
• лишь    полноразвернутые  или    экстравертные     модели, такие, как     желатин, ПЭО   и    ПВМЭ, способны   поглощать    столько  же    воды, сколько  и   клетки.
Роль   солевых    связей  между   фиксированными      зарядами    подтверждается   тем, что   интактные    клетки   сильно     набухают   в    изотоническом    растворе      КСl (разрушающем    солевые     связи),   но   не    меняют   своего   объема   в   изотоническом растворе    NaCl,    не    способном     разорвать   солевые       связи    в     клетке     в    состоянии     покоя     из-за   низкого   сродства   карбоксильных    групп     к     Na+. Вклад веществ,         представленных   в    клетке    только    одной,     свободной       фракцией, растворенной  в    клеточной    воде (и   имеющих   низкий    коэффициент распределения), подтверждается     тем,    что   клетки            сжимаются    в     присутствии   в     среде     NaCl       в       высоких      концентрациях (величина   q   для   Na+     невелика)    и,     с    другой   стороны,     набухают    в    изотонических         растворах     веществ      с    величиной     q, близкой     к     1, таких      как     мочевина      и    этиленгликоль.
Общий    механизм     набухания    клетки     при     повреждении    и    под     влиянием   КСl (в     повышенных      концентрациях), а      также     зависимость     этого  набухания от    концентрации     NaCl   в    среде   и   от    содержания     АТФ    в    клетке    говорит в пользу    взглядов    ТАИ    на    регуляцию    клеточного    объема  и   ключевую    роль АТФ     как    электрон-акцепторного    кардинального    адсорбата (ЭАКА)      в    поддержании     состояния   покоя    живой  клетки.

5. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ     ЯВЛЕНИЯ     КАК    ОБРАТИМЫЕ    КООПЕРАТИВНЫЕ     ПЕРЕХОДЫ,   КОНТРОЛИРУЕМЫЕ    ИНДУКТИВНЫМ ЭФФЕКТОМ
В  покоящихся   мышечных    волокнах   лягушки   при   физиологических   температурах ионы     К+   адсорбируются    на   β- и   γ-карбоксильных    группах   в    стехиометрии 1:1, а   молекулы      воды — на     CONH-группах      полипептидного    остова   белков в виде многослойной    структуры   из    поляризованных   и    ориентированных   молекул. Однако   достаточно    небольшого     подъема    температуры (лишь     на   10 °С), чтобы мышечные    волокна     погибли. При   этом     и    К+, и     клеточная     вода высвобождаются   из    связанного      состояния. Подчеркнем       особо: столь  высокая чувствительность    клетки   к  температуре     свидетельствует   не   только    о низкой энтропии    протоплазмы, но  и  о  том, что     механизмы, лежащие   в     основе наблюдаемых     изменений    состояния    клеточного     К+  и     воды, — по своей природе    электронные, и   могут   быть     количественно выражены     изменениями показателей,    названных    «величиной    с»    и    «аналогом    величины с» (то есть изменениями    плотности     электронов на    отрицательных    фиксированных    зарядах и    отрицательных    полюсах    диполей    соответственно).

5.1 Электронная   плотность     на    функциональных      группах    белка — пульт управления     жизнедеятельностью
В    1902 году     Э. Овертон    обнаружил,    что   для  мышечного   сокращения   необходим      Na+ (или   Li+)    в    среде. Почти   через   полвека    Ходжкин   и   Катц   выяснили,  что   возбуждение    нервного   или   мышечного   волокна   сопровождается   локальным     повышением    проницаемости   «мембраны» для     Na+. При   этом   Na+ стремительно    входит  в   цитоплазму,    что   и   приводит  к  потенциалу    действия. Если  в   окружающей    среде    нет      Na+ — не   будет  ни   потенциала   действия, ни    возбудимости. На    основе    этих    данных   была   создана     теория   потенциала   действия  Ходжкина      и   Хаксли,    опубликованная  в   1952 году. Хотя   авторами   внесен   неоценимый   вклад    в     данную     область,    а   их теория    потенциала    действия   была   действительно   красивой, ей     не   суждена   была  долгая   жизнь. Теперь   мы   знаем, что   потенциал      покоя — это никакой     не   трансмембранный    потенциал, поэтому   и    теория    потенциала   действия   оказалась   основанной  на   ложных    предпосылках. При   таких  обстоятельствах   потребовалось     новое   теоретическое     объяснение.
Такое    объяснение   Линг    предложил  в    1955 году. Он   исходил  из   того,    что потенциал   покоя    клетки    имеет    много   общего    с     потенциалом    стеклянного электрода. Оба   возникают    благодаря   присутствию  на   поверхности  фиксированных анионных      центров. На    поверхности    нервных  и   мышечных   волокон   эти  центры представляют    собой    β- и    γ-карбоксильные    группы, избирательные   в    состоянии покоя    к    К+.   Таким     образом, поверхность    клетки    в  покое   играет     роль калий-чувствительного    стеклянного     электрода. Однако  в   состоянии    возбуждения  она превращается   в    натрий-чувствительный     электрод.
Ключ   к   механизму    такого    превращения    был    найден   в    ионообменных    смолах, свойства    которых   играли    важную   роль  в    становлении   ТФЗЛ  в  1952 году. Сульфонатный    тип     ионообменных   смол     избирателен   к    К+ в    присутствии  Na+,   а     карбоксильные     ионообменные      смолы — наоборот. Брегман     приписывал избирательность    к     К+    сильным    кислотным     группам, а     избирательность  к  Na+ — слабым. Он    объяснял   эти    различия    разной     поляризуемостью   их    кислотных групп,   как   ранее   это    делал     Бунгенберг-де-Йонг   с    сотрудниками.
Идея     Эйзенмана, Рудина   и     Кесби     о   том,    что   изменение   ионной избирательности    может     быть    вызвано    изменением    напряженности   поля  вокруг анионных    центров    стекла,    подтолкнуло    Линга    продолжить    развитие    ТФЗЛ. Результатом   этих    усилий    стала   ТАИ. Эта     фундаментальная    физико-химическая теория       живой       клетки    стоит     на     том,   что  смена    физиологически   состояний     означает   изменения     электронной    плотности   на   атомах    кислорода   β-    и    γ-карбоксильных    групп    и  на     функциональных    группах     пептидной   связи  в      масштабах   всей    клетки   или   отдельных       ее   структур, и  что   эти   изменения можно     количественно    описать  с     помощью   параметра    «величина   с».
«Величина    с» (исчисляющаяся   в    ангстремах) — независимый    параметр, от   значений    которого   зависят    константы    диссоциации    кислотных    групп, а   значит, и    их     рК. Так, уксусная    кислота     СН3СООН обладает     высоким    рК, равным 4,75. Соответственно, она    имеет    высокую    «величину   с», т.е.  относительно    высокую плотность    электронов    на    кислотной    группе. При    замещении    одного     из метильных    атомов    водорода        атомом     хлора   образуется     монохлоруксусная кислота     СlСН2СООН. Атом   хлора   сильнее     притягивает    электроны,     чем замещенный    им   атом     водорода. В   результате    индуктивного    эффекта (перераспределения    электронной    плотности  в   молекуле) электронная   плотность на карбоксильном    атоме    кислорода    снижается. Снижение    плотности     заряда (уменьшение    «величины    с») уменьшает    сродство    отрицательно     заряженной карбоксильной    группы   к   положительно    заряженным       протонам (Н+), в   результате    чего   ее     рК     снижается     до 2,8. При    замещении   двух     атомов водорода    на   хлор   образуется     дихлоруксусная      кислота, чья    рК    составляет 1,3, а    «величина с» снижается  еще    больше. Наконец, при    замещении   всех  трех  атомов водорода    атомами    хлора    образуется     трихлоруксусная    кислота, чья     рК меньше единицы, а    «величина с» крайне          низка. Это — яркий   пример      индуктивного влияния   одних     функциональных    групп   на    свойства   других, удаленных   групп, в пределах    одной      молекулы.
Определившись    с «величиной  с»   как   с   количественной   мерой    плотности электронов    и    выбрав     полипептидную   цепь   в     качестве    линейной   модели, Линг    вычислил   энергию    ассоциации   с    ней   5  ионов    щелочных   металлов, а также     Н+ и     NH4+ (ион    NH4+    служил   также       моделью   для  описания свойств фиксированных     катионов). Исследование     свойств   такой   модели   показало, что изменение     «величины с», в    самом    деле, может    повлечь   за  собой     появление избирательности   к    К+ в     присутствии      Na+ или,    наоборот, — к    Na+     в присутствии     К+. Что  не  менее   важно — полученные    данные   позволяют объяснить, как     изменение  «величины с» влияет    на    образование   или  разрыв  солевых  связей.
В   отличие    от   «величины  с»  β- и   γ-карбоксильных    групп, расположенных    на коротких     боковых    радикалах,  «аналог    величины с»    отражает     электронную плотность   на    карбонильных   атомах    кислорода (иминогруппа    пептидной связи поляризуется   значительно   слабее), расположенных    прямо  на   полипептидном остове. Взаимосвязь   между   «аналогом    величины с»  и   избирательностью    взаимодействия этих    групп    была   выведена    из   следующих     фактов   и  предположений:
1. Склонность    пептидной    группы    NHCO   включаться   в   α-спирали    (или β-складчатые    структуры) напрямую    зависит  от     электронодонорной    силы    боковой группы,   примыкающей   к   данной    пептидной      связи.
2. Электронодонорную   силу   боковой   группы    можно     определить     по рК соответствующей   (гомологичной)   карбоновой     кислоты (например, уксусной    кислоты    для     аланина, муравьиной    кислоты   для    глицина    и     т.д.).
3. Склонность   каждого   аминокислотного    остатка (боковая   цепь и  прилегающие к ней   функциональные   группы   пептидной   связи) образовывать    α-спиральную, β-складчатую    конформацию   или    конформацию    случайного      клубка (полноразвернутую     конформацию)    можно        установить    эмпирически.

Итог    анализа    свойств   функциональных   групп   пептидной   связи  и, прежде  всего, карбонильного   кислорода    сводится  к  тому, что   показана    положительная  линейная корреляция (с  коэффициентом    корреляции   около    0,75) между    α-спиральными потенциалами (склонностью   вступать  в    водородные     связи) 19    аминокислотных остатков   и     значениями     рК гомологичных    им    карбоновых   кислот. Столь сильная корреляция,  в   свою   очередь, позволила    выяснить    природу     избирательности карбонильных    атомов    кислорода     полипептидного  остова: при    высоком  значении «аналога     величины с» (т.е.   при    высокой    плотности   электронов   на   них) остов полипептида    предпочитает    образовывать   α-спиральную   конформацию,  а   при  низком    «аналоге    величины     с»   он   предпочитает    адсорбировать,   поляризовать и ориентировать    молекулы   воды   с   образованием    многослойных    ассоциатов   из   ее молекул.

Терапевтическая польза, которую мы извлекаем из п. 5.1 — становятся понятны:
- принципы   электропунктурных    методов   воздействия  на   организм
- механизм, лежащий  в  основе  действия    на  организм   воды,  активированной электрохимическим    путем (анолит/католит)
- фундаментальное   нарушение, лежащее   в  основе  астмы

5.4 Как   клетка  поддерживается  в  состоянии   покоя и что   происходит  при  его изменении — роль    кардинальных     адсорбатов
Когда АТФ и ее  вспомогательные   факторы   находятся  на  своих  местах, другие кардинальные   адсорбаты — такие, как   инсулин, адреналин  или  уабаин — могут проводить тонкую      настройку   структуры   клетки   для  выполнения   определенных функций, необходимых  на  данный момент.

5.4.1 Поддержание   живого   состояния    при   помощи   АТФ — электроноакцепторного    кардинального   адсорбата
АТФ  отличается  от  всех  остальных   кардинальных   адсорбатов: она — главный кардинальный   адсорбат и, играя   ключевую   роль, способна   самостоятельно (или  при участии  вспомогательных   факторов) поддерживать  живое   состояние   протоплазмы. Другие  кардинальные   адсорбаты    могут  лишь   настраивать        структуру   клетки для   выполнения  всег  о  спектра   физиологических  функций.

Распределение     веществ    между   клеткой  и    средой

Одно из  главных   назначений    АТФ как   ЭАКА состоит   в   поддержании β- и γ-карбоксильных   групп   белков  в  состоянии, когда  они  селективно связывают К+ в присутствии Na+. Это достигается   благодаря   способности   АТФ снижать плотность электронов («величину с») на   указанных   группах  в   масштабе   макромолекулы, а затем и всей    клетки   в   целом. Кроме  того, АТФ, действуя  как    акцептор электронов, удерживает  ключевые  белки   клетки  в   полноразвернутой   конформации, снижая плотность    электронов («аналог   величины  с») на   карбонильных    группах полипептидного   остова. Сдвиг   электронной  плотности  в  этом   направлении   приводит к     смене    селективности  этих   групп от    водородных  связей   с иминогруппами (в α-спиралях, например) к  водородным  связям  с  водой. Это приводит к развертыванию   белковой  молекулы и  ее  взаимодействию   с  водой с  образованием многослойных    структур   из  поляризованных  и  ориентированных   молекул   воды в масштабе, в  конечном  счете, всей   клетки. Величина      q   гидратированного Na+ и сахарозы в      такой   структурированной  воде  значительно   меньше 1 (в соответствии с правилом   размера), то есть их  концентрация  в  клеточной   воде ниже, чем в среде.

Проницаемость   клеточной     мембраны

Ключевые   белки     клеточной   «мембраны» (т.е.   поверхности    клетки) обладают   тем же    фундаментальным    свойством,    что   и   ключевые    белки   всей     протоплазмы — селективность   их     функциональных    групп   определяется  АТФ. При   истощении запасов   АТФ    в    клетке    или   при    ее   удалении   любым   другим   способом  связанная     вода    на    клеточной  поверхности    десорбируется    и  диффузионный  барьер   из   слоев    структурированной   воды     разрушается. Эти  структурные изменения     приводят   к      скачкообразному  увеличению    проницаемости   клетки  в  микроскопически    тонком    поверхностном     слое. Однако    такие    изменения  могут  произойти  и    в    масштабе  всей     клетки.

Регуляция     клеточного      объема

В     интактных    клетках   с    нормальным    уровнем      АТФ        «величина   с» внутриклеточных     β- и     γ-карбоксильных   групп   низка, поэтому   они   избирательны    к     К+     в   присутствии Na+. Именно    по   этой   причине   такие    мышцы   набухают в   изотоническом    растворе     КCl — сродство   фиксированных    анионов   к  К+  выше, поэтому   их      связи   с    фиксированными     катионами (солевые     связи) разрываются. Из-за   низкого   сродства    фиксированных    анионов   к     Na+ изотонический    раствор NaCl  набухания   не     вызывает. Однако   при    повреждении    уровень    АТФ   в    клетке     падает.    Из-за   утраты   главного   ЭАКА (АТФ)  плотность    электронов  на   β- и γ-карбоксильных      группах    увеличивается, а    с    ней    возрастает  и     их    избирательность        к     Na+.   В     этих   условиях     обычно  безобидный     Na+ крови  обретает   способность  вызывать     патологическое    набухание       поврежденных     клеток,     действуя   подобно    ионам    К+    в   интактных     клетках.

Потенциал      покоя

Потенциал     покоя,   как  и    ионная    проницаемость, определяется    АТФ  благодаря   ее    способности    изменять   селективность     фиксированных    анионов   белка   в   пользу     ионов     К+.   Для    поддержания   нормального   потенциала   покоя    в   мышце   необходим    также    главный      конгруэнтный      анион     мышечного     волокна — креатинфосфат     (КрФ). Обработка    метаболическим    ядом   или   сочетание   отравления      с      повторяющимися      электрическими   импульсами    влечет   за  собой    постепенное    снижение      уровня     КрФ,    вместе    с   которым    постепенно  уменьшается   и    потенциал     покоя     волокна. При   полном    истощении  АТФ  потенциал   покоя    исчезает.

Проницаемость    клеточной     мембраны

В     опытах по    ингибированию    поступления     меченого     Cs+   в    яйцеклетки   лягушки   под     влиянием     Rb+ и      Na+     Линг  и    Фу    показали, что    присутствие уабаина    повышает   сродство    поверхностных    β-   и    γ-карбоксильных     групп  к Na+,   и    снижает    к      Rb+.    Уабаин   играет     роль    ЭДКА, вызывая    повышение «величины с»    (увеличение    электронной         плотности)   у  всех    карбоксильных групп, как   это   следует    из    данных   по       изменению   характера    равновесного распределения    ионов    между   мышцами    лягушки  и   средой   под    влиянием уабаина.

Регуляция   клеточного   объема

Истощение    АТФ, как   известно, сопровождается     набуханием    клетки,    степень которого    зависит   от    уровня    Na+ в    окружающей    среде. Теоретически, эффекты истощения    количества   в   клетке    какого-либо    ЭАКА (такого,  как    АТФ,  например)      и    увеличения     содержания     в    ней    какого-либо    ЭДКА (например, уабаина) должны   быть    сходными (и  в   том, и      в   другом случае    плотность   электронов    на     ключевых    функциональных   группах    белков    возрастает). Это   предсказание   ТАИ     было   подтверждено  в   работе    Линга   и    Бора: уабаин   в   концентрации   3,26 х 10-7 М,   слишком    низкой, чтобы   влиять  на  уровень   АТФ, вызывает   набухание   мышечных    волокон,    степень   которого  зависит    от   концентрации   Na+   в   среде.

Потенциал    покоя

Акаике   получил   чрезвычайно   важные   данные  по  влиянию   охлаждения  и   уабаина на    зависимость    потенциала   покоя   мышцы  с   повышенным    содержанием  Na+ от концентрации   K+   в     среде. Если   данные   Акаике    проанализировать при помощи уравнения    потенциала    покоя    Линга (учитывающего   кооперативное   взаимодействие   соседних    центров     адсорбции), то    становится   очевидным,   что уабаин    действует   как    ЭДКА, вызывая   повышение    «величины с»  у    всех  β- и γ-карбоксильных    групп   на   поверхности    мышечных   волокон,     автокооперативно повышая    их    сродство  к    Na+    и    снижая   к     К+.

Терапевтическая    польза,  которую  мы  извлекаем    из    п. 5.4 — становятся понятны:
- механизм    действия    ядов,  в  частности   то, почему   часто «достаточно  одной таблетки»,
- глобальные    изменения, вызываемые  в   организме   холодом,  в    частности механизм     простуды,
- механизм, лежащий  в  основе   аллергий, в   частности  отека    Квинке, как  одного из    крайних   проявлений   аллергической   реакции,
- принцип    действия   маслосодержащих   препаратов    Ревичи.

6. МЕРТВОЕ    СОСТОЯНИЕ
Физико-химическая   теория   жизни была  бы   неполной, если   бы   ее  не  завершала физико-химическая    теория    смерти: ведь   жизнь  и   смерть — это   два    состояния одной   и  той   же  структуры — протоплазмы.

6.1 Жизнь  и   смерть   протоплазмы
Когда   Томас   Хаксли  прочел  в   1869 году   одну   из  своих   знаменитых   воскресных лекций  «Физическая   основа   жизни», ему   ответили  не  только   горячими аплодисментами, но   и  резким    несогласием. Так, шотландский    философ Джеймс Хатчинсон    Стерлинг    выступил  с  концепцией    единого    вещества, воплощениями которого   были  и   омар, и       баранина, и    ростбиф, и   сам   человек, который всем этим    питается. Стерлинг    явно   упустил   из  виду    очевидное   различие  между прожаренным     ростбифом  и   живым    человеком. Чтобы    парировать  аргументы своих    противников, Хаксли   нужно  было   дать   определение  жизни  и  смерти на субклеточном    уровне. Только   так  можно  было   провести   границу  между жареным и живым. Однако тогда   рассмотреть   этот    вопрос   на   таком   уровне   было  непросто, в чем   можно    убедиться   на      других   примерах  из  истории   науки.
Август      Вейсман (1834-1915), разделявший  живое  вещество  на   зародышевую плазму и   сому, оказался  в  затруднительном  положении, когда    попытался   объединить их в более  широкое        понятие, каким   является    протоплазма. Ему   пришлось   признать, что, поскольку  на  тот   момент   никто  не   представлял     себе    разницы между мертвым   «протеидом» и    живым, можно   лишь   сделать   предположение, что суть различий    кроется    на   физико-химическом уровне. Уже  в  наше    время, когда физико-химические    подходы  в  биологии   стали еще   более    актуальными, историк   Томас Холл   попытался   бросить  свежий  взгляд  на  эту  проблему. Однако все, что ему удалось — это  привести  череду  мнений     современных     биологов (живо напоминавших    застарелую   «теорию»   Стерлинга), что   границу между  жизнью и смертью    можно провести только   на  уровне   целой   клетки, что это  невозможно сделать  на  уровне   ее   структуры — протоплазмы.
Знал  ли  Холл, что  такая   возможность   появилась   еще  за  7 лет   до  его  публикации? Что это стало возможным  благодаря   физической  теории    жизни   Линга,  теории ассоциации-индукции? Вряд   ли.
В    книге Линга и, в    частности, в   одной из   наших  статей, содержится достаточно материала    для   размышлений  на  эту   тему. Феномен   жизни   может и должен поддаваться   пониманию  и   на   субклеточном    уровне, а  не  только на  уровне целой клетки. Основа  для  такого  понимания — физико-химические   свойства фундаментальной       структуры — протоплазмы. Работа  именно  этой  структуры обеспечивает   все   формы    жизнедеятельности.

6.2. Как    протоплазма    умирает
Согласно    ТАИ, покоящееся    живое    состояние — это    состояние   метастабильного равновесия. Подобно   монете, стоящей   на  ребре, система   в   метастабильном  состоянии   может   легко   выйти  из  равновесия   вследствие  любого    возмущения. Ограничимся  в   данном    контексте   лишь   двумя: нагреванием   и   отравлением.
Говоря  о  гибели   мышцы    лягушки  от     нагревания (см. п.2.3 по   тексту), важно понимать, что   движущей   силой  этой   трансформации   является     прирост энтропии. Однако  мышца лягушки    погибает   при   температуре, которая    является  нормальной для   тканей   птиц, например, не   говоря  уже о   микроорганизмах. Выходит, что   одно и то   же  повышение температуры    гибельно для    протоплазмы  одних   клеток и безразлично   для   других. Может  ли  связанный    со смертью прирост энтропии столь сильно  различаться   в  протоплазме    лягушек   и     птиц? Нет, потому  что   величина q ионов    Na+ (и   сахарозы), численно    отражающая    физическое        состояние клеточной    воды, мало   отличается  в   клетках   различных   животных и   даже растений.
Различие    летальных    температур    обусловлено    различием   сил, стабилизирующих структуру    живой      протоплазмы — к   примеру, прочностью    солевых   связей. Такое объяснение согласуется с    теорией    термостабильности    живых     организмов   Перутца: в   одних и   тех   же    ферментах, выделенных  из   более    термостабильных бактерий, содержится   больше  солевых   связей. Несмотря   на   то, что   конечный результат   летального        действия   температуры   и   ядов — один, последние  убивают клетку   другим    способом.
Хотя    мышцы   лягушк  и обрабатывали    десятью   ядами   с  совершенно  разными токсикологическими   характеристиками, смерть   наступала    при   одинаковом, критическом,    падении       уровня   АТФ   в    клетке. Это   подтверждает   справедливость    постулата     ТАИ   о   ключевой    роли   АТФ  в   поддержании живого состояния. Поскольку   АТФ    является   ЭАКА, ее   потеря    влечет  за                 собой критическое (надпороговое) увеличение    электронной   плотности  на   всех   ключевых функциональных     группах   белков — на   β- и   γ-карбоксильных   группах  и  на карбонильных    группах   полипептидного   остова (повышение   «величины с» и «аналога величины с», соответственно). Поэтому   в   гибнущей    протоплазме    происходит десорбция     К+ и    воды. И, что    забавно, белки  в  погибшей    клетке    приобретают конформацию, близкую   к   так   называемой     «нативной», т.е. той, с  которой работают в лабораториях.

6.3 Анатомия   мертвой   протоплазмы
В   ТАИ покоящееся    живое   состояние    представляет   собой   состояние   с   большим запасом    энергии    и    низкой    энтропией. Нагревание    разрушает  это    состояние, высвобождая    связанные    К+ и    воду, приводя   к     росту     энтропии. Яды   приводят к   тому   же   результату, но  посредством    подавления   процесса регенерации АТФ.
Рост    плотности     электронов (или    плотности    заряда) на    карбонильных    группах полипептидного    остова    при     истощении   АТФ способствует   десорбции   клеточной воды. Освобождающиеся   из   связи  с    водой СО- и   NH-группы   пептидных   связей могут   участвовать  в   образовании    α-спиральной     структуры   или   β-складчатого листа. С    ростом    плотности    заряда    на   β- и γ-карбоксильных    группах (с ростом «величины с») адсорбированный    К+ замещается     на    Na+ или   на   фиксированные катионы (при   образовании    солевых   связей   между   фиксированными  зарядами). Однако, по    имеющимся    данным, Na+ адсорбируется   не   полностью и на  короткое время, также   замещаясь   вскоре   фиксированными    катионами, образующими  более прочные   связи   с   фиксированными   анионами, чем  Na+. Именно   образование  солевых    связей   внутри   молекул     белка и   между  ними    объясняет, почему протоплазма    погибших   мышц    плотнее, чем    у    живых, и    менее   податлива, чем насыщенная    ионами    Na+ карбоксильная    ионообменная    смола. При этом солевые связи между   фиксированными     зарядами    образуются    несмотря   на  то, что окружающая         среда, будь   то  морская    вода, кровь, тканевая    жидкость или раствор Рингера, обычно  богата    ионами   Na+.
Все  эти   изменения    при  умирании можно проследить             от   автокооперативного разрушения    протоплазматического    ансамбля    белков, воды  и  ионов   до полного формирования      всех   солевых   связей  между   фиксированными   анионами и фиксированными    катионами. В   живом   состоянии   АТФ  и     К+ адсорбированы, а   вода       поляризована,     ориентирована  и  ограничена  в  своей   подвижности   полноразвернутыми  белковыми      цепями. В   мертвом  состоянии  АТФ  разрушена, а    адсорбированный К+    и    конгруэнтные    анионы, как  и   молекулы   воды, становятся     свободными. Однако     остается   ответить   еще  на один   вопрос. Почему   все-таки   именно  фиксированные     катионы,     а    не    Na+, являются    конечным   пунктом  в   череде    взаимодействий, в    которые    вступают   β- и γ-карбоксильные    группы   при   гибели  клетки?
Расчеты  и   соответствующие   экспериментальные   данные    позволяют   утверждать, что   при  низкой   «величине с»   на    известных    фиксированных    анионах   они избирательны   к    К+  в    присутствии    Na+,   и   наоборот,   с    ростом  «величины с» сродство  к     Na+    возрастает. Трудность   в   том, что   нам   неизвестно  положение в ряду   селективности   фиксированных    катионов   (ε-аминогрупп,  гуанидиновых   групп и др.). Мы   можем   лишь    предполагать, что   оно   находится   где-то   рядом  с ионами NH4+. Но   кривая, рассчитанная    для    NH4+, не    дает   никаких   оснований полагать, что    ионы NH4+, а, значит, и    фиксированные    катионы   более  предпочтительны для фиксированных    анионов,    чем    Na+ в    условиях, когда    связанный К+ утрачен из-за критически    низкого    содержания  в    клетке     АТФ. Может    быть, есть  еще какой-то механизм, который   позволил  бы   нам   объяснить, почему   солевые   связи между фиксированными   зарядами     образуются  с   такой     неотвратимостью? Такой  механизм     действительно    существует — он    был   выявлен   при   изучении   набухания     интактных    и   поврежденных    клеток   под    влиянием   различных   солей (в    частности   NaCl).
Чтобы    разобраться   с   этим   механизмом, необходимо   обратиться  к   очень   простому уравнению    Линга, объясняющему  набухание   клеток  в   растворе    KCl:

f-f+ + X+ + Y+     ↔     f-X+ + f+Y-
      сжатие                    набухание

где f- и f+ — соответственно   фиксированный    анион (например, β- или γ-карбоксильная группа) и   фиксированный   катион (например, ε-аминогруппа   или    гуанидиновая группа), а X+ и Y- — соответственно   свободный   катион (например, K+) и  свободный анион (например, Cl-).
Подставим  в   это   уравнение    вместо   Х+ ион    К+, а    вместо Y- — конгруэнтный анион (помощник АТФ). Внутренняя  среда  интактной   клетки     представлена поляризованной, ориентированной   клеточной   водой,   а   ионное    равновесие смещено вправо (когда К+ и    конгруэнтные    анионы   адсорбированы). Концентрация свободного К+ и    конгруэнтных    анионов   в  клетке   снижается  еще   больше   не  только потому, что  они   переходят   в   связанное    состояние, но  и в   результате    вытеснения оставшегося    свободным    К+ из    клетки    структурированной   клеточной  водой, сравнительно    плохим      растворителем (величина    q  для    этих    ионов              принимает     низкие    значения). Если   К+ или    конгруэнтные   анионы  спонтанно диссоциируют   в   покоящейся  клетке, то    прирост   энтропии, вызванный  такой диссоциацией, будет    сравнительно      невелик   из-за   ограниченной    подвижности этих   ионов  в  неподвижной   структурированной  клеточной   воде.
С   другой    стороны, когда       клетка  начинает    разрушаться   из-за   падения   уровня АТФ (универсальная   причина  ее    трансформаций   и     гибели), связанный К+ начинает замещаться    ионами      Na+ до   тех      пор, пока   этот   процесс   не   достигнет критического    уровня,   за    которым   начинается    разрушение    структурированной воды.  До   этого   переломного    момента    связанная   вода (обеспечивающая   низкую величину q), способствовавшая    адсорбции К+,   способствует    связыванию   и   Na+ (как в    опытах  с    уабаином).
Но   с   окончательной    утратой    АТФ   ситуация    резко    меняется — клетка    гибнет, вода  из    структурированной    превращается  в  обычную    воду. Величина  q   для Na+ и конгруэнтных    анионов  растет, приближаясь    к   единице, десорбция   ионов происходит   теперь  уже   в   условиях    полной  свободы    перемещения. Однако присмотримся    к   фиксированным      катионам.
Фиксированные     катионы (ε-аминогруппы    остатков    лизина, гуанидиновые  группы остатков    аргинина) не    могут    освободиться   от    связи  с     белком   и  стать свободными   при       физиологических     условиях — они   по-прежнему  остаются фиксированными (кислотные     группы, разумеется, тоже). Поэтому  при   гибели клетки, деполяризации     воды,     десорбции    К+, Na+ и    конгруэнтных      анионов, фиксированные     катионы   своего    статуса  не  меняют. В   конкуренции свободного катиона (Na+) и   фиксированного    катиона   за   фиксированный   анион   побеждает последний   из    конкурентов, потому   что    фиксированные      катионы (как    и фиксированные      анионы) образуют, как    мы уже   знаем, более   прочные    связи именно   с   фиксированными      противоионами. В    результате   равновесие  реакции в уравнении   при   гибели    клетки   полностью    сдвигается       влево, а    погибшая протоплазма    стягивается   солевыми   связями   во   все   более   плотный    белковый матрикс, вплоть   до  трупного   окоченения.

-γ/2 (энергия смежного взаимодействия):

ε-аминогруппа:

Абсорбированная вода:

Абсорбировать: поглощать атомы и молекулы одного вещества другим.

Автокооперативная адсорбция:

Автокооперативность:

Автокооперативный фазовый переход:

Адсорбат: адсорбированное вещество (в отличие от адсорбтива — поглощаемого вещества, еще находящегося в объеме фазы).

Адсорбироваться: связываться с поверхностью твердого тела, или с центром адсорбции — специфическим участком твердого тела либо макромолекулы.

Адсорбционно-десорбционная диффузия:

Адсорбционное окрашивание: м

Адсорбция: процесс концентрирования вещества из объема фаз на границе их раздела. Подробности и историю изучения см. в работе [107] (р. 37, п. 5). См. также Локализованная адсорбция.

Аминокислоты:

Аминокислоты, способные нести отрицательный заряд: тирозин и цистеин имеют боковые группы, которые могут нести отрицательный заряд — фенольная и тиольная группа соответственно.

Аминокислоты, способные нести положительный заряд: лизин, аргинин, и гистидин (так называемые основные аминокислоты). Их боковые группы способны принимать протон: ε-аминогруппа лизина, гуанидиновая группировка аргинина и имидазольное кольцо гистидина.

Ацетилцеллюлозная мембрана:

Белки (белок): сложные высокомолекулярные природные органические полимерные вещества, построенные из аминокислот, соединённых пептидными связями. Последовательность аминокислот в белке определена соответствующим геном.

Белок-аккумулятор:

Белок-переключатель: гипотетический белок (в рамках теории ассоциации-индукции), способный запускать или прекращать какой-либо физиологический процесс.

Величина c: один из количественных параметров, используемый в теории ассоциации-индукции (описание см. в тексте). Этот показатель характеризует    электронную    плотность    однозарядного атома  кислорода в кислородсодержащей   кислотной   группе. Отражает   вариабельность   электронной   плотности, определяющей константу   диссоциаций    кислот (pK). Слабые    кислоты (с высоким pK) имеют  более   высокое значение с, сильные кислоты (с низким pK) — более низкую величину с.

Величина с': эквивалент величины с, применяемый к катионным группам. Высокое значение с' соответствует большой плотности электронов на положительном заряде, низкое — малой.

Глобулярные белки:

Градиент концентрации:

Гуанидиновая группа:

Гуммиарабик:

Денатурированный белок:

Диффузионное давление:

Диффузионное равновесие:

Диффузия, ограниченная поверхностью:

Дуплетная адсорбция-десорбция:

и.

Закон макроскопической электронейтральности:

Закон экономии мысли: см. Лезвие Оккама.

Золи:

Зона высокой ассоциативной плотности:

Изомерия:

Изотерма: закон связи между физическими величинами в равновесных процессах адсорбции при постоянной температуре.

Изотерма адсорбции: см. Изотерма адсорбции Ленгмюра.

Изотерма адсорбции Ленгмюра:

Изотерма многослойной адсорбции Брэдли:

Иминогруппа: группа =N—H или =N—R, где R — радикал, не обладающий свойствами кислоты. Иминогруппа входит в состав пролина — единственной иминокислоты.

Индуктивный (индукционный) эффект:

Индуктивный индекс Чиан-Тая:

Интровертная модель белка:

Ионная связь, электровалентная связь:

Ионная сила (I):

Искусственная модель:

Истинный активный транспорт: активный транспорт через биполярные слои клеток и другие похожие системы как он понимается в теории ассоциации-индукции (см. раздел 15.4).

Лезвие Оккама: философский принцип, согласно которому из множества возможных объяснений естественнонаучного явления следует выбирать наиболее простое (не нагромождай сущностей). Так, из нескольких альтернативных теорий следует выбирать наиболее простую. А также: неизвестное следует пытаться объяснить в первую очередь известным.

Лиганд:

Линейная конформация:

Линейная модель: цепь пептидных групп белка, комплементарных молекуле воды, является структурной основой линейной модели. См. Теория многослойной организации поляризованной воды (теория МОПВ).

Линейный белок: белок с полностью развернутой конформацией, не содержащий элементов вторичной структуры. Значение такой конформации см. Теория многослойной организации поляризованной воды (теория МОПВ).

Линейный полимер: м

Локализованная адсорбция:

Макроэргическая фосфатная связь:

Межклеточное пространство: пространство, отделяющее клетки друг от друга. Обычно заполнено тканевой жидкостью, а в эксперименте — раствором Рингера или другими экспериментальными средами.

Межфазный потенциал: устойчивая разность электрических потенциалов между граничащими между собой фазами.

Мембранная теория:

Метод «нулевой точки»:

Метод зарядов Борна:

Метод центрифугирования по Лингу-Уолтон:

Микроэлектрод Джерарда-Грэхем-Линга:

Миозин:

Миозин В:

Миофибриллы:

Многоатомный ион де факто:

Модель Изинга (одномерная):

[b]Модельные ионы для К+[/b]: катионы, обладающие свойствами, близкими к K+, например Rb+ и Cs+, а также Tl+.

Молекулярный объем: см. Молярный объем.

Молярный объем: п

Моноволоконный сахарозный метод определения межклеточного пространства:

Напряжение вытеснения (Uvp):

Нативный белок:

Натриевый насос, натриево-калиевый насос:

Нерастворяющая вода: представление, возникшее на заре коллоидной химии, согласно которому вода, связанная коллоидами, теряет свойства растворителя и объем занятый такой водой, не содержит веществ растворимых в обычной воде.

Протеиноидные микросферы:

Протоплазма:

Протоплазматическая доктрина:

Прочная адсорбция:

Равновесие термодинамическое:

Равновесная конфигурация молекулы:

Равновесное состояние (состояние равновесия):

Равновесные явления: явления, характерные для систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия.

Равновесный потенциал калиевый:

Равновесный потенциал натриевый:

Равновесный процесс:

Развернутая конформация: см. Полноразвернутая конформация.

Раствор 731:

Рецептор:

Саркода: термин, предложенный Феликсом Дюжарденом (Felix Dujardin, 1801-1860) для обозначения живой материи клетки, но прижился термин «протоплазма».

Саркомер: см. Миофибриллы.

Свойства ближнего действия: свойства, проявляющиеся лишь при непосредственном контакте, в противоположность свойствам, проявляющимся при удаленном действии.

Связанная вода:

Система фиксированных зарядов: трехмерный матрикс, несущий большое количество групп, обладающих каким-либо зарядом. См. Теория фиксированных зарядов Линга.

Скачкообразный путь:

Сорбционная теория А. С. Трошина:

Сорбция:

Состояние полного насыщения водородных связей:

Стандартная свободная энергия адсорбции:

Стандартная свободная энергия распределения растворенного вещества, ΔF°:

Стехиометрия:

Стиль мышления: устойчивая, целостная система особенностей теоретического объяснения исследуемого объекта, характеризующаяся спецификой методологических принципов построения знания. В основании каждого стиля мышления лежит парадигма (от греч. paradeigma — пример, образец) — совокупность теоретических и методологических предпосылок, определяющих конкретное научное исследование, — которая воплощается в научной практике на данном историческом этапе. Стиль мышления — это тип мышления, свойственный данной исторической эпохе. Смена стиля мышления связана с научными революциями, со «сменой понятийной сетки, через которую ученые рассматривают мир» (Т. Кун, Thomas Samuel Kuhn, 1922—1996). История физиологии показала, что стиль мышления не может быть моноцентричным (молекулярным, клеточным, тканевым, органным, организменным, популяционным, биосферным); в современной физиологии он должен быть системным, многоуровневым.

Структурообразующий белковый матрикс (СБМ):

Суррогатный (модельный) ион: ион, служащий заменой другому иону, близкому к нему по свойствам. Например, Rb+ используется в качестве иона, «моделирующего» поведение K+. К ним же относится Cs+ и Tl+.

Фазовый переход (фазовое превращение):

Физиология клетки: наука, изучающая функционирование клеток, регуляцию клеточных функций, реакцию клеток на внешние воздействия, адаптацию клеток к условиям окружающей среды, взаимодействие клеток друг с другом.

Физическая природа живого состояния:

й работы.

Фиксированный анион: отрицательно заряженная функциональная группа, являющаяся частью белка, другой макромолекулы или системы фиксированных зарядов.

Фиксированный заряд: химическая группа, фиксированная в пространстве и несущая положительный или отрицательный заряд.

Фиксированный катион: положительно заряженная функциональная группа, являющаяся частью белка, другой макромолекулы или системы фиксированных зарядов.

Центр адсорбции: участок твердого тела или макромолекулы, способный адсорбировать ион или молекулу.

Цитоплазма: часть протоплазмы эукариотических клеток без ядра.

ЭАКА: электроноакцепторный кардинальный адсорбат.

ЭДКА: электронодонорный кардинальный адсорбат.

ЭИКА: электроноиндифферентный кардинальный адсорбат.

Экстравертные модели:

.

Электрогенный насос:

Электронная плотность:

Электроноакцепторный кардинальный адсорбат (ЭАКА): кардинальный адсорбат, выступающий в роли акцептора электрона при взаимодействии с кардинальным центром адсорбции.

Электронодонорная способность:

Электронодонорный кардинальный адсорбат(ЭДКА): кардинальный адсорбат, отдающий электроны (кардинальному) центру адсорбции при связывании с ним.

Электроноиндифферентный кардинальный адсорбат (ЭИКА): кардинальный адсорбат, который не обладает ни электронодонорными, ни электроноакцепторными свойствами при взаимодействии с центром связывания (адсорбции).

Электроотрицательность атома: количественная характеристика способности атома в молекуле притягивать к себе электроны. К примеру, хлор более электроотрицателен, чем водород. Понятие электроотрицательности атомов было введено Л. Полингом.

Элементарная живая машина:

Энтропийная составляющая усиления ассоциации противоионов в системе фиксированных зарядов:

Энтропия диссоциации: диссоциация адсорбированного вещества, распад ассоциата ионов и молекул сопровождается ростом энтропии системы.

Энтропия:

Эффективное столкновение:

Эффекторный центр: один из группы реактивных центров, физиологически значимое изменение которого происходит при связывании (адсорбции) определенной молекулы с рецептором, пространственно удаленным от эффекторного центра.

Явление кооперативности:

ЯМР, ядерно-магнитный резонанс:

А сейчас я дам самую краткую характеристику возникновения когерентности в воде. В этой лекции  я   решил   обойтись   без    прозрачек,   в   которых   приводится  вся необходимая математика и строгие выводы тех заключений, к которым мы пришли. Заинтересованные слушатели могут познакомиться с их фотокопиями, которые я с собой привез. Мы же сейчас обойдемся   без   математики, а   положимся на  интуицию.
Предположим, у   нас   есть   какое-то   количество  молекул  в  пустом   пространстве. В классической    физике  любой объект    движется   только  за  счет приложения к нему внешней силы. Напротив, фундаментальным    принципом    квантовой   физики  является  то, что каждый объект   должен     флуктуировать, даже   когда    не   него   никакие   внешние   силы  не действуют. Этот   закон    известен    как «Принцип    неопределенности     Гейзенберга». Широко распространено    мнение, что    неопределенность   при    одновременном   измерении  координаты и     импульса    объекта    квантовой  физики   связана с    влиянием на этот объект наблюдателя   в  момент     проведения    измерения. Это не так. Принцип неопределенности — объективный закон природы, не    связанный   с    проведениями    измерений. Объекты   квантовой    физики    ведут     себя, как    люди, только    что   вышедшие   из    пивнушки после хорошего    возлияния: они    флуктуируют   независимо   от   того, наблюдает   ли   за    ними кто-либо    со   стороны   или   нет.
Все объекты в   квантовой    физике    ведут   себя   так, как   будто  они   избегают   состояния покоя. Так   ведут    себя  не    только    частицы, но   и    поля. Например, существуют, так называемые, вакуумные    квантовые    флуктуации     электромагнитного   поля. Например, вы утверждаете, что   в   этом   месте    вообще    нет   электромагнитного    поля, его   значение равно нулю. Тогда, в    согласии   с    классическими    представлениями, в   этом   месте    ночь, самая темная    из   всех    возможных     ночей. Ведь     свет – это   тоже   электромагнитное   поле. Поле отсутствует — значит   есть    только     тьма, ничто. Но   в   соответствии   с     принципом неопределенности     Гейзенберга, в    квантовой    физике    такого     просто   не   может  быть: значение    энергии    не   может    быть    абсолютным    нулем, это    вступает  в  противоречие с главным   законом   квантовой    физики. Следовательно, энергия   должна    флуктуировать. Тогда темная    квантовая    ночь, конечно, темна, но    темнота   прерывается    вспышками  света, т.е. флуктуациями. То, что такие    флуктуации   действительно   существуют, было   показано еще очень     давно. Флуктуации    физического    вакуума    проявляются, например, в   известном явлении     Лэмбовского    сдвига – небольшой    разницы  в   экспериментально  измеренной энергии    электрона   в   атоме   водорода и   расчетной   в   предположении     отсутствия флуктуаций    электромагнитного    поля. Эта    небольшая     разница    как   раз и объясняется присутствием    флуктуирующего   электромагнитным    поля, которое  сопрягается    с электрическим    током, продуцируемым    вращающимся   по    орбите    электроном. За раскрытие   этого   явления    Фейнман   получил    Нобелевскую   премию. Оно    является стандартной  частью   квантовой    электродинамики.
Итак, с  позиций    квантовой   электродинамики, физический   вакуум — это   пустое   пространство, заполненное   флуктуациями   всех   возможных   физических  полей. В природе нет полей, интенсивность    которых   была   бы    абсолютным    нулем, но    наблюдать  их можно только  тогда, когда   в   вакууме    оказывается    физический    объект. Этот   объект   через флуктуации   всегда   взаимодействует  со    всеми  другими   физическими   полями, присутствующими   в   природе. Из     квантовой   физики    для    аналитически     мыслящего человека     следует, что   в   природе    вообще    нет   изолированных   тел. Ни одно тело не может быть     изолировано, потому   что    через   флуктуации   оно   взаимодействует со всеми другими телами.
Давайте   рассмотрим   пустое  пространство, которое   мы  уже  не  можем  считать  абсолютно пустым, а заполненным    флуктуациями  всех   возможных   полей. Находящийся в этом пространстве    атом    способен   принимать  две   конфигурации, разделенные   энергетическим барьером Е, равным, в    согласии   с   уравнением    Эйнштейна,     h ν. Напомню, что h — это постоянная    Планка, фундаментальная     физическая      константа, а ν — частота. Т.е. энергия прямо   пропорциональна    частоте, чем    выше    частота, тем   больше     энергетический барьер. Во   всем спектре    флуктуаций    электромагнитного   поля    всегда    найдутся флуктуации, частота    которых   в   точности   равна    ν. Они    будут   возбуждать    атом, переводя  его   из низкоэнергетичной   в     высокоэнергетичную     конфигурацию. Другими   словами, флуктуация электромагнитного    поля    вакуума    запустила    флуктуации   электромагнитного  поля атома. Сопряжение  флуктуаций, между    прочим, нелинейный    процесс, потому  что   переход  материи из    возбужденного   в  основное    состояние    сопровождается    излучением   фотона. Поэтому флуктуация    материи    производит, в    свою    очередь, новое    поле, новую    флуктуацию вакуума    и т.д.,  и т.д. Так    осуществляется    сопряжение   материи  и  поля. Характер сопряжения   определяется    числом    атомов, присутствующих   в   области пространства, соответствующей по своим размерам длине волны флуктуации. Внутри области, определяемой длиной    волны, произойдет    согласование    флуктуаций    частиц   и    вакуума. Мы    называем этот   район   «когерентным    доменом» (КД). Почему мы выбрали такое название?
С   увеличением   числа   атомов  в  единице   объема   энергия их    взаимодействия   повышается по сравнению   с   той, что    характерна   для   двух    атомов — детекторов    флуктуаций физического     вакуума, находящихся   на   достаточном    расстоянии   друг   от   друга. Когда плотность   атомов    достигнет    некоторой   критической   величины,  энергия   их взаимодействия   превысит   энергию, заставляющую   их   отталкиваться    друг от друга. Ниже критической   величины     плотности   атомы    флуктуируют     квази-независимо   друг от друга. Их    поведение    подобно    поведению    толпы   людей, покидающих   после   окончания рабочего   дня   свою   контору   и    ведущих    себя   как    ничем   не    связанные   индивидуумы. Они    ведут    себя, как   газ, кстати, это    слово     происходит   от    слова    «хаос». Газ — это хаотичный    ансамбль     молекул. Но   когда    плотность    газа    превышает    критическую величину, происходит     взаимное    сопряжение     атомов — и   это   типично    квантовый феномен, потому что   вне    квантовой   физики   нет   квантовых   флуктуаций вакуума и не может    быть    сопряжения. Единственное     поле, которое    существует  в    классической физике — это то, что мы    можем   создать   с  помощью   нашей    собственной   антенны, а в квантовой   физике есть    широкая     пред-антенна, которую   представляет   собой  вакуум. Она порождает   эти   флуктуации — отправная   точка   всех   наших   последующих  рассуждений.
Итак, при   плотности   материи   выше    критической    материя    переходит   в   новый режим. Все  ее   частицы     флуктуируют   в    унисон    с   частотой    электромагнитного     поля, захваченного    когерентным     доменом. Понятие   когерентности    значит, что  все  составные части   материи  в   поле    осциллируют, колеблются, переходят   из   одного  состояния в другое в унисон   друг  с  другом, представляя  собой   единый    ансамбль, и даже в музыкальном смысле этого слова. Такая конфигурация обладает меньшей энергией, чем предыдущая хаотическая конфигурация индивидуальных частиц. Это экспериментальный факт: чтобы превратить газ в жидкость, т.е. создать когерентное состояние, необходимо отнять у газа энергию, а не добавить ее. А чтобы превратить жидкость в газ, ей надо добавить энергии. Поскольку энергия конденсированного состояния ниже, чем газа из тех же частиц, конденсированное состояние стабильно. Чтобы разрушить такую конфигурацию частиц, материи нужно добавить энергии, а не отнять энергию у нее. Т.е. внесение энергии разрушает когерентное состояние, состояние, когда частицы флуктуируют в унисон, а отнятие ее создает когерентное состояние. Это общий закон. (Вопрос В.В.: Значит ли это, что жидкость, полученная из газа путем его сжатия, отличается от

КД, и в идеальном случае частота будет соответствовать энергии 1 мЭв.
Конечно, в реальной ситуации когерентность не идеальна. Когерентность — это относительное понятие. Энергия в 1 мЭв может быть достигнута лишь тогда, когда система находится в бесконечно сжатом (Squeezed) состоянии, т.е. когда неопределенность фазы, ее размазанность, сведена к минимуму (я напоминаю о лекции, которая была прочитана этим утром). А эта неопределенность коррелирует с числом компонентов. Абсолютно большая когерентность может быть достигнута только в системе с бесконечно большим числом компонентов. Поскольку число компонентов в когерентном домене велико, но не бесконечно, это ставит предел уменьшению ширины частоты, с которой осциллирует когерентный домен, т.е. пределам сжатия. И это причина того, что когерентность рано или поздно теряется.
Чтобы увеличить когерентность, необходимо увеличить число компонентов, участвующих в осцилляции, и это приведет к «сжатию» неопределенности фазы. А именно, системе необходимо позволить установить корреляционные связи с другими внешними осцилляторами, что приведет к увеличению компонентов и сжатию неопределенности фазы. Только в случае бесконечно сжатого состояния частота фотона, который может излучить когерентный домен воды, достигает значений, характерных для ядерной энергии — 1 мЭв. Но даже меньшие значения накопленной когерентными доменами в условиях суперкогерентности энергии могут предложить объяснение и понимание явлений трансмутации элементов, которыми занимался во Франции Кервран. Ведь он давно и надежно показал, что в живых организмах, т.е. в «живой воде», могут происходить превращения химических элементов.
При б?льших степенях свободы мы можем подняться от мягкого рентгеновского излучения к фотонам ультрафиолетовой и видимой части спектра. Здесь лежит область биофотонов. С этой точки зрения, происхождение биофотонов связано с когерентными доменами в воде, которые способны аккумулировать энергию из среды. И поскольку эта энергия когерентна, а каждый из n фотонов имеет некоторую энергию частотой ν, когерентный домен излучает фотоны с частотами (n ν), которые в зависимости от значения n простираются в диапазоне от килогерц до фотонов видимого и УФ-света.
Перейдем к последней части моей лекции и посмотрим, как мы практически можем получить все эти явления. Я покажу вам механизм, обеспечивающий появление биофотонов. Итак, они производятся в особых мастерских, которые представляют собой когерентные домены воды. Как я уже сказал, в обычной воде КД «склеены» друг с другом. Из-за этого они несвободны, и это препятствует свободному движению когерентных доменов. Давайте пофантазируем. Представим себе, что нам удалось отклеить друг от друга когерентные домены. Тогда мы получим ансамбль когерентных доменов, каждый из которых окружен некогерентными молекулами воды. Тогда мы можем получить то, что известно под названием «Джозефсоновский контакт».
Еще раз: у нас есть что-то вроде решетки, в узлах которой находятся КД, окруженные плотным паром, в котором растворены другие вещества. Эти растворенные вещества не могут проникнуть в КД, потому что молекулы воды в нем плотно упакованы. Поскольку электроны КД квази-свободны, когда КД начинает вращаться, всегда есть вероятность утечки некоторой части электронов. На квантовом языке это называется квантовым туннелированием электронов. Для туннелирования требуется, чтобы КД были бы свободны, потому что когда они склеены друг с другом, электрон, покинувший один домен, будет поглощен другим, и наружу ничто не выйдет. Но если поверхность домена свободна, есть вероятность того, что электрон будет захвачен чем-то другим.
Давайте с этой точки зрения посмотрим на то, что происходит в облаках. Там когерентные домены достаточно независимы. И тогда мы можем спросить: какова динамическая природа молний? Молнии — это впечатляющее доказательство того, что я вам сейчас рассказываю. Действительно, в метеорологии детально описано, что такое молнии, какие бывают молнии, только ничего не говорится об источнике того гигантского заряда, который в молнии заключен. Знаете, насколько велик заряд, заключенный в одной молнии? В Фейнмановских лекциях по физике дана оценка — каждая молния переносит до 20 кулон заряда! Но откуда он берется? В облаках нет машин, взрывчатых веществ, углеводородов и другого топлива. Тем есть только капли вода, окруженные кислородом, азотом и небольшим количеством углекислоты. Из этого ансамбля простых веществ вырывается молния, несущая 20 кулон заряда. Это явление доказывает, что из капелек воды можно экстрагировать громадное количество электронов, ведь молния — это струя электронов. Электроны невозможно экстрагировать из водяного пара, потому что для этого требуется громадная энергия ионизации. Источником такого количества электронов не может быть ни кислород, ни азот, ни углекислый газ. Итак, единственным источником электронов могут быть только капельки воды. Но это значит, что молекулы воды, входящие в их состав, не могут быть простыми молекулами воды. Это должны быть молекулы воды в особом состоянии — когерентном. Только в этом состоянии они могут легко терять электроны.
Чтобы у когерентного домена появилась возможность избавиться от электронов, он должен иметь контакт с вакуумом, а не с другим когерентным доменом и поэтому мы должны расцепить когерентные домены. И вот здесь мы можем указать на принципиальное различие между живой водой и водой неживой. В неживой воде когерентные домены слипаются друг с другом, а в живой они по тем или иным причинам отделены друг от друга. И с той гигантской поверхности, которая при этом обнажается, мы можем получить что-то вроде молнии, конечно, так сказать, одомашненной молнии. В живой материи пространство, разделяющее когерентные домены – молекулярных размеров, тогда как в грозовом облаке расстояния между ними много больше. Поэтому-то грозовые молнии ведут себя столь дико, а в живой материи, в живой воде молнии «приручены».
Итак, когерентные домены могут служить в клетке источниками электронов, и эти электроны питают окислительно-восстановительные реакции. Мы модем сделать всю эту систему весьма стабильной, если удастся создать когерентный режим среди когерентных режимов. Тогда мы поднимемся на второй уровень когерентности (первый уровень когерентности – это объединение молекул воды в индивидуальные когерентные домены). Как может возникнуть такая двухуровневая система? Чтобы это произошло, когерентные домены должны иметь возможность обмениваться электромагнитным полем. И они на это способны, поскольку они способны хранить энергию в той форме, о которой я уже говорил. При какой частоте этот обмен может происходить? При частоте, соответствующей той, в которой они хранят энергию внутри себя. И эта запасенная энергия может обеспечить обмен между когерентными доменами, вызывающий колебательное поведение, которое наблюдается в экспериментах, описанных в вчерашних и сегодняшних лекциях. Но нам нужен кто-то или что-то, что примет на себя эту энергию. Если такого реципиента нет, то энергия не может освободиться. Кто может быть таким приемником? Газы, обычно присутствующие в воде.
И здесь я хочу соединить мою логику с идеями, высказанными Владимиром Воейковым, который замечательно описывает то, что происходит в биологии. Например, он подчеркивает, сколь важную роль играет углекислый газ. Углекислота – это полностью симметричная молекула с углеродом в центре и двумя атомами кислорода с обеих сторон от него:
О==С==О

!Joker написал(а):

Известно,что   науку   «двигают»  вперёд  не  просто    учёные, а   учёные-философы.  И у них,   как  правило,   кроме  собственно   узко    профессиональных  прорывов,    и  «побочные»   эффекты,   в   виде    озарений  не  по  «теме».
У   профессора  Сперанского  произошло  что-то  похожее.     Вот  как  он  сам  пишет  об   этом.

Я могу поклясться на Библии, что НЕ СЧИТАЮ себя величайшим гением всех времен и народов. Манией величия не страдаю – даже в малой степени. Совершенно уверен, что среди тысяч экспериментаторов, не обративших внимания на разительные, подчас, отличия  в   состоянии   территориально  обособленных  групп животных (без   каких-либо  внешних  воздействий!) было множество исследователей, более  умных, опытных, талантливых, чем  я.
Но  вот  почему-то  именно  мне  БЫЛО ДАНО  увидеть  и осознать    факт  величайшей   важности. И   сделать  из   него далеко   идущие  выводы.
БЫЛО  ДАНО – вот  ключевые  слова! С ними я хочу выйти на широкое  обобщение, оно  тоже  было  мне  ДАНО.
Когда  мы  говорим об  ОТКРЫТИИ, – то подразумеваем: что-то было закрыто – до поры, до времени, а потом перестало быть таковым. В процессе  открытия. Позволительно  спросить: кем (или чем) было закрыто? Ну, бывают  случаи, когда  на  этот  вопрос  можно ответить   на   уровне   здравого   смысла, без  всякой мистики. Недостаточным   знанием   предмета, к примеру. Работали, изучали этот   предмет, накапливали   информацию – и вот закономерный результат: открытие. Но  нас  интересует  не э то, а факт удивительной слепоты   великого   множества людей, не видящих очевидного. Утверждаю: в рамках  здравого  смысла, материалистических представлений,  или,   что  то  же  самое:   ньютоно-картезианской парадигмы, этот   факт   объяснить  невозможно.
Перекидываю  мост   между тем,   что   открылось   Стефенсону (или   Ползунову, вопрос  о   приоритете   меня  сейчас  не  занимает) и   мне,  совсем  в  другой  области. Эти  два  эпизода в ПРИКЛЮЧЕНИЯХ   МЫСЛИ   человечества  объединяет  игнорирование  очевидного,  которое  никак  не  может  быть  случайным. А  следовательно, должно  быть  оценено  как  проявление   чьей-то   воли.   Внешней, по   отношению  к  нам, людям. Доброй  или  злой (по  нашим   понятиям) сказать   трудно. Но  сам  факт  наличия  такой  воли лично  для меня   несомненен. А  то, как   себя  эта   воля    проявляет,   я  бы    назвал    ФЕНОМЕНОМ    ЗАКРЫТИЯ. Он    действует  в  течение  какого-то    времени, а   потом   снимается. Применительно   к медико-биологическому    эксперименту  на    мышах  и   крысах он   действовал   около    двух   веков. А   потом   ОНИ  решили: «Хватит,  пожалуй». Тут  я   попался   ИМ  под  руку  и поднял крик: «Так   работать  нельзя!»
Мог   попасться    кто-нибудь   другой, не  исключено, что  более достойный. Не  нужно   быть   семи   пядей  во  лбу, чтобы УВИДЕТЬ    ОЧЕВИДНОЕ. Но  это  произойдет   только   тогда, когда  будет  снято   действие ФЕНОМЕНА   ЗАКРЫТИЯ. А  уже  если   оно   произойдет (не  важно, через   кого), то    последствия   состоявшегося  ОТКРЫТИЯ  могут   быть   колоссальны. (Увы, только  могут  быть, но    необязательно    БУДУТ. Однако, это  я   забегаю   вперед,  ставлю телегу   впереди    лошади. Вопрос  о    СУДЬБЕ   открытия – особый,  им  я  еще  займусь).
Я понимаю: двух   примеров* недостаточно, чтобы  убедить мир в реальности  «феномена   закрытия», а   также   во   внешнем  по отношению   к  нам    людям,  его   характере. Они, эти примеры, только   дают   мне   право    поставить  на  обсуждение  данную гипотезу. Однако    лично  я    не   сомневаюсь (это уж на моей совести), что    исследователи   в   самых   разных   областях знания    число   таких   примеров   умножат. Стоит только им посмотреть  в   эту  сторону. Делаю   заявку на открытие феномена закрытия!
Понять   ИХ   логику (когда, и  что, и    на    какой   срок ОНИ считают   нужным   закрывать, а   главное – зачем?) я  не  могу. И даже  не   пытаюсь. Может  быть    это – одна   из  форм  ИХ эксперимента   над   нами, людьми. Возмущаться   этим  у нас не больше  прав, чем   у   мышей   и  крыс, с   которыми  мы экспериментируем.
…Хотя  стишок  о  матрешках   вроде   бы   шуточный, эта метафора    очень   глубока   и  я  бы   даже  сказал – бездонна. Думаю,  что    это – тот   же    фрактальный    принцип  конструкции    мироздания, который   все   яснее   проступает   во всех    познаваемых   нами    явлениях. Только   терминология различается, но    это – не  так  уж  важно.
Так  какой же номер   матрешки   присвоить   заявленному  мною открытию   ФЕНОМЕНА    ЗАКРЫТИЯ? По   рангу  он  никак  не ниже, чем    тот, который  идет   у   нас  под  номером   один  в  системе    знаний,  относящихся   к  медико-биологическому эксперименту. Но сам он относится    к   другой    системе – о   законах   тонкого  мира,   внешних    воздействий   на    сознание   человечества, которые    самодовольная    материалистическая    наука   начисто  отрицает. Что   же: «От   меня   вам   пирожок – ну-ка,  съешь   его, дружок!» А   уже  о  номере   матрешки   в   этой   системе   знаний, я    думаю, говорить    преждевременно: слишком  мало   мы   знаем о   законах   тонкого    мира. Думаю, что   феномен   закрытия – одна  из   крупиц   этого  знания.