Я видел на нашем базаре вчера



страница2/4
Дата25.06.2015
Размер1,2 Mb.
1   2   3   4
.

При увеличении Z+/r возрастает прочность трудно растворимых соединений и устойчивость малорастворимых соединений. При этом возрастает число присоединяемых анионов, и вместо нерастворимых соединений образуются комплексные анионы. С увеличением Z+/r обычно возрастает и окислительная способность ионов, характеризуемая окислительно-восстановительным потенциалом изменения Z+ иона (Мусакин, А.П., 1971).

Ионы элементов d- и р-семейств (р-металлов) отличаются от ионов s-семейства и р-семейства (металлоидов), так как имеют на внешней орбите (за немногим исключением) 18 электронов, в отличие от s- и р-элементов (металлоидов), которые имеют на внешней орбите 8 электронов, или р-элементы 4-7 периодов металлоиды на 18 внешних d-электронах имеют 7-8 р-электронов.

Эти химические элементы, d- и p-семейств, металлы обладают исключительными свойствами к комплексообразованию с биомолекулами. В XX-XXI веках в космических объектах, геосферах планеты Земля в животных организмах обнаружены практически все из известных естественных 94 (95, 96?) химических элементов и их изотопов. Причем вероятность определения ультрамикроэлементов (< 10-5) в тканях, органах, организме зависит от разрешающей способности метода определения (технических возможностей).

Неужели живое вещество в течение продолжительного эволюционного процесса «не соблазнилось» использовать эти явно более совершенные, относительно стационарные системы элементарных частиц, изотопы химических элементов d- и р-блока, их удивительные свойства, в своих целях?

В формировании химического элементарного состава живого вещества, животных организмов и в их жизнедеятельности принимает участие весь спектр изотопов химических элементов Z 1-94, известных на планете Земля.

Из кровяного русла весь спектр изотопов химических элементов поступает в ткани, органы, системы, в том числе и органы и системы выведения их из организма. Роль изотопов химических элементов в живом веществе, животных организмах различна. Изотопы химических элементов s-блока, IА подгруппы являются физиологическими электролитами, образуют, вместе с химическими элементами р-блока, правое верхнее поле периодической системы, в основном VIIA подгруппа, вне- и внутриклеточные жидкости. s-элементы IA подгруппы служат переносчиками зарядов. Изотопы химических элементов s-блока, IIA подгруппы, участвуют в образовании опорных и пластических тканей (кость, строма, хрящи, зубы). Изотопы химических элементов d-блока, 4-7 периодов, образуют разнообразные комплексные соединения. В отличие от изотопов химических элементов s-блока, химические элементы d-блока отвечают за формирование и функционирование ферментов, ферментных систем, гормонов, биологически активных веществ. Изотопы химических элементов f-блока (лантаноиды и актиноиды) являются естественной простетической частью (кофактором) ряда ферментов и взаимодействует с теми же апоферментами, в которых, как принято считать, ведущую роль играют представители изотопов химических элементов s- и d-блоков. Причем изотопы химических элементов f-блока более активны и замещают (или вытесняют) другие металлы в концентрациях в 10-100 раз меньших. Возможно, изотопы химических элементов f-блока играют важную роль в функционировании опорных тканей. Изотопы химических элементов р-блока образуют многочисленные соединения, как между собой, так и с изотопами химических элементов s-, d-, f-блоков. Изотопы химических элементов р-блока, на основе индивидуальных информационных характеристик, самоорганизуясь, образуют разнообразные структуры (белки, ферменты, аминокислоты, РНК, ДНК, части мембран…). Белки самоорганизуются и самовоспроизводятся на основе информации, заключенной в матрице ДНК, РНК из изотопов химических элементов р-блока с атомными номерами: 6, 7, 8, 15, 16 (и из изотопов химического элемента s-блока Z = 1), представляющих правое верхнее поле химических элементов р-блока периодической системы. Изотопы химических элементов р-блока верхнего правого поля, как уже отмечалось выше, являются физиологическими компонентами растворов неорганической части плазмы крови, вне- и внутриклеточной жидкости, исполняя роль анионов. И, наконец, VIIIA подгруппа элементов, которой, собственно, и заканчивается формирование электронных р-орбит. В VIIIA подгруппу входят He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn. В плазме крови благородные газы находятся в свободном состоянии (Соков, Л.А., 2000; 2001).

Инертные газы обладают наркотизирующими, анестезирующими свойствами, которые увеличиваются с возрастанием атомного номера, атомной массы. Биологические эффекты элементов VIIIA подгруппы зависят, возможно, от мембранных эффектов, вследствие растворимости их в липидах, а может быть из-за стабилизации гидратов микрокристаллов в тканях нервной системы, что приводит к блокированию проводимости по нервным волокнам, которые и определяют биологические эффекты (Москалев, Ю.И., 1985).

Инертные газы, в отличие от всех других химических элементов периодической системы в биологических субстратах не имеют заряда, являются нейтральными и находятся в атомарном состоянии. Отсюда, при изменении химизма сред организма, например, при отсутствии поступления O2 и расстройстве окислительно-восстановительных реакций, должны первыми реагировать и выходить из цепей биоорганических и физико-химических процессов. Вполне возможно, что выход изотопов химических элементов р-блока, VIIIA подгруппы, инертных газов, из цикла биоорганических, физико-химических процессов, является одним из ограничителей временного интервала клинической смерти животного организма. Изотопы химических элементов р-блока нижнего левого поля периодической системы, металлы, выполняют те же функции, что и металлы d- и f-блоков (Соков, Л.А., 2000; 2001).

Металлы s-, p-, d-, f-блоков задерживаются в тканях, органах, системах животного организма, образуя неорганические комплексы в основном с белками (Левина, Э.Н., 1972).

В процессе метаболизма химических элементов в животном организме включается механизмы «старения» атомов, связанные как с механизмами радиоактивных изобарных, превращений (например, C14 → N14), радиоактивного распада, так и переводом изотопов химических элементов в неактивные, нейтральные соединения, недоступные биохимическим процессам и физико-химическим реакциям. «Химизм и механизм процессов «старения» атомов заключается, вероятнее всего, в том, что именно за данное время эти атомы, в форме определенных органогенных соединений, успевают исчерпать ресурс активного участия в очищении всех клеток организма от отработавших свой оптимальный срок атомов этих же элементов. «Свежие» атомы еще не отработавшие свое время в организме должны обладать большей активностью, что и требуется организму. Этот постоянно действующий спонтанный процесс возобновления всех атомов и их стабильных и нестабильных изотопов в каждой клетке организма и составляет сущность живого в отличие от костной материи» (Красавина, В.С., Торбенко, В.П., 1975; Скальный, А.В., 2004, цит. Бадалов, С.Т., 2006).

Химические элементы могут взаимодействовать между собой. Это взаимное влияние типа синергизма или антагонизма осуществляется в пище, в пищеварительном канале и далее в организме на уровне тканевого и клеточного метаболизма. Синергизм чаще бывает взаимным, антагонизм может быть обоюдным или односторонним. Количество синергетических связей значительно меньше, чем антагонистических. Возможность антагонистических взаимодействий химических элементов можно объяснить и предвидеть в известной мере исходя из их положения в периодической системе. В основе этих взаимодействий лежат физико-химическая аналогия, их способность к комплексообразованию, большее или меньшее сродство к соответствующим активным группам биополимеров.

В целом можно предположить, что антагонистами являются химические аналоги и гомологи, а также химические элементы, имеющие одинаковую валентность и способность к образованию аналогичных комплексов (Скальный, А.В., 2004).

Разделение химических элементов на необходимые, эссенциальные, генуинные и примесные является в настоящее время, господствующей точкой зрения среди естествоиспытателей (Ленинджер, А., 1974; 1976; Ковальский, В.В., 1974; Авцын, А.П., и др., 1991; Koloni, D.K. 1980; Aggett, P.J., 1985 и т.д.). Едва ли это так, если живое вещество, животные организмы, физиологические и биохимические процессы, происходящие в живом, рассматривать с позиции статистической физики. Функционирование живого и все процессы, в нем происходящие, носят статистический характер.

Деление химических элементов на генуинные, эссенциальные и примесные, не нужные живому научно не обоснована. Это западноевропейская шизофрения, перекочевавшая в умы и российских естествоиспытателей.

Есть робкие, несмелые попытки сформулировать противоположную точку зрения. Например, А.В. Кудрин, О.А.Громова высказали свою точку зрения на эту проблему: «Известные на сегодняшний день факты позволяют считать современную классификацию МЭ далеко не совершенной. Все МЭ, в том числе B, Al, Sc, Pb, трансурановые элементы, в микродозах являются эссенциальными» (Кудрин, А.В., Громова, О.А., 2007, с. 15).

В природных системах наиболее характерными примерами совместных концентраций химических элементов являются «эндогенные» месторождения, содержащие в рудах единого происхождения, то есть без каких-либо более поздних наложений продуктов различных процессов, следующие их пары, триады и более сложные сочетания (в скобках приводятся их кларковые содержания в породах, г/т):



  1. мышьяк (1,7) – серебро (0,07) – золото (0,004) – теллур (0,001), то есть 1700:70:4:1;

  2. олово (2,5) – вольфрам (1,3) – золото (0,004), то есть 625:325:1;

  3. серебро (0,07) – золото (0,004) – теллур (0,001), то есть 70:4:1;

  4. мышьяк (1,7) – золото (0,004). То есть 425:1;

  5. ртуть (0,08) – серебро (0,07) – золото (0,004) – теллур (0,001), то есть 80:70:4:1;

  6. цинк (83) – свинец (16) – серебро (0,07), то есть 1186:230:1;

  7. медь (47) – молибден (1,1) – рений (0,0007) – осмий, то есть 67140: 1600:1;

  8. цинк (83) – индий (0,14) – кадмий (0,13), то есть 600:1:1;

  9. олово (2,5) – вольфрам (1,3) – молибден (1,1), то есть 2,1:1,1:1;

  10. мышьяк (1,7) – сурьма (0,5) – ртуть (0,08), то есть 21:6:1;

  11. сера (470) – мышьяк (1,7) – сурьма (0,5), то есть 940:3,5:1;

  12. железо (46500) – хром (83) – никель (58) – кобальт (18), то есть 2600:4,6:3,2:1;

  13. железо (46500) – магний (18700) – хром (83) – никель (58), то есть 800:322:1,4:1.

Итак, химические элементы с меньшими кларками тяготеют к химическим элементам с большими кларками. Причем кроме изоморфизма имеются и другие причины совместного нахождения химических элементов, как в неживой, так и в живой материи. Одной из возможных причин совместного нахождения конкретных сочетаний химических элементов являются процессы превращений и взаимопревращений химических элементов, имеющих нестабильные изотопы, переходящие в устойчивые изотопы других химических элементов, что приводит к совместному нахождению очень многих химических элементов в различных образованиях и костной и живой материи (Бадалов, С.Т., 2006; 2007).

Известно более 2000 различных ферментов, из них ~ 40 % имеют в качестве простетической группы тот или иной химический элемент (Альберт, А., 1989). Причем активаторами одного или нескольких ферментов могут быть пятнадцать (и более) катионов металлов (Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Zn, Cd, Cr, Cu, Mn, Fe, Co, Ni, Al и т.д.) (Левина, Э.Н., 1972). Ферменты – самый крупный и наиболее высокоспециализированный класс белковых молекул. Они – тот рабочий аппарат, при помощи которого реализуется действие генов. Именно они катализируют тысячи химических реакций, из которых в конечном итоге слагается клеточный обмен (Ленинджер, А., 1974). «Ферменты как тела белковой природы относятся либо к классу простых белков (протеины), либо к сложным белкам (протеиды). К первым относится большинство гидролитических ферментов, в частности пищеварительные. Вторая группа для нас представляет особый интерес. Относящиеся к ней ферменты имеют в составе добавочный компонент – небелковые части, которые могут входить в структуру фермента в качестве прочносвязанного компонента (флавиновые группы, гем-группа). В этих случаях их относят к собственно простетической группе. Группу, относительно легко отделяемую от белковой части фермента, часто называют коферментами (кофакторами ферментов). Между собственно простетической группой и коферментами имеются переходные группы. К коферментам относятся разнообразные по химическому строению вещества. В состав их входят многие витамины (тиамин, рибофлавин, витамин В12, фолиевая, никотиновая, пантотеновая кислоты, биотин), а также и такие соединения, как аденозинтрифосфат, липоевая кислота и ряд подобных им, имеющих биологически важное значение.

К коферментам причисляют и ионы ряда металлов, что представляет для нас особый интерес в связи с их активной ролью. Активация ферментов может происходить путем вхождения металла в качестве компонента, так называемого активного центра фермента. С другой стороны, металл может служить связующим элементом, мостиком между субстратом и ферментом, способствуя контакту субстрата с активным центром фермента.

Вхождение металла в ферментативную систему способно увеличить ее активность во много тысяч, иногда миллионы раз» (Венчиков, А.И., 1978, с. 107). «Все металлосодержащие ферменты, или, как их принято еще называть, металлоэнзимы, разделяют на истинные металлоферменты и ферменты, активируемые металлами.

Истинные металлоферменты характеризуются прочной связью металла с белковой частью фермента или его простетической частью. Данный металл в нем незаменим другим, и в его отсутствие ферментативная активность не проявляется.

Другая группа – ферменты, активируемые металлами, характеризуется тем, что имеет рыхлую непрочную связь металла с белком фермента. Путем диализа или при осаждении белка металл из такого соединения нетрудно удалить. Количественное соотношение между металлом и белком в них изменчиво. Ферментативная активность также вариабильна. Белковая часть таких ферментов в некоторой степени сохраняет свою ферментативную активность и в отсутствии металла. Для них характерна возможность замены одного металла другим, то есть некоторые металлы способны активировать один и тот же фермент.

Непрочная связь металла с белковой частью фермента, возможность воздействия на его активность разными металлами дает образование с подвижным, изменчивым составом» (Венчиков, А.И., 1978, с. 110).

Кофактором ферментов, очень часто является не один, а несколько изотопов химических элементов. Например: Zn2+ в природе представлен пятью изотопами – 64Zn (48,89 % в смеси), 66,67,68,70Zn (таблицы 2.1.1 и 2.1.2), является кофактором алкогольдегидрогеназы, карбоангидразы, карбоксипептидазы…

Цинку принадлежит важная роль в передаче информации практически на всех ее этапах. Он является незаменимым компонентом свыше 20 ДНК- и РНК-полимераз и может сам функционировать в качестве неэнзиматической полимеразы in vitro. Zn входит также в состав свыше 200 содержащих «цинковые пальцы» белков, регулирующих в большинстве случаев функцию факторов активации транскрипции. Эта функция заключается обычно в том, что они, узнавая определенные последовательности ДНК, обеспечивают связывание с ними специфических регуляторных белков. Zn является также компонентом аминоацил-тРНК-синтектаз и фактора трансляции EF-1 (Риш, М.А., 2003).

Cu2+ (Cu+) в природе представлена 63Cu (69,69 %) и 65Cu, является кофактором тирозиназы, цитохромоксидазы и т.д. Fe2+ или Fe3+ в природе представлено четырьмя изотопами, 54,56Fe (91,66 %), 57,58Fe, входит в состав цитохромов, пероксидазы, каталазы, ферредоксина…

В различных гемсодержащих ферментах и белках имеется порфириновое кольцо. Протопорфирин образует «четырехзубчатые» комплексы с ионами таких металлов, как Fe, Mg, Zn, Ni, Co, Cu. Хелатный комплекс протопорфирина с Fe2+ называется протогемом или просто гемом; аналогичный комплекс с Fe3+ носит название гемина или гематина. (Ленинджер, А., 1974, с. 437).

Скорость и даже направление химических реакций может зависеть от изотопного состава их участников. Различают два типа таких эффектов: кинетический и магнитный.


1. Кинетический, или классический изотопный эффект сортирует ядра изотопов по их массе.
2. Магнитный изотопный эффект, производит селекцию изотопов по магнитным (то есть по спиновым характеристикам) моментам их ядер (Бучаченко, А.Л. и его сотрудники, 2003, http://archictac.livejournal.com/495.html?mode=reply ).

В 2003 году А.Л. Бучаченко и соавторы, впервые показали на примере фермента креатинкиназы и ее ингибитора метил-ртутьхлорида, что ингибитор с магнитными ядрами 199Hg и 201Hg значительно более эффективен, чем тот же ингибитор, содержащий немагнитные ядра 200Hg и 202Hg. Различие по массам изотопов не сказывалось на эффективности ингибитора – в отличие от различий по магнитным свойствам их ядер. Mg2+ в природе представлен 24Mg (78,70 %) и 25,26Mg, является кофактором фосфогидролазы, фосфотрансферазы… из триады природного Mg 25Mg содержится в смеси 11 %, его ядерный магнитный эффект 0,85 магнетрона, ядерный спин 5/2. Увеличение в препарате фермента парамагнитного 25Mg до 86,4 % приводит к весьма значительному увеличению ATP-синтезирующей активности фермента (Бучаченко, А.Л. и его сотрудники, 2003, http://archictac.livejournal.com/495.html?mode=reply).

Изотопными эффектами, изотопной термодинамикой целенаправленно занимался Э.М. Галимов (1981; 1982; 2001; 2008; 2009). «Распределение изотопов находится вне поля ферментативного контроля. Изотопный состав не кодируется, нет изотопно-специфических ферментов» Галимов, Э.М., 2009, с. 219). И так далее.

Но живое функционирует не на отдельных изотопах химических элементов, а на природных, естественных смесях изотопов химических элементов. Итак, в состав металлопротеидов и металлоидопротеидов (ферментов, гормонов, витаминов, биологически активных веществ) входят, как правило, несколько изотопов химических элементов (смотри данные таблиц 2.1.1 и 2.1.2) и, вероятно, при определенных обстоятельствах, в определенном проценте изотопы химических элементов аналогов (гомологов). Ведущими физико-химическими характеристиками во взаимодействии белки – изотопы химических элементов являются не размерностные характеристики атомов, ионов, а, в основном, энергетические характеристики элементов. Размерностные характеристики играют свою роль, но не являются определяющими. А это значит на примере биокластеров, что при взаимодействии ион – белок, диаметр белковой спирали изменяется в определенных интервалах. Изменяется конформация молекулы и взаимодействие элемент (ион) – белок, не может быть строго специфичным (Соков, Л.А., 2000). Функционирование живой материи возможно не только в присутствии и взаимодействии смеси изотопов химических элементов, представляющих один химический элемент, но и на совокупности смесей изотопов химических элементов аналогов (гомологов) и определенного количества антагонистов. Какую роль играют соотношения изотопов химических элементов и изменения этих соотношений в каждом отдельном химическом элементе или в их группах – неизвестно.

В течение последних 400-500 лет периодически меняется парадигма. Если исходить из первой физической механической картины мира И. Ньютона разделение изотопов химических элементов на эссенциальные и примесные – справедливо, логично. Но уже более 150 лет в физике господствует вторая физическая электродинамическая картина мира. Появилась новая наука – статистическая физика и методы теории вероятностей и математической статистики, которые являются базовыми при изучении законов, функционирующих в живой и неживой природе. Около 80 лет назад была сформирована и сформулирована третья физическая квантово-полевая картина мира. «Все тела природы состоят из элементарных частиц и физических полей. Частицы являются одновременно и корпускулами, и волнами, в разных условиях они проявляют либо корпускулярные, либо волновые свойства. Все характеристики частиц и подлей являются дискретными, т.е. квантуются» (Бочкарева, Т.С., 2007, с. 186).

Открытие закона сохранения энергии привело к возникновению новой науки – статистической физики, методов теории вероятностей и математической статистики, теории тепловых процессов, второго закона термодинамики. В настоящее время на фоне детерминистского стохастического подхода, формируется наука о сложности – теории хаоса и самоорганизации (синергетики). Эти открытия имеют прямое отношение ко всему фундаментальному естествознанию. Все физические законы делятся на две большие группы: динамические (функциональные – 1-я парадигма) и статистические (корреляционные – 2-3-я парадигмы).

Динамическими называют законы, отражающие объективную закономерность в форме однозначной связи, это законы механики, сформулированные И. Ньютоном.

Статистические законы – это такие законы, когда любое состояние представляет собой вероятностную характеристику системы. Здесь действуют статистические распределения величин. Главная задача статистических теорий – нахождение средних значений физических величин. Статистические законы и теории являются более совершенной формой описания физических закономерностей, так как любой известный сегодня процесс в природе более точно описывается статистическими законами, чем динамическими (Рокицкий, П.Ф., 1973; Хорошавина, С.Г., 2002). «Живые системы представляют собой очень сложные вероятностные системы, поведение которых может быть предсказано только с известным приближением (долей вероятности), так как оно не имеет строго детерминированного результата действия. Степень вероятности ответа нужно определить экспериментально для каждого конкретного показателя. Она может меняться при разных условиях. Вероятность ответа обозначается цифрами от 0 до 1. Если вероятность равна 1, то это означает 100 % однозначный результат, если 0,8, то это свидетельствует о 80 % вероятности» (Горизонтов, П.Д., 1981, с. 17).

Есть два механизма, которые могут производить упорядоченные явления. Статистический механизм, создающий порядок из беспорядка, которому следует природа, и новый механизм, создающий порядок из беспорядка, на котором базируется поведение живого (Шредингер, Э., 1972). Так ли это? Живое – часть природы.



Живое вещество, животные организмы – открытые самоорганизующиеся с помощью процессов упорядочения системы, функционируют по программе ДНК, в том числе и с помощью эпигенетических механизмов, в условиях постоянно меняющихся показателях внешней среды, с помощью статистических законов. Это факт.

Таким образом, все изотопы химических элементов не просто «закономерно охвачены живой материей», а жизненно необходимы для существования живого вещества, животных организмов на планете.



5.3 Гомеостаз

Биологические системы находятся и функционируют во внешней среде. Жизненные процессы «внутри» биологических систем протекают в их внутренней среде. Клетки живого организма живут в межклеточной жидкости, физиологические условия и химический состав которой весьма стабильны.

Термин «внутренняя среда» (milieu interieur) впервые употребил французский гистолог Шарль Робен. Концепция о «постоянстве внутренней среды организма» создана К. Бернаром (Bernard, C., 1878, цит. Нефедов, В.П., Ясайтис, А.А., Новосельцев, В.Н. и др., 1991, с. 20).

Французский ученый Клод Бернар (1813-1878) результаты своих изысканий, обобщений и выводы изложил в лекциях о проявлениях жизни у животных и растений. К. Бернар в 1854-1878 годах сформулировал концепцию о значении постоянства внутренней среды организма, которая послужила в современной биологии и медицине основой учения о гомеостазе.

Лекции К. Бернара вышли в свет в 1878 году (Бернар, К., 1978; Горизонтов, П.Д., 1981; Нефедов, В.П., ред., 1983; 1992; Нефедов, В.П., Ясайтис, А.А., Новосельцев, В.Н. и др., 1991; Наточин, Ю.В., 2002; Фомин, Н.А., 2003).

В своих лекциях К. Бернар (1878) писал: «Я первый стал настаивать на той идее, что для животного есть собственно две среды: одна среда внешняя, в которой помещен организм, а другая среда внутренняя, в которой живут элементы тканей. Существование животного происходит не во внешней, а во внутренней среде, которую составляет органическая жидкость, окружающая и питающая все анатомические элементы тканей; эта лимфа или плазма, жидкая составляющая часть крови, которая у высших животных проникает в ткани и составляет совокупность всех промежуточных жидкостей, выражение всех местных питаний, источник и слияние всех элементарных обменов… Постоянство внутренней среды есть условие свободной, независимой жизни. Это достигается посредством процесса, который поддерживает во внутренней среде все условия, необходимые для жизни элементов… Постоянство среды предполагает такое совершенство организма, чтобы внешние перемены в каждое мгновение компенсировались и уравновешивались. Следовательно, высшее животное относится к внешнему миру вовсе не индифферентно, напротив, оно находится в тесном и строгом отношении к нему, так что его равновесие вытекает из постоянной и тонкой компенсации, устанавливаемой как бы самыми чувствительными весами» (цит.: Кассиль, 1983, с. 9; Нефедов, В.П., Ясайтис, А.А., Новосельцев, В.Н. и др., 1991, с. 20).

К. Бернар считал, что «жизнь не прекращается даже при резких изменениях условий окружающей среды. При этом органы и ткани функционируют примерно одним и тем же способом, без значительного изменения уровня их активности.… Таким образом, у каждого высокоорганизованного животного имеются две среды: внешняя, в которой находится организм, и внутренняя, в которой живут элементы тканей. Под внутренней средой Бернар понимал жидкую среду организма, которая омывает все элементы тканей – плазму крови, лимфу, межклеточную жидкость. Резюмируя, автор пришел к основному заключению, что постоянство внутренней среды является условием свободной и независимой жизни… Основными внешними условиями, необходимыми для жизни, Бернар считал следующие компоненты: воду, кислород, соответствующую температуру и химические вещества, нужные для построения и восполнения постоянно разрушающихся элементов организма, и наличие необходимого количества резервов» (цит. Горизонтов, П.Д., 1981, с. 7).

В 1929 году У.Б. Кеннон (1871-1945) предложил термин гомеостазис (от греческого homois – подобный, stasis – неподвижность) для описания совокупности физиологических реакций, обеспечивающих постоянство внутренней среды организма при действии бесчисленных внешних и внутренних возмущающих влияний (Cannon, W.B., 1929, цит. Наточин, Ю.В., 2002).

Несколько позднее У.Б. Кеннон (Cannon, W.B., 1932, с. 5) писал по этому поводу: «Постоянные условия, которые поддерживаются в теле, могут быть названы равновесием. Это слово, впрочем, имеет довольно точное значение, если говорится об относительно простых физико-химических состояниях в закрытых системах, где сбалансированы известные силы. Согласованные физиологические процессы, которые сохраняют большинство устойчивых состояний в организме, так сложны и своеобразны у живых существ, – включая, возможно, мозг, нервы, сердце, легкие, почки, селезенку, действующие совместно (взаимодействующие), – что я предложил особое определение этих состояний, гомеостазис. Это слово не предполагает что-либо постоянное или какое-то застойное явление. Оно означает условие, которое может изменяться, но которое относительно постоянно» (Лищук, В.А., 1992, с. 5).

К. Бернар (1978) выделял в природе три формы жизни: латентную, осциллирующую, постоянную или свободную жизнь.

Латентная жизнь – это такое состояние, когда жизнь внешне не проявляется, происходит полное подавление обмена. Осциллирующая жизнь, или жизнь, зависящая от внешней среды. Постоянная или свободная жизнь характерна для животных с наиболее высокой организацией. У этих животных жизнь не прекращается даже при резких изменениях условий окружающей среды, так как внутренняя среда, окружающая органы и ткани, не меняется (Горизонтов, П.Д., 1981, с.7).

Причем К. Бернар (1978) подчеркивал, что независимость проявлений внутренней жизни иллюзорна; наоборот, в механизмах постоянной, или свободной жизни взаимоотношения внутренней и внешней среды являются наиболее тесными и наиболее очевидными.

«Термин «гомеостаз» не обозначает простого постоянства химических или физико-химических свойств организма. Этим термином Кеннон прежде всего обозначал физиологические механизмы, обеспечивающие устойчивость живых существ. Эта особая устойчивость не характеризуется стабильностью процессов – они постоянно меняются, однако в условиях «нормы» колебания физиологических показателей ограничены сравнительно узкими пределами. Явления гомеостаза могут служить хорошим биологическим примером диалектического единства противоположностей: постоянства и изменчивости. Давая характеристику исторической основы учения о гомеостазе, следует сказать, что явление гомеостаза по существу представляет собой эволюционно выработавшееся наследственно закрепленное адаптационное свойство организма к обычным условиям окружающей среды. Однако эти условия могут кратковременно, а иногда и длительно выходить за пределы «нормы»» (Горизонтов, П.Д., 1981, с. 9).

«Любой вид адаптации создается на основе механизмов гомеостаза. Эти механизмы могут быть крайне разнообразными: локальными, системными или могут протекать на уровне целостного организма. Локально или системно возникающие реакции играют решающую роль главным образом в сохранении физиологических констант. Механизмы гомеостаза целостного организма направлены на устранение вредоносного действия или на появление необычных структурных форм или новых констант на других уровнях реагирования»… «Понятие гомеостаза означает не только известное постоянство различных физиологических констант организма. Оно включает процессы адаптации и координации физиологических процессов, обеспечивающих единство организма, как в норме, так и при изменившихся условиях его существования» (Горизонтов, П.Д., 1981, с. 11).

Как указывалось выше «По К. Бернару, основными условиями, которые должны постоянно поддерживаться в жидкой среде организма в определенных параметрах, являются вода, кислород, температура и питательные вещества». И далее…У. Кеннон (1929) «считал необходимым расширить этот список и привел свою классификацию:

А. Материалы, обеспечивающие клеточные потребности.

1.Материалы, необходимые для образования энергии, роста и восстановления, – глюкоза, белки, жиры.

2.Вода.


3.Хлорид натрия, кальций и другие неорганические вещества.

4.Кислород.

5.Внутренняя секреция.

Б. Окружающие факторы, влияющие на клеточную активность.

1.Осмотическое давление.

2.Температура.

3.Конценрация водородных ионов» (Горизонтов, П.Д., 1981, с. 11).

П. Д. Горизонтов далее отмечает: «приведенная выше классификация, безусловно, должна быть расширена с учетом механизмов, обеспечивающих структурное постоянство внутренней среды организма. Уместно внести следующие дополнения:

В. Механизмы, обеспечивающие структурное и функциональное единство организма.

1.Наследственность.

2.Регенерация и репарация.

3.Иммунобиологическая реактивность».

Перечень материальных информационно-энергетических составляющих, определяющих и влияющих на гомеостаз внутренней среды биологических систем можно значительно расширить. К ним можно отнести взрывы сверхновых звезд во Вселенной, магнитные бури и циклы активности звезд и звезды Солнце, корпускулярные космические потоки, электромагнитные и гравитационные поля, скорость движения Земли и Солнечной системы в галактике и скорость вращения Земли вокруг собственной оси. Влияет на гомеостаз содержание и концентрация всего спектра изотопов химических элементов, устойчивых и радиоактивных во внешней среде и пищевой цепочке, появление в окружающей среде и увеличение возможности контакта биологических систем с веществами, обладающими мутагенными и тератогенными свойствами, с источниками ионизирующих излучений и т.д.

«Гомеостаз – так ученые называют стремление к равновесию, то есть существованию вопреки изменениям, – создал известковые и хитиновые скелеты, противодействующие силе тяжести, обеспечил подвижность посредством ног, крыльев и плавников, облегчил пожирание с помощью клыков, рогов, челюстей и пищеварительных систем и в то же время защитил от пожирания панцирями и камуфляжами и дошел на этом пути освобождения от внешней среды до регуляции, обеспечивающей постоянство температуры тела…». И далее Станислав Лем замечает: «но биологическая эволюция этим не ограничивается. Из организмов, из различных типов, классов и видов животных и растений она строит в свою очередь еще более сложное целое – уже не острова, а целые «континенты» гомеостаза, формируя поверхность и атмосферу всей планеты»… (Лем, С., 1968, цит. Нефедов, В.П., Ясайтис, А.А., Новосельцев, В.Н. и др., 1991, с. 11).

В настоящее время существует несколько точек зрения на понятие «гомеостаз». Классическое понимание введено в науку К. Бернаром и У. Кенноном. Классическое определение гомеостаза: «Гомеостаз – это относительное постоянство внутренней среды организмов и других биосистем в процессе их функционирования и при наличии внешних и внутренних возмущений» (Нефедов, В.П., Ясайтис, А.А., Новосельцев, В.Н. и др., 1991, с. 6).

«Уменьшительное» определение понятия гомеостаз: «Гомеостазом имеет право именоваться только «абсолютное постоянство» каких-либо переменных во внутренней среде, а идеалом было бы неизменное равенство каждого из показателей некоему заданному «нормативному» значению»… «При этом часто подразумевается, что гомеостаз – форма постоянства, осуществляемая исключительно системой отрицательной обратной связи по рассогласованию («регулирование по установке»)…». Крайняя позиция в «уменьшительной трактовке гомеостаза сводится к утверждению: гомеостаза нет вообще» (Нефедов, В.П., Ясайтис, А.А., Новосельцев, В.Н. и др., 1991, с. 7).

«Расширительное» определение понятия гомеостаз: «Под понятие гомеостаза при таком подходе часто попадают многие другие свойства, связанные с их самосохранением: устойчивость (в том числе и простая устойчивость по Ляпунову), надежность, целесообразность и т.п. В работах по физиологии в этой связи часто говорят и о «постоянстве функции», причем это постоянство ставится в параллель с постоянством внутренней среды.

Такое расширение понятия «гомеостаз» сегодня вряд ли можно признать обоснованным: основной линией развития концепции гомеостаза остается именно постоянство состояния, а не процессов. Гибкое, реагирующее на изменения внешней среды и текущих потребностей системы, но все же постоянство состояния ее внутренней среды.

Этому есть две причины. Во-первых, сам термин «гомеостаз» «по определению» относится не к процессам, а к состояниям («стазис», а не «рео»). Во-вторых, и это самое главное, функция биосистем вовсе не постоянна» (Нефедов, В.П., Ясайтис, А.А., Новосельцев, В.Н. и др., 1991, с. 8).

К.Х. Уоддингтон (1970) считает, что попытки включения жизненных процессов в круг «гомеостатируемых» явлений, связанные с заменой термина «гомеостаз» более, так сказать, широким – «гомеорез» успехом не увенчались. Но «именно гомеостаз – постоянство внутренней среды – вместе с постоянством структуры и включаемых механизмов управления есть гарант выполнения жизненных процессов во всем их непостоянстве и многообразии». Такова позиция С.А. Загускина (1991, с. 51, 220).

«Но в расширительной трактовке гомеостаза есть и еще одна линия, которая связана с интерпретацией понятия «состояния системы». В исходном определении У. Кеннона (Cannon, 1932) состояние организма понималось как набор физических и химических констант для межклеточной жидкости. Постоянство их обеспечивают координированные физиологические процессы, протекающие в различных тканях и органах, работающих совместно. Структура клеточных образований, тканей этих систем и органов, их внутреннее устройство выступало у Кеннона в качестве стабильных и постоянно действующих факторов, механизмов поддержания гомеостаза.

Суть той расширительной линии, о которой идет сейчас речь, связана как раз с включением в число «гомеостатируемых» переменных различных характеристик самих организменных структур. Такое расширение концепции гомеостаза происходит во многом неосознанно, стихийно, можно даже сказать – «явочным порядком».

Самое интересное, что с принципиальной точки зрения такое расширение границ применимости концепции гомеостаза никаких возражений вызывать не может. Действительно, разница между переменными, относящимися к структуре системы и к ее функции, методологически субъективна и определяется только точкой зрения исследователя» (Нефедов, В.П., Ясайтис, А.А., Новосельцев, В.Н. и др., 1991, с. 8-9).

«Общая концепция гомеостаза в наибольшей степени удовлетворяет потребности в синтетическом представлении существа физиологических и патологических процессов. Вместе с тем знакомство с литературой показывает, что гомеостаз как синтетическое представление распространяется на частные механизмы его поддержания. Этому способствовали исследования, показавшие, что основанное на принципе саморегуляции поддержание относительного динамического постоянства, вопреки возмущающим экзо- и эндогенным воздействиям, оказалось характерным не только для внутренней среды организма, но и для ДНК, клеток органов и систем органов, участвующих в гомеостатических реакциях. Последовало введение таких понятий, как гомеостаз газовый, кислотно-щелочной, осмотический, микроциркуляторный, иммунологический, клеточный и т.д.» (Нефедов, В.П., Ясайтис, А.А., Новосельцев, В.Н. и др., 1991, с. 221).

В настоящее время проводятся работы по изучению гомеостаза на клеточном и тканевом уровне, на уровне систем организма, целостного организма и при использовании технических средств поддержания жизни (Саркисов, Д.С., 1981; Ткаченко, Б.И., 1981; Веселкин, П.Н., 1981; Бочков, Н.П., Иванов, В.И., 1981; Гусев, С.Д., Арутюнян, С.А., Якимов, С.П., 1983; Виленчик, М.М., 1991; Ларин, Ю.С., 1991; Онищенко, Н.А., 1991; Горский, Ю.М., 1991; Нефедов, В.П., 1992 и т.д.).

Сами исследователи К. Бернар и У. Кеннон, введшие в науку понятие о постоянстве внутренней среды организма – гомеостаз, и не предполагали такого успеха своего научного открытия. Они собственно и не располагали теми знаниями, какими располагают современные естествоиспытатели. К. Бернар и У. Кеннон поставили «телегу впереди лошади». Обнаружив постоянство внутренней среды, они определили основные константы внутренней среды, материалы, обеспечивающие клеточные потребности, и окружающие факторы, влияющие на клеточную активность. Поэтому подчиняясь вектору инерции в научных исследованиях и величине авторитетов, а ведь К. Бернар и У. Кеннон, безусловно, являются научными авторитетами и в течение почти 100 лет исследователи изучали именно показатели гомеостаза. Метаболические процессы и программы их обеспечивающие, от которых собственно и зависит гомеостаз внутренней среды организма, оставались в тени, не изучались. А ведь гомеостаз внутренней среды организма является продуктом, функцией метаболических процессов. Интенсивность метаболических процессов определяется индивидуальной генетической программой и характеристиками внешней среды, в которой находится биологическая система. То есть необходимо было изучать метаболические процессы, чтобы понять механизмы гомеостаза внутренней среды организма. И лишь последние 30-40 лет началось интенсивное изучение именно метаболических процессов, генетических структур, факторов внешней среды, которые собственно и могли объяснить, в той или иной степени, как механизмы гомеостаза, так и функционирование биологической системы во внешней среде.

Каскад нейроэндокринных взаимодействий невозможен без внутренней среды (гомеостатической системы) биологического объекта. В клетках диффузной эндокринной системы (ДЭС) и диффузной нейроэндокринной системы (ДНЭС), расположенных в различных тканях, органах, в нервной системе и нервных элементах этих тканей, органов, синтезируются различные биологически активные вещества. Вещества, синтезируемые в клетках ДЭС и ДНЭС, могут выступать в роли классических циркулирующих в крови гормонов (аутокоидов), действующих на расстоянии (аутокринная, аутокоидная, эндокринная функция), или локальных гормонов, оказывающих модулирующее действие на окружающие клетки (паракринная функция).

Группу местных регуляторов (биогенных аминов, аутокоидов), обладающих функцией гормонов, составляют: эндотелин, простагландин F, простагландин Е2, простагландин l2, тромбоксан А2, эндотелий гиперполяризующий фактор, катехоламины, серотонин, мелатонин, брадикинин, гистамин и т.д. Основными регуляторными пептидами являются: вещество Р, кальцитонин-ген-родственный пептид, опиоидные пептиды, инсулин, соматостатин, нейротензин и т.д. Многие из полипептидов (цитокины, цитокинины, цитомедины) образуются лимфоцитами, некоторыми макрофагами, эндотелием, и клетками других типов. Цитомедины – универсальные комплексы регуляторных пептидов многоклеточных систем. Цитокинины – полипептиды. Цитокины – физиологически активные вещества, обеспечивающие взаимодействие клеток иммунной системы с клетками ряда органов и тканей. Цитокины делят на пять классов: 1) воспалительные, 2) противовоспалительные, 3) вызывающие рост и дифференцировку лимфоцитов, 4) гемопоэтические, 5) факторы роста клеток мезенхимы. Комплексы регуляторных пептидов осуществляют информационный обмен между генами и межклеточной средой. Регуляторные пептиды играют ключевую роль в поддержании гомеостаза и определяют основные параметры реакций организма на разнообразные воздействия. Всего идентифицировано более 1000 биологически активных молекул.

Аутокоиды, биогенные амины, цитокины (цитокинины, цитомедины) – эндогенные гуморальные регуляторные агенты, молекулы-посредники, информоны, сигнальные молекулы и т.д. (тезаурус не определен) осуществляют свою аутокринную (аутокоидную) и паракринную регуляцию циркулируя во внеклеточной среде.

Локальное накопление во внеклеточной жидкости биологически активных молекул неизбежно приводит к микроциркуляторным нарушениям, гипоксии, развитию метаболического ацидоза и другим нарушениям обменных процессов в разных клетках, в том числе – регуляторах гомеостаза. Конечным результатом может стать дезорганизация нейрогуморального регулирования функциональных параметров сосудистой системы и формирование порочного круга, усиливающего первоначальные повреждения (Наточин, Ю.В., 2002; Трофимов, А.В., Князькин, И.В., Кветной, И.М., 2004; Кветная, Т.В., Князькин, И.В., 2004).

Внутренняя среда биологического объекта является в том числе, и материальной, энергетически-информационной транспортной структурой, в которой происходят гуморальные и клеточные реакции и процессы, координирующие деятельность клеток, тканей, органов, систем органов, организма. Все компоненты этой транспортной структуры находятся в постоянном движении, перемещении, перемешивании…. В эту внутреннюю среду погружены клеточные «ансамбли» органов, тканей, в том числе и кровеносной и лимфатической систем, которыми она же и «дирижирует» с помощью сигнальных молекул (аутокоидов, цитокинов) и физико-химических условий околоклеточной среды. Это не просто транспортная структура это – орган с определенным набором рецепторов, биологически активных молекул, белков, жиров, углеводов, изотопов химических элементов, клеточным составом и функциями.… Это и каскадный процесс свертывания крови (гемостаз), постоянно идущие процессы формирования иммунного ответа (иммуностаз), физиология и патология регуляции биологических ритмов, вопросы локальной координации клеточных функций, в том числе и тех клеточных функций, которые возникают в ответ на чрезмерные нервно-психические, физиологические, биохимические, физико-химические нагрузки. Внутренняя среда биологического объекта – материальная, энергетически-информационная структура – это орган, координирующий и управляющий биологическим объектом. Это «стража» биологического объекта, орган, отвечающий за иммунитет. Это орган действия, адаптации, прогноза и программирования действия во времени. Орган, достаточно сложно структурированный и состоящий из внеклеточного пространства и «встроенных» в него кровеносной и лимфатической систем…

Термин «гомеостаз» сам по себе неспецифичен. Этот удобный термин отделился от своего первоначального предназначения, приобрел самостоятельность и «гуляет сам по себе»: используется для обозначения систем, имеющих определенные количественные характеристики и функционирующих в определенном диапазоне, интервале показателей (переменных). Этим термином обычно обозначают относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды, устойчивость основных физиологических функций организма. В настоящее время понятие «гомеостаз» применяют к биоценозам (сохранение постоянства состава и числа особей), в генетике, кибернетике. Для неживой материи стремление сохранить свой гомеостаз, выражен в принципе Ле Шателье (принцип подвижного равновесия). Гомеостаз является одной из трех основных составляющих процесса самоорганизации материи (Хорошавина, С.Г., 2002, с. 281). Так или иначе, термин гомеостаз уже используется представителями многих наук, в том числе в психологии, социологии и т.д. (Горизонтов, П.Д., ред., 1981; Нефедов, В.П., ред., 1983; 1991; 1992 и т.д.).

Итак, гомеостаз присущ любому существу, любой живой системе, физическому объекту…, функционирующему в диапазоне переменных, определяющих и ограничивающих сущность системы, объекта…. Стремление к гомеостазу – мощнейший фактор эволюции. Живые системы – это всегда открытые системы. Живым системам свойственен обмен энергией и веществом с внешним миром, без которого они существовать не могут. Живые системы связаны с внешним миром механизмом обратной связи. Механизм обратной связи – это реакция системы на внешнее воздействие. Существуют отрицательные обратные связи, которые поддерживают гомеостаз, то есть компенсируют внешнее воздействие, и положительные обратные связи, которые ухудшают стабильность системы, способствуют процессам, интенсифицирующим естественный отбор.

«В процессах саморегуляции решающую роль играет обратная связь, что означает влияние выходного сигнала на управляющую часть системы. Различают отрицательную (−) и положительную (+) обратную связь. Отрицательная обратная связь уменьшает влияние входного воздействия на величину выходного сигнала. Положительная обратная связь обладает противоположным свойством – она увеличивает действие входного сигнала… если отрицательная обратная связь способствует восстановлению исходного уровня, то положительная связь чаще уводит систему все дальше от исходного состояния. Вследствие этого не происходит надлежащей коррекции процесса, и это может послужить причиной возникновения, так называемого порочного круга, хорошо известного патологам. Однако на основе этого нельзя считать, что в принципе любые обратные связи могут быть основой саморегулирования. Все виды саморегуляции действуют по одному принципу: самоотклонение от базального уровня служит стимулом к включению механизмов, корригирующих нарушение.

На этот принцип в работе организма впервые обратил внимание П.К. Анохин еще в 1935 году, назвав этот эффект обратной афферентацией. Она служит для осуществления приспособительных реакций» (Горизонтов, П.Д., 1981, с. 16).

П.К. Анохин (1898-1974) считает: «каждый организм представляет собой динамическое сочетание устойчивости и изменчивости, в котором изменчивость служит его приспособительным реакциям и, следовательно, защите его наследственно закрепленных констант» (Анохин, П.К., 1975; 1980). Теория «функциональных систем» П.К. Анохина, определяет функциональные системы организма как саморегулируемые уровни нервной и эндокринной систем, действие которых направлено на достижение определенных полезных для организма, приспособительных результатов. Ведущая роль саморегуляции принадлежит так называемой обратной связи. Классическое звено, трехчлен – рефлекторная дуга (аффектор – анализатор – эффектор) П.К. Анохин дополнил четвертым звеном – обратной афферентацией (Анохин, П.К., 1968; 1970; 1973; 1975; 1980).

Принцип обратной связи всегда присутствует в основе функционирования всех природных объектов, лежит в основе теории информации, является обязательным во всех процессах самоорганизации, адаптации живого к изменяющимся условиям обитания. Принцип обратной связи является основополагающим фактором гомеостаза.

Одной из особенностью любого из важнейших эволюционных процессов, протекающих в живом мире, является противоречие между тенденциями к стабильности, то есть сохранению гомеостаза, укреплению отрицательных обратных связей, и тенденциями к поиску новых, более рациональных способов использования внешней энергии и вещества, то есть укреплению положительных обратных связей (Хорошавина, С.Г., 2002).

«Живой организм представляет собой пример ультрастабильной системы, которая осуществляет активный поиск наиболее оптимального и наиболее устойчивого состояния, что выражается в адаптации, т.е. в удержании переменных показателей организма в физиологических пределах, несмотря на изменения условий существования. Ультрастабильность биологических и технических систем объясняется многоконтурностью систем. Это означает, что один и тот же управляемый процесс может регулироваться несколькими управляющими системами благодаря наличию связей между ними или возникновению цепной реакции» (Горизонтов, П.Д., 1981, с. 17-18).

«Эта устойчивость биологических систем достигается многоконтурностью систем управления, дублированием функций, а также иерархичностью своей организации. Уровни иерархии систем могут рассматриваться в разных аспектах и масштабах». (Нефедов, В.П., Ясайтис, А.А., Новосельцев, В.Н. и др., 1991, с. 30).

«Таким образом, говоря о разных уровнях биосистем и о гомеостазе на каждом таком уровне, следует иметь в виду две стороны гомеостатических процессов. Во-первых, гомеостаз «для себя», т.е. набор средств и способов поддержания собственного постоянства. Во-вторых, участие механизмов данного уровня в формировании гомеостаза биосистемы следующего, более высокого уровня.… Эта двойственность, столь характерная для механизмов управления в биосистемах вообще, приводит к своего рода иерархии ценностей: поддержание гомеостаза высшего уровня организации биосистем может обеспечиваться за счет его нарушения на нижних уровнях.… Итак, в организации живой природы мы имеем дело с пирамидой гомеостатических биосистем, сложным образом взаимодействующих между собой. Гомеостаз каждого уровня дает свой вклад в поддержание жизни на этом уровне и тем самым формирует следующий уровень организации жизни со своими собственными, уже более мощными гомеостатическими механизмами.… В основании этой пирамиды находится живая клетка. Жизненные процессы в клетке – это совокупность биофизических и биохимических процессов перемещения веществ и их химического преобразования – синтеза и сборки биополимерных молекул» (Нефедов, В.П., Ясайтис, А.А., Новосельцев, В.Н. и др., 1991, с. 11-12).

Схема иерархии управления живых организмов какого-либо вида (Горизонтов, П.Д., 1981, с. 19) выглядит следующим образом: вид (элемент биоценоза, система организмов) → организм (элемент вида, система органов) → орган (элемент организма, система клеток) → клетка (элемент органа, система органелл) → органеллы (элемент клетки, система субмикроскопических структур).

Эту схему можно продолжить и говорить об управлении на молекулярном уровне, когда речь идет о молекулах как об элементах химического состава ядра и цитоплазмы; на субмолекулярном уровне, то есть о возможности регулирующих влияний на процессы образования и передачи электронов – как об элементах состояний молекулярного состава.

Молекулы и субмолекулярные образования биологических систем состоят из изотопов химических элементов и элементарных частиц, функционируют в содружестве и взаимодействии с изотопами химических элементов, элементарными частицами, электромагнитным, гравитационным полями, как структурными основными информационно-энергетическими единицами и биологических систем и внешней среды.

Уровни иерархии систем могут анализироваться в разных аспектах и масштабах. Например, в приведенной выше схеме рассмотрена проблема иерархии в плане вида. Однако можно трактовать иерархию в аспекте свойств саморегуляции и самоорганизации целостного организма потому, что состояние и свойства организма не являются простой суммой всех его систем.

Функционирование систем данного уровня во многом представляет собой механизм формирования гомеостаза следующего более высокого уровня организации. Например: «Клетки почек пользуются механизмами внутрипочечного гомеостаза для обеспечения эффективной работы органа. Сама же функция почки – вклад в гомеостаз системы следующего уровня – организма. И здесь происходит самое интересное, замыкается «положительная обратная связь»: биосистема низшего уровня пользуется услугами гомеостаза системы высшего уровня!.. В нашем примере организменный гомеостаз ставит саму почечную систему в выгодную ситуацию, улучшая ее собственные механизмы гомеостатирования внутренней среды» (Нефедов, В.П., Ясайтис, А.А., Новосельцев, В.Н. и др., 1991, с. 10).

Организация живого есть единство структуры как медленного процесса большой продолжительности и функции быстрых процессов короткой продолжительности (Сетров, М.И., 1971).

Сущность гомеостаза непосредственно связана с категорией жизни. Согласно определению Клифорда Гробстайна (1968, с. 17, цит. Нефедов, В.П., Ясайтис, А.А., Новосельцев, В.Н. и др., 1991, с. 215) «жизнь – эта макромолекулярная система, для которой характерна определенная иерархичность организации, а также способность к воспроизведению, обмен веществ и тщательно регулируемый поток энергии, – являет собой центр упорядоченности в менее упорядоченной Вселенной».

5.4 Гомеостатическая емкость химических элементов в биологических объектах

и эволюция живого


«Организм здорового человека обладает достаточно четкой самоорганизующей системой гомеостаза, в которой определенную роль играют и микроэлементы (МЭ). Их уровень в крови и тканевой жидкости подчиняется определенным физиологическим закономерностям. Для большинства МЭ основными регуляторными механизмами гомеостаза являются процессы всасывания, преимущественно из желудочно-кишечного тракта, а также экскреция их с мочой и калом» (Авцын, А.П., и соавторы, 1991, с. 40).

А.П. Авцын (1972; 1989; 1991) приходит к выводу: «что поступление, метаболизм, специфическое накопление и выведение МЭ регулируется специальной биологической системой микроэлементного гомеостаза (БСМЭГ).

Основные элементы этой системы представлены ниже.

I. Входной путь БСМЭГ.



  1. Наследственное обеспечение возникающего организма МЭ.

  2. Транспланцентарное обеспечение… МЭ.

  3. Постнатальное обеспечение организма МЭ: а) через пищеварительный тракт; б) через органы дыхания; в) через кожу; г) через гениталии у женщин; д) другие пути поступления МЭ.

II. Внутренний отдел БСМЭГ.

  1. Специфические и неспецифические рецепторы и сайты.

  2. Специфические и неспецифические лиганды. Металлотионеины.

  3. Пути транспорта МЭ в организме (с кровью, лимфой, желчью, спинномозговой жидкостью…).

  4. Абсорбция, ее главные зоны и аппараты. Ферменты.

  5. Ферменты МЭ-содержащие и МЭ-зависимые. Метаболизм.

  6. Тканеспецифическое и неспецифическое накопление.

III. Выводящие пути БСМЭГ.

  1. Кишечник, включая специальный аппарат концентрации и выведения Zn и других металлов клетками Панета.

  2. Почки.

  3. Потовые, сальные железы, секреты, волосы…

  4. Другие пути элиминации.

IV. Высшие регуляторные влияния на БСМЭГ.

  1. Генетическая программа организма в каждой живой клетке.

  2. Гипоталамус и гипофиз.

  3. Стволовые и спинальные регуляторные аппараты.

  4. Симпатическая и парасимпатическая нервная система.

  5. Эндокринные железы.

  6. Диффузная нейроэндокринная система.

  7. Система иммунного гомеостаза.

  8. Другие регуляторные влияния».

Это исчерпывающая схема гомеостаза изотопов химических элементов. В ней перечислены и учтены практически все программы жизнеобеспечения и развития биологического объекта, процессы и реакции в нем происходящие.

Итак, организм человека «обладает достаточно четкой саморегулирующей системой гомеостаза» (Авцын, А.П., 1972; 1989; 1991), в которой есть генетическая программа, процессы и реакции биологического объекта, обеспечивающие его рост, жизнедеятельность и воспроизводство благодаря свойствам 16 изотопов 6 химических элементов-органогенов. Аттрактором самоорганизации и генетической программы самовоспроизводства любого биологического объекта являются изотопы углерода. Жизнедеятельность биологического объекта осуществляется благодаря отрицательным и положительным обратным связям. С этой точки зрения биологический объект следует рассматривать как сложнодинамическую, саморегулирующуюся, самоалгоритмизирующуюся, самопрограммирующуюся систему. Гомеостаз внутренней среды биологической системы осуществляется с помощью содружества и взаимозависимости, взаимоподчинения и взаимоисключения, синергизма и антагонизма целого ряда физиологических, биофизических и физических процессов, биохимических, бионеорганических, физико-химических реакций многочисленными, разнонаправленными между собой корреляционными связями. Слабостью БСМЭГ А.П. Авцына является отсутствие учета количества и качества материальных, информационно-энергетических характеристик изотопов химических элементов. С этой точки зрения – это однобокая система.

В.В. Добровольский (1983) сформулировал следующее понятие: если в морской воде вдвое увеличить количество Na, в воздухе – О, в почве – N, это приведет к существенному изменению свойств перечисленных сред. Содержание микропримесей колеблется в более широком диапазоне, чем главных химических элементов, если содержание микропримесей увеличится в 10 раз, то это не вызовет изменений в главных свойствах ни воды, ни атмосферы, ни почвы. Концентрация рассеянных элементов в окружающей среде может изменяться в десятки и сотни раз сильнее, чем главных, не вызывая изменений в основных свойствах ни воды, ни атмосферы, ни почвы, ни биологических объектов. Неравномерность, мозаичность распространенности химических элементов в окружающей среде объясняет сущность биогеохимических провинций, геохимических аномалий…

1   2   3   4


База данных защищена авторским правом ©zubstom.ru 2015
обратиться к администрации

    Главная страница