ДИФФРЕНЦИРОВКА ПЛАЗМАТИЧЕСКИХ МЕМБРАН

На сайте www.marvel-group.ru Вы сможете приобрести качественные и надежные газовые котлы вайлант, которым превратят Ваш холодный загородный дом в средоточием тепла и уюта.


ДИФФРЕНЦИРОВКА ПЛАЗМАТИЧЕСКИХ МЕМБРАН

 

Физиологическим стимулом дифференцировки плазматических мембран клеток также могло быть влияние ионов натрия. Наличие в мембране натриевых каналов и натриевых насосов, вероятно, было исходным пунктом для дифференцировки клеток. У исходных клеток эти макромолекулы случайно распределены в плазматической мембране, но возможны случаи, когда будет наблюдаться скопление в одной их части ионных каналов, а в другой — ионных насосов. Это случайное перераспределение каналов и насосов может лежать в основе появления полярной клетки, асимметричной клетки, у которой в мембране на одной стороне будут преимущественно находиться ионные каналы, а на другой — натриевые насосы, Na, К-АТФаза. Этот процесс предопределил появление клеток эпителия. У современных организмов такая особенность присуща клеткам кожи амфибий, клеткам ряда отделов пищеварительного тракта, выделительных и ряду других органов. Но в многоклеточных организмах имеются и симметричные клетки, например, эритроциты, в них в этом отношении плазматическая мембрана однородна. Следовательно, связанные с транспортом ионов натрия макромолекулы плазматической мембраны могли стать и источником формирования новой морфо-функциональной организации клеток, клеточной дифференцировки, появления клеток эпителия. Возникновение разных по дифференцировке клеток выражено у многоклеточных, например, кишечнополостных.

Роль ионов натрия нашла выражение не только как стимул для возникновения вместо оболочки плазматической мембраны, отграничивающей жидкости с разным ионным составом, но появление в мембране натриевых насосов и каналов могло стать исходным пунктом клеточной дифференцировки, а затем органогенеза. По нашему предположению, во всех этих случаях ключевую роль играли Na-зависимые физиологические процессы. К ним относится появление элетрогенеза мембран, формирование в плазматической мембране Na-зависимых котранспортеров, обеспечивающих симпорт в клетку глюкозы, аминокислот, некоторых неорганических ионов. Эти молекулярные механизмы обеспечивали новые возможности эволюции клетки и ее участие в построении многоклеточного организма. Детальнее рассмотрим физиологическое значение этих Na-зависимых функций макромолекул.

Na++-АТФ-аза плазматической мембраны обеспечивала воссоздание калиевой цитоплазмы клетки в натриевой внешней среде. Возникновение электрического потенциала на плазматической мембране этой клетки позволило в последующем реализовать ряд функций и прежде всего возможность возникновения нервной клетки, быстрой передачи информации, объединение системы управления клетками в организме как в целостном образовании. Возможно, что синтез в такой клетке физиологически активных веществ в конечном счете привел к появлению нейросекреции, возникла система гуморального контроля функций в многоклеточном организме, эндокринная система в сочетании с нервной системой.

Na++-АТФ-аза, обеспечивая удаление ионов Na+ из клетки, создавала предпосылки для формирования Na+-зависимого механизма поступления в клетку органических и неорганических веществ. Ключевым звеном в системе натрийзависимого котранспорта становится ион Na+. При участии этого механизма формируются специализированные эпителии, сыгравшие ведущую роль в органогенезе при формировании сорбирующих эпителиев покровов, всасывающего эпителия пищеварительного тракта, эпителиев экскреторных органов, солевых желез.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В новейших работах, касающихся эволюции живого (Diamond, 1993; Gould, 1993; Галимов, 2001; Розанов. 2003; Kutschera, Niklas, 2004; Чайковский, 2006), оставался вне рассмотрения вопрос о неорганических факторах среды возникновения жизни. Представленные в докладе материалы позволяют прийти к выводу, что одним из высоко значимых событий в эволюции живого, по-видимому, было появление протоклеток с калиевой цитоплазмой и последующая их адаптация к внешней водной среде, в которой доминировали ионы натрия. Этот этап был связан с таким важнейшим событием как возникновение плазматической мембраны, способной обеспечивать ионную асимметрию клетки по отношению к внешней среде. Этот этап эволюции предшественников животных был связан с появлением в мембране механизма удаления ионов натрия и накопления ионов калия, что стало предпосылкой сохранения калиевой цитоплазмы с противоионом натрия во внешней среде. Проблемы многоклеточности была решена разным способом у животных и растений. У животных длительный дальнейший период эволюции, вероятно, происходил в морской среде, наличие ионов натрия во внешней среде при наличии калия внутри послужило исходным условием электрогенеза, возникновения полярной, асимметричной клетки, что дало стимул для дифференцировки тканей, возникновения эпителия. Электрогенез этих клеток служил безусловной физиологической предпосылкой появления нервной клетки, возбудимой клетки, становления нервной системы, а потому были обеспечены исключительные преимущества у таких существ в координации функций, реакции животных на сиюминутные изменения во внешней среде. Наличие нервных клеток, нейросекреции, аутакоидов было основой формирования эндокринных регуляторов. Натрий как стимул образования полярной клетки, где в плазматической мембране одной стороны клетки могли быть сосредоточены натриевые каналы, а в другой — натриевые насосы, обеспечил основу развития таких функций как всасывание, пищеварение, выделение, дыхание. Формирование системы жидкостей внутренней среды с доминированием в них ионов натрия стало предпосылкой становления системы гомеостаза, физико-химического постоянства жидкостей внутренней среды — обязательного условия для развития высших функций нервной системы. Сказанное выше позволяет предположить, что выбор натрия как противоиона для калия дал толчок, стимул биологического прогресса мира животных.

Работа поддержана фондом Ведущих научных школ (грант НШ № 4414-2008.4) и программой № 18 Президиума РАН «Происхождение и эволюция биосферы».

 

 

 

Дискуссия по пленарному докладу Ю.В. Наточина «ДИФФРЕНЦИРОВКА ПЛАЗМАТИЧЕСКИХ МЕМБРАН»

Председательствующий Л.М. Мухин

 

Л.М. Мухин: Что такое «калиевая среда»’?

Ю.В.Н.: Водоем, в котором концентрация калия (К+) такая же, какая нужна для синтеза белка, для реализации биохимических процессов, лежащих в основе жизненных явлений.

Л.М. Мухин: А где ее взять?

Ю.В.Н.: В небольших богатых солями калия водоемах, где породы могли отдавать сорбированные соли калия. Там могла зародиться жизнь. Там должна была быть выше концентрация ионов калия и магния (Mg2+), но мала концентрация ионов натрия (Na+). Нужно превалирование калия и магния над ионами других металлов.

А.В. Тутуков: Имеет ли клетка «часы»? Определяют ли они время жизни клеток?

Ю.В.Н.: Эта проблема сейчас активно разрабатывается. «Часы» есть, они связаны с циклами, с суточной активностью.

А.Б. Макалкин: Как растения выживают там, где очень много натрия, в солончаках, в океане и так далее?

Ю.В.Н.: Есть множество вторичных адаптации, в отличие от животных у растений нет богатой натрием внеклеточной жидкости, их клетки поглощают калий.

А.С. Спирин: Любое количество калия может содержать почвенный раствор. Это интерстициальная вода. И еще. Для чего и почему возник биосинтез белка? Белки первично были необходимы для создания мембраны! Важно, чтобы они были трансмембранны, могли встраиваться в мембрану и пронизывать ее. Для этого природой был создан специальный пептидопроводящий канал — белок, состоящий из десяти трансмембранных альфа-спиралей, а между ними, как внутри трубки отверстие с пробкой. Но самое удивительное, что этот белок идентичен во всех структурных деталях у архей, у эубактерий и у всех эукарий (эукариот). Это самая древняя белковая система! Еще один момент, относящийся к тому, что жизнь началась с мира РНК. Калий, благодаря своему ионному радиусу, меньше всего нарушает структуру воды, он встраивается в ее структуру, а вода встраивается в структуру РНК. И ион калия (но не натрия!) встраивается в структуру РНК. Натрий же ее дестабилизирует, разрушает. Пространственная структура РНК совместима с калием, но не с натрием. Калий-натриевая селективность-антиселективность построена на различиях в ионном радиусе. Магний тоже необходим для пространственного структурирования РНК. Это связано не только с ионным радиусом, но еще с координационным числом магния как двухвалентного катиона.

Ю.В.Н.: И это очень хорошо дополняет то, что я говорил.

СВ. Рожнов: Не могли бы Вы сказать несколько слов о кальциевом балансе? Не была ли кембрийская скелетная революция следствием какого-то смещения этого баланса?

Ю.В.Н.: Кальций в организмах существует в разных формах: ионной и связанной (с белком, с другой органикой). Концентрация ионов кальция в клетках на четыре порядка меньше, чем в околоклеточной среде. Он оказался крайне важным регулятором разных клеточных функций. Наши исследования показали, что концентрация ионизированного кальция в плазме крови относится к числу самых точно поддерживаемых констант в живом организме. Системы регуляции обеспечивают перенос избытка кальция в скелет либо удаление из организма.


Найти на unnatural: ДИФФРЕНЦИРОВКА ПЛАЗМАТИЧЕСКИХ МЕМБРАН
Автор: admin | 24 Декабрь 2011 | 314 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100