АВТОВОЛНОВАЯ КОНДЕНСАЦИЯ В БЕЛКОВЫХ СРЕДАХ
Рапис Е. Г., Ботин А. С., Заикин А. Н., Буравцев В. Н.
Тель-Авивский Университет, Тель-Авив, Израиль; *Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино; **Институт химической физики РАН, Москва
Образование надмолекулярных
структур, морфогенез в живой природе представляет собой важнейшие
стадии развития, в управлении которыми участвуют как генетическая
информация, так и явления самоорганизации в активных средах. Эти
факторы, по-видимому, определяют характер белковых структур, возникающих
в клетке в стадиях за синтезом белка. Удобным объектом для изучения
процессов структурирования может служить белок, конденсирующийся
на поверхности его раствора. В данной работе исследовались упорядоченные
структуры, возникающие при высыхании белков различного происхождения
(БСА, лизоцим, глюкозооксидаза и их смеси). При этом образуется
"розетка высыхания", которая серией, закономерно (почти
симметрично) расположенных трещин, делится на блоки. Под пленкой
наблюдаются динамические образования типа "ведущий центр",
спиральная волна, и др. Факторами, влияющими на симметрию структур,
являются концентрация белка в растворе, его тип, и степень нативности.
Физическая природа явления определяется пороговыми свойствами
фазового перехода, метастабильностью переходов золь-гель или гель-
твердое состояние белка и пленке. При наличии локальных источников
возмущения типа "ведущий центр" или других, переход
из одного состояния в другое представляет собой автоволновой процесс,
подобный процессам в осцилляторе Буравцева (где наблюдаются волны
поликристаллических перестроек) или в осцилляторе Белоусова. В
известном диапазоне параметров и граничных условий наблюдаются
различные виды автоволнового структурирования в системе. Такое
многообразие динамических режимов системы обусловлено присутствием
метастабильных состояний и кооперативным взаимодействием ее элементов.
Приводятся примеры других физических, химических и биологических
активных сред, в которых на ранних стадиях самоорганизации и формирования
динамических структур происходит "разметка" пространства
активной среды и образуются зоны (блоки).