ТЕРМООСМОС И ФОРМА КЛЕТОЧНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

Смолин Ю. Н.
Институт экологии человека РАТН, Москва
Рассмотрена возможная роль термоосмоса (ТО) в сопряженном переносе (противотоке) веществ через клеточные мембраны (КМ) и влияние этого процесса на форму поверхности клеток. По теории ТО, градиент осмотического давления (ОД), связанный с присутствием на внутренней стороне КМ белков кортикального слоя (КС), должен приводить к снижению температуры (Т) и сопряженному c ТО-потоком воды закачиванию в клетку ионов калия, имеющих положительную избыточную энтальпию (ИЭ) растворения. Волна пониженной Т индуцирует в районе обедненных белком сегментов КС выброс из клетки имеющих отрицательную ИЭ ионов натрия, т.к. в этом случае ТО-поток жидкости направлен против Т-градиента. Калий-селективные участки КМ имеют поэтому положительную, а натрий-селективные - отрицательную кривизну. С эволюционной точки зрения ТО-механизм противотока имеет явное преимущество, что подтверждают имеющиеся в литературе данные по фракционированию ионов и хиральных молекул в поверхностном слое морской воды, который представляет собой "мембрану" с широкими "порами" из гидратных оболочек взаимодействующих компонентов встречных потоков (Твердислов, Яковенко, Физическая мысль России, 1995, №1, с.31). Вещества с положительной ИЭ (калий, магний, L-аминокислоты, D-сахара) накапливаются в холодном слое, а с отрицательной ИЭ (натрий, кальций, D-аминокислоты, L-cахара) уходят из него. Коэффициент фракционирования повышается при формировании селективной границы раздела фаз в результате конденсации на ней поверхностно-активных соединений. В условиях предбиологической эволюции это могло иметь решающее значение для образования прототипа живой клетки. Вышеизложенное позволяет предложить ТО-модель клеточных движений, обусловленных ритмическими сокращениями поверхности клеток вследствие изменений проницаемости и вязкоупругих параметров КМ, поддержание которых в нормальном состоянии обеспечивается энергией метаболизма. В этой модели для активного переноса какого-либо вещества против градиента концентрации не требуется индивидуальный переносчик - достаточно лишь "настроить" ТО-насос путем формирования в КМ соответствующего селективного канала, пропускающего данное соединение.