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.