ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ МОДУЛЬНЫЕ СТРУКТУРЫ СВЯЗАННОЙ ВОДЫ - ОСНОВНОЙ СИСТЕМООБРАЗУЮЩИЙ ФАКТОР САМООРГАНИЗАЦИИ БИОСИСТЕМ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ ИХ СТРУКТУРУ, ЭВОЛЮЦИЮ И ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ
Бульенков Н. А.
Институт физической химии РАН, 117915 Москва
Модульное обобщение кристаллографии
позволило дедуктивно вывести все возможные типы алгоритмов параметрических
иерархических системообразующих структур связанной воды (СВ)
(Bulienkov NA.: in "Quasycrystals and Discrete Geometry"
v. 10, pp. 67-134, The Fields Institute
Monograph Series, J.Patera (Ed.), Providence R.I., 1998),
совпадающие с морфологическими паттернами, наиболее часто встречающимися
в живой природе. Параметрические структуры СВ образованы неевклидовыми
модулями структур пространств постоянной кривизны. Эти структуры,
в отличие от обычных кристаллических, можно вложить только дисконтинуально
в евклидово пространство, характерное для атомного строения вещества.
Модульное обобщение кристаллографии СВ включает важный системообразующий
фактор - "золоточисленную метрику", предопределившую
"метрический" отбор малого числа мономеров основных
цепей периодических биополимеров, соразмерных со спиральными структурами
СВ. Формообразуюшие каркасные иерархические модульные структуры
СВ отражают потенциальные возможности образования на их основе
пространственных структур биополимеров и биосистем. Таким образом,
общепринятая модель непосредственного взаимодействия частиц органических
составляющих в биосистемах заменяется моделью их взаимодействия
по направленным Н-связям с системообразующим каркасом из спиралей
СВ. Подобная модель отражает решающую роль конечного набора детерминированных
структур СВ в эволюции живой материи и её морфологии. Структурам
СВ из неевклидовых модулей присущи напряжения, и поэтому для их
образования необходима энергия. Энергозапасающая функция модульных
структур СВ в биосистемах позволяет подойти к проблемам, дополняющим
диаду "форма-эволюция" до триады "форма-эволюция-функциональность":
а) структур СВ как "жестких каркасов", определяющих
самоорганизацию структур доменов глобулярных белков (на стадии
образования интермедиата в виде "набухших" глобул с
той же архитектурой, что и у нативных форм); б) обратимой реконструкции
структур СВ в G-белках вследствие гидролиза АТФ (ГТФ); в) функционирования
структур СВ в качестве "рабочего тела" в "биохимических
машинах".