ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ

ЭВОЛЮЦИОННЫЕ АСПЕКТЫ ПОЯВЛЕНИЯ ГЕЛЯ И ЕГО ФУНКЦИЙ В ЦИТОПЛАЗМЕ КЛЕТОК

1Зарицкий А.Р., 2Грачев В.И., 1Зайцева Г.В., 1Кириченко М.Н.

1Физический институт им. П.Н. Лебедева, Российская академия наук, http://www.lebedev.ru
119991 Москва, Российская Федерация
2Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова, Российская академия наук, http://www.cplire.ru
125009 Москва, Российская Федерация
zaritsky@sci.lebedev.ru, grachev@cplire.ru, zaytseva-gv@yandex.ru, maslova_marina@mail.ru

Поступила в редакцию 16.11.2016

Аннотация. В работе рассмотрен известный феномен в жизнедеятельности и эволюционном развитии животных клеток – наличие в их цитоплазме геля. Описана эволюция появления геля с динамикой фазовых переходов золь-гель. Обоснована основная функция геля в цитоплазме – обеспечение интенсификации энергетического метаболизма клеток. Показана роль геля в инфраструктуре клетки и ее компартментов, взаимосвязь геля и цитоскелета, способствующая трансмембранному обмену клетки с окружающей средой. Показана также роль гелевых каналов в логистике водных потоков и активных веществ в цитоплазме, в регуляции механизмов метаболизма клеток, в частности, режимов обезвоживания цитоплазмы - спорообразования в одноклеточных организмах и высыхания кожных покровов человека как в норме, так и при различных патологиях.

Ключевые слова: цитоплазма, золь, гель, структурированная вода, энергетический метаболизм, цитоскелет, гелевые каналы, водные потоки, механизмы обезвоживания

PACS: 87.23.KG

Библиография – 34 ссылки

РЭНСИТ, 2016, 8(2):215-222 DOI: 10.17725/rensit.2016.08.215

ЛИТЕРАТУРА

Huxley TH. On the Physical Basis of Life. Fortnightly Review, 1869, 5:129.
Гейльбрун Л. Динамика живой протоплазмы. Москва, ИЛ, 1957, 348 с.
Attwood TK, Campbell PN, Parish JH, Smith AD, Stirling JL, Vella F, Cammack R (eds). Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology. Oxford, UK, Oxford University Press, 2006, 736 p.
Албертс Б, Брей Д, Льюис Дж, Рэфф М, Робертс К, Уотсон Дж. Молекулярная биология клетки. Т. 2., Москва, Мир, 1994, 541 с.
Льюин Б, Кассимерис Л, Лингаппа ВР, Плоппер Дж (eds.). Клетки. Москва, БИНОМ Лаборатория знаний, 2011, 951 с.
Goodacre R, Vaidyanathan S, Dunn WB, Harrigan GG, Kell DB. Metabolomics by numbers: acquiring and understanding global metabolite data. Trends in biotechnology, 2004, 22(5):245-252.
Bright GR, Fisher GW, Rogowska J, Taylor DL. Fluorescence ratio imaging microscopy: temporal and spatial measurements of cytoplasmic pH. The Journal of cell biology, 1987, 104(4):1019-1033.
Verkman AS. Solute and macromolecule diffusion in cellular aqueous compartments. Trends in biochemical sciences, 2002, 27(1):27-33.
Weiss JN, Korge P. The cytoplasm: no longer a well-mixed bag. Circulation research, 2001, 89(2):108-110.
Ellis RJ. Macromolecular crowding: obvious but underappreciated. Trends in biochemical sciences, 2001, 26(10):597-604.
Luby-Phelps K. Cytoarchitecture and physical properties of cytoplasm: volume, viscosity, diffusion, intracellular surface area. International review of cytology, 2000, 192:189-221.
Persson E, Halle B. Cell water dynamics on multiple time scales. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2008, 105(17):6266-6271.
Линг Г. Физическая теория живой клетки: незамеченная революция. СПб, Наука, 2008, 376 с.
Поллак ДжХ. Клетки, гели и двигатели жизни. Новый объединительный подход к функции клеток. Екатеринбург, Токмас-Пресс, 2009, 386 с.
Загускин СЛ, Никитенко АА, Овчинников ЮА, Прохоров АМ, Савранский ВВ, Дегтярева ВП, Платонов ВИ. О диапазоне периодов колебаний микроструктур живой клетки. Докл. АН СССР, 1984, 277(6):1468-1471.
Pollack GH. The Fourth Phase of Water: Beyond Solid, Liquid, and Vapor. Seattle, Ebner&Sons Publ., 2013.
Suzuki D, Kobayashi T, Yoshida R, Hirai T. Soft actuators of organized self-oscillating microgels. Soft Matter, 2012, 8(45):11447-11449, DOI: 10.1039/C2SM26477C.
Giudice E. Del, Tedeschi A, Vitiello G, Voeikov V. Coherent structures in liquid water close to hydrophilic surfaces. Journal of Physics: Conference Series, 2013, 442(012028):1-5.
Воейков В.Л. Активный кислород, организованная вода и процессы жизнедеятельности. Труды II межд. конгресса «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине». СПб.: Тускарора, 2000, с. 1-4.
Pershin SM, Bunkin AF. Observation of temperature evolution of relative concentration ortho/para spin-isomers H2O by four-photon spectroscopy. Laser Physics, 2009, 19(7):1-5.
Зарицкий АР, Грачев ВИ, Воронцов ЮП, Пронин ВС. Энергетические аспекты абиогенеза в атмосфере на нанокаплях углеводородного аэрозоля. Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии (РЭНСИТ), 2013, 5(2):105-125.
Зарицкий АР, Грачев ВИ, Воронцов ЮП, Пронин ВС. Абиогенез на этапе перехода из атмосферы в водную среду: от везикул к протоклеткам. Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии (РЭНСИТ), 2014, 6(2):221-231; DOI: 10.17725/RENSITe.0006.201412f.0221.
Зарицкий АР, Пронин ВС. Биофизика основных режимов клеточного метаболизма. Функциональные режимы клетки: состояние покоя и активность. Краткие сообщения по физике ФИАН, 2006, 12:8-18.
Зарицкий АР, Пронин ВС. Биофизика основных режимов клеточного метаболизма. Режим деления клетки (митоз). Краткие сообщения по физике ФИАН, 2006, 12:19-27.
Зарицкий АР, Грачев ВИ, Воронцов ЮП, Кириченко МН, Пронин ВС. Анаэробный этап эволюционного развития животной клетки. Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии (РЭНСИТ), 2015, 7(1):87-99; DOI: 10.17725/RENSITe.2015.07.087.
Doolittle WF, Zhaxybayeva O. On the Origin of Prokaryotic Species. Genome Res., 2009, 19:744-756.
Lepeschkin WW. My opinion about protoplasm. Protoplasma, 1930, 9:269.
Гурвич АГ. Проблема митогенетического излучения как аспект молекулярной биологии. Ленинград, Медицина, 1968, 240 с.
Казначеев ВП, Михайлова ЛП. Сверхслабые излучения в межклеточных взаимодействиях. Новосибирск, Наука, 1981, 144 с.
Бурлаков АБ, Бурлакова ОВ, Голиченков ВА. Дистантные взаимодействия разновозрастных эмбрионов вьюна. ДАН, 1999, 368(4):562-564.
Бурлаков АБ, Бурлакова ОВ, Голиченков ВА. Возможность изменения индивидуального биологического времени слабыми электромагнитными излучениями. Труды V межд. конгресса "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине" (29.6-3.7.09), Санкт-Петербург, РГГМУ, 2009, с. 41-47.
Сайт конгресса "Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине", Санкт-Петербург, Россия: http://www.biophys.ru/congress-2015.
Зарицкий АР, Зайцева ГВ, Грачев ВИ, Кириченко МН. Электрическое поле в цитомембране как фактор интенсификации метаболизма клеток. Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии (РЭНСИТ), 2016, 8(1):91-103, DOI: 10.17725/rensit.2016.08.91.
Gitai Z. The new bacterial cell biology: moving parts and subcellular architecture. Cell, 2005, 120(5):577-586.

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/190/8(2)215-222.pdf