Принципы аналитической биологии и теории клеточных полей - Гурвич А.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Мы можем написать уравнение: 10-17 гм =
= 5-10~20-У2/2, откуда получаем V— 20 м/с.
Из принципа сохранения импульса (количества движения) вытекает необходимость следующего представления, которое мы уже ввели в разделе об актуальных полях.
Квант возбуждения, сообщаемый белковой молекуле А. является результатом элементарного экзотермического химического акта, папример соединения связанной с пей углеводпой компоненты —а— с кислородом.
Если молекула А получает импульс в направлении вектора поля, то а0 получает равный импульс с обратным знаком. Если молекула А с молекулярной массой 5-104 приобретает скорость 20 м/с. то молекула аО — молекуляр-
т
noii массы порядка Ю*- приобретает скорость приблизительно 10" м/с, т. е. примерно в 3— 4 раза больше средней скорости мелких молекул в растворах. Необходимо допустить, что кинетическая энергия молекулы а0 путем иовторпых столкновений с подобными ей рассеется в тепловую.
Если правильно основное допущение теории поля о переходе значительной части (~7г) эпергии возбуждения в кинетическую, то скорость направленного движения белковых молекул достигает, таким образом, десятков метров в секунду, в то время как их неупорядоченными тепловыми движениями можно пренебречь.
Существенное значение для дальнейшего имеет, однако, помимо скорости, средняя величина пробега. Она лимитируется числом столкновений данной молекулы с другими за промежуток времени 10-5 с (определяемой числом 105 квант тга молекулу в секунду). Последствия этих столкновений могут быть следующие.
1. Столкновения с находящимися в неупорядоченном тепловом движении малыми молекулами (ионами электролитов и т. д.).
Примем их среднюю молекулярную массу равпой 20 (абсолютный вес равным 0,2• 10“22 г), среднюю скорость порядка 200 м в с.
Кинетическая энергия mV2/2=0,2 -10“22 (2Ю2)2/2= = 0.4-10-18 г м.
Кинетическая энергия белковой молекулы молекулярной массы о-10* и скорости 20 м в с равна 5-10_20-202, или 10-17 г-м, т. е. ~в 100 раз больше первой.
Таким образом, максимальное отклонение траектории белковой молекулы (в случае одного столкновения под прямым углом к вектору поля) будет порядка нескольких секунд градуса, т. е. крайне незначительно.
Число таких столкновений можно приблизительно определить из следующих соображепий.
Максимальный путь, который белковая молекула может проложить от центра до поверхности клетки, составляет 5 (хм, т. е. она при своем диаметре 100 А оставит след в виде цилиндра емкостью в 7108(А)\ что составляет 10~19 л. Если принять даже, что среда представляет нормальный раствор мелких молекул, число молекул в этом цилиндре будет порядка 6-10‘ — (МО3, таким образом, если молекула белка не встретится на своем пробеге с другими крупными молекулами или гранулами, ее упорядоченное движение будет во всяком случае нарушено где-
нибудь на пути к клеточной периферии, по до полного рассеянии кинетической энергии упорядоченного движения возбужденная белковая молекула может пройти путь в несколько микрон.
2. Число столкновении с другими идентичными белковыми молекулами не поддается учету, так как предполагается, что значительное большинство находится в одинаково направленном поступательном движении.
3. Важное н, должно быть, решающее значение в ограничении свободного пробега возбужденных молекул принадлежит, по-видимому, многочисленным образованиям микроскопического порядка, тем элементам, на которых наблюдается броуновское движение п токи протоплазмы.
11рп оценке последнего момента можно сделать следующие выводы.
При столкновении белковой молекулы со скоростью 20 м/с с гранулой порядка 1 |ш диаметра, т. е. с массой 10" белковых молекул, последней должна была бы сообщиться скорость 3 |дм/с. При столкновении с пластидой (объемом порядка 101,1 А) сообщенная ей скорость могла бы иметь максимальное значение 10-8 м/с, т. е. 0,01 цм/с.
По если принять но внимание размер пластиды (порядка 2 цм диаметром) и белковой молекулы (сферической) порядка 20 А в диаметре, то практически одновременно могло бы последовать 200 ударов на одну пластиду, что вызвало бы продвижение пластиды со скоростью 20 цм/с.
.')та величина вполне соответствует средней скорости нластпд и растительных клетках при плазменных токах.
Все приведенные до сих пор расчеты имели целью показать, что основной постулат теории поля — достаточная степень возбуждении белковых молекул, за счет которой возникает упорядоченность молекулярного движения, энергетически пе встречает больших затруднений, по крайней мере для клеток с особенно интенсивным метаболизмом и определенно]'!, по, во всяком случае, асимметричной конфигурацией.
Статистически здесь всегда будут реализованы случаи, где достаточное количество входящих в состав комплекса молекул будет находиться в состоянии возбуждении п, следовательно, н ноле весь комплекс будет обладать некоторой степенью направленного движения. Вопрос о степени синхронизма возникновения отдельных элемептар-
пых актом возбуждения теряет при этом в значительной степени свое значение, если принять, что отдельные, не строго синхронные акты побуждения отдельных молекул как бы суммируются в смысле своего участии в продвижении агрегата как целого.
