Калиевые пруды и натриевые океаны. Физические свойства протоклеток

[василий андреевич]

Нур, алло, где Вы?
  Ведь тут есть философское осмысление. Ну хотя бы софизмов и вопросов... от Вас, очень мной уважаемого.

[Vladimir Matveev]

Прочел. Хорошо. Как раз для меня.

Рад. Предлагаю посмотреть собственноручную видеоиллюстрацию к новому взгляду на физические свойства клеток, которые позволяют понять физические свойства протоклеток Фокса: https://www.youtube.com/watch?v=cuvoGbD5h3g
Уезжаю в командировку, поэтому быстрых ответов, коллеги, давать не смогу.

[василий андреевич]

Интересные данные о распределении калия в живой клетке:
http://www.bioparadigma.spb.ru/revolution.htm
Статья короткая, научно-популярная...

Уверен, Владимир Васильевич, что мне не по силам слонопотамно рассуждать о физиологии клетки, но Вы, как я понимаю, сталкиваетесь с той же проблемой, что и я, когда хотел "переврнуть" (может попробую еще) хрестоматийное учение о метаморфизме углей.
  А вдруг итог моих рассудительностей станет хорошей каплей в Ваши суждения?

Я оттолкнулся от того, что модельно есть только водо-органический адсорбат. Если "чистый", допустим, промытый в дистиллированной воде, адсорбат внести в морскую воду, то ионы натрия и калия проникнут в него в пропорциях свойственных морю.

[василий андреевич]

  (я не был уверен, что рисунок проскочит)

Основная идея - это различие "силы" связей в приблизительном кластере С-О-Н:О=[Н(Na,К)]. В присутствии натрия связь ( сильнее, чем в присутствии иона калия. И, казалось, бы в адсорбате должны присутствовать именно натриевые компоненты. Но дело в том, что данные структуры не являются стабильными, они распадаются пропорционально "силе". Т.е. калиевые распадаются статистически чаще натриевых, следовательно градиент распада калиевых круче, чем натриевых. Это изображено схематически на рисунке в виде прямых, натриевая выше, калиевая под ней.

Этого достаточно. Однако не хочу пока утомлять промежуточными рассуждениями, графиками, экспоненциальными формулами, ибо у меня, при учете слабых знаний, это займет несколько страниц.
  Изображаю сразу вывод. Он в логистических (S-образных) кривых в нижней части рисунка. Вертикальная ось - ось энергий, горизонтальная - объем (можно удаленность). Экспоненты находятся в отрицательной части энергий - это символ работы среды над адсорбционным кластером, когда ионы калия и натрия могут без ограничений выходить за пределы кластера или входить в него.
  По сути данные экспоненты - это нижние энергетические уровни, толстая короткая кривая для иона калия, тонкая длинная для натрия.
  Сложив эти функции, получим потенциальную яму для калия вблизи адсорбента и пологий "склон" для натрия. Это означает, что если адсорбату удастся заполучить проницаемую (!) мембрану, защищающую от механического перемешивания, то натрий выйдет за пределы протоклетки без всякого насоса, естественным образом, т.е. с повышением энтропии состояния формации клетка-внешний раствор. При этом понятно, что мембрана (по оси объема) сформируется в конце толстой крутой логисты.

Самый простой вывод, следующий из модели - это то, что должен существовать предел роста размера клетки, контролируемый "качеством" адсорбента.
Самым простым предсказанием было бы: чем больше клетка (если не учитывать "качество" белка), тем ниже в ней калиевый градиент. Было бы интересно проверить это на клетке агар-агара.

С уважением, ВА.

[valdeil]

Странно как-то всё выглядит. Свалены в кучу мембранный потенциал и потенциал действия, мембраны клетки и сократительный аппарат поперечно-полосатой мышцы. Всё, наработанное до эпохи широкого распространения интернета, вроде-бы, и не было никогда. В той же книге под редакцией П.Г.Костюка по мембранам, изданной ( в 70-е) вначале в КГУ, всё было подробно разобрано. Да, для дальнейшей работы оставался простор, но вот чтобы там  ставить ногами кверху результаты исследований- я такой возможности не припомню. К сожалению, мои книги, остававшиеся в Украине, уже не существуют. Ну, а ссылки на память ненадежны. Прощу извинить за неконструктивное высказывание, просто я удивлен этой "революцией".

[Vladimir Matveev]

Самый простой вывод, следующий из модели - это то, что должен существовать предел роста размера клетки, контролируемый "качеством" адсорбента. Самым простым предсказанием было бы: чем больше клетка (если не учитывать "качество" белка), тем ниже в ней калиевый градиент. Было бы интересно проверить это на клетке агар-агара.

Вы затрагиваете проблемы, которые никто даже не рассматривает применительно к нуждам физиологии клетки. Натрий и калий в клетке свободны (не связаны), и точка! У людей с таким пониманием адсорбция ассоциируется разве что с принципом работы противогаза...

[Vladimir Matveev]

просто я удивлен этой "революцией"

Возможно, Вам будет интересно ознакомится с рецензией А.А. Болдырева: http://www.bioparadigma.spb.ru/russianling/recenzia_boldyrev.htm

[василий андреевич]

У людей с таким пониманием адсорбция ассоциируется разве что с принципом работы противогаза...

Вообще-то я решал в рамках обычного статистического перераспределения. Ну да была бы честь предложена...

[Vladimir Matveev]

Василий Андреевич, ценен любой подход в такой тёмной области как роль сорбционных процессов в жизни клетки. Некоторые путают адсорбцию с взаимодействием. Адсорбция - это массовое взаимодействие, изменяющее физические характеристики вещества в макроскопическом масштабе...

[василий андреевич]

Адсорбция - это массовое взаимодействие, изменяющее физические характеристики вещества в макроскопическом масштабе...

Я не путаю адсорбцию с химическим взаимодействием. Когда вместо "-" поставил ":", то хотел подчеркнуть, даже не водородную, а слабо электростатическую, но все-таки связь. Ибо свободны ионы именно в окружающей среде, в окрестности же адсорбента, адсорбатив - это структура, называемая кластером, о чем может быть отдельный разговор.
  Но любая структура, и кластерная в том числе, обеспечивается за счет энерго(не электро) отрицательных, т.е. консолидирующих сил. Вот эти энерго-отрицательные силы, соотнесенные с ионом калия и натрия, по отдельности, я и попытался вычислить. При этом физиологические процессы, могущие происходить в протоглобуле, даже не клетке, а сгустке полимеров, мной не учитывались вовсе.

  На словах же суть статистической модели такова. Катионы калия покидают свои места, легче (чаще), чем катионы натрия. Т.е. калий "свободнее" натрия. Статистически это означает, что как только натрий покинет свое место, его скорее займет калий, чем натрий. Но сказать так просто (что я сделал мимоходом в раннем посте) - значит предстать говорилкой. Потому и попытался произвести формульный (качественный) расчет, итогом которого и стали логистические (S-образные) графики.
  Сложение двух графиков покажет, что образование потенциальной ямы для калия, и "склона" для выхода натрия - это естественный процесс "удержания" калия в ловушке структурированного адсорбатива, но только в присутствии, как это ни странно, натрия. Иначе это звучит так: в калиевом пруде (без достатка, даже, более, без превосходства натрия) калий в присутствии адсорбента удерживаться не будет. Т.е. для удержания калия в пресной воде нужна эволюция протоклетки в специализированную клетку.
  Я знаю только то, что во мне, межклеточная среда ближе к морской, чем внутриклеточная - не более.

[Vladimir Matveev]

это естественный процесс "удержания" калия в ловушке структурированного адсорбатива, но только в присутствии, как это ни странно, натрия.

Ничего странного: натрий и калий - физиологические антагонисты. Клетка не будет работать с одним из двух катионов, как не будут "работать" качели-балансиры с одним седаком.

Другой взгляд на связывание калия и натрия показан на рис. 6:  http://www.bioparadigma.spb.ru/russianling/files/Ling-2008-Rus.Glavy.1-11.pdf

[василий андреевич]

Другой взгляд на связывание калия и натрия показан на рис. 6:  http://www.bioparadigma.spb.ru/russianling/files/Ling-2008-Rus.Glavy.1-11.pdf

Теория Линга, это уже разборки с "тонкой настройкой" клетки, которая должна быть следствием наращивания структур вокруг естественного процесса, который я попытался модельно обозначить, исходя из единственной разницы - внешний электрон калия отстоит от ядра дальше, чем внешний электрон натрия.
  Естественный процесс тот, результатом которого будет повышение энтропии система+среда и снижение энергии системы, относительно среды. Потому и строил модель в координатах энергия-объем(удаленность). У Линга построение в координатах вероятность-размер.
  Главное предположение, что калий+ может уходить в среду гораздо легче, чем натрий+, именно это как бы обескураживает, являясь, на первый взгляд нонсенсом. Именно поэтому кажется, что необходим "обратный" насос. Но это не так, просто я не стал из-за экономии времени описывать достаточно длинный ход рассуждений.
  Главное в этих пропущенных рассуждениях - это работа среды, т.е. калий-натриевого океана. Как я успел понять, обычно эту работу не учитывают вовсе, и все построения сводятся к внутриклеточной среде, за исключением осмоса, обязующего соли из клетки выводиться в более соленый океан. Кстати именно по этой причине рыба (кроме скатов и акул) в море "пьет" соленую воду, тогда как пресноводная рыба страдает от избытка воды, поступающей через кожу.
  Но в нашем случае осмос - это только естественный процесс удаления солей из клетки, причем калий уходит с меньшими энерго затратами, чем натрий. Иначе это читается, как энергия по удалению калия в среду меньше энергии по удалению натрия.
  Общая формула для таких энергий, как системы точек энергосостояния Е=Ео(еxp(-Хх)), где Ео - начальная энергия; Х - экспериментально подбираемый вектор "исхода", как единица, деленная на среднестатистический объем(или расстояние) ухода катиона, для калия круче, чем для натрия; х- объм(или удаленность).
  Это будут первые две нисходяще затухающие экспоненты. Затем выводятся восходяще затухающие экспоненты, символизирующие возрастание энтропии, и характеризующие внутреннюю энергию системы, как положительная работа системы над средой. Затем еще пара, так называемых горбатых экспонент, символизирующих энтальпию формации среда+система, и уже затем выводятся пара логист, которые я изобразил на рисунке как окончательный вывод, в виде работы среды-океана над системой-протоклеткой.

Но мучить Вас всеми этими рассуждениями не хотел.

[valdeil]

Прочитал предложенный Владимиром Матвеевым отзыв А.А.Болдырева о рекламируемой книге Линга. По-моему, А.А.Болдырев выразился излишне дипломатично.
Рассуждения Линга не имеют отношения к науке. В.Матвеев подобные ответы получал на форумах ещё в 2008-2009 годах. Бизнес-бизнесом, но матчасть требует внимания. Под редакцией А.А.Болдырева хорошие книги по теме выходили, рекомендую к изучению.
На этом для себя тему закрываю.

[Vladimir Matveev]

матчасть требует внимания.

Пока никто из блестящих знатоков матчасти не смог ответить по существу вопросов, поставленных в "Калиевых прудах..." Тем, кто бессилен объяснить физические свойства протоклеток Фокса на основе знаний, почерпнутых из сборников Костюка, только и остается, что говорить о "пропаганде". Это признак слабости.

Теория Линга построена на известных физических принципах. Пример антинаучной теории - представления Шноля, например, который причины колебательных процессов, изучавшихся им на протяжении десятилетий, поместил в конце концов где-то в темных глубинах Вселенной. Вот и попробуйте теперь его опровергнуть!

Еще раз. "Калиевые пруды..." я написал не для того, чтобы дать любителям бытовой лексики повод для упражнений. Моя цель находится строго в рамках научного подхода: я хотел бы услышать объяснение свойств микросфер в терминах мембранной физиологии. Только и всего. 

[Nur]

Уважаемый Vladimir Matveev, доброго Вам дня!

Смиреннейше прошу простить меня за относительно долгое отсутствие на форуме: личные дела, а также желание на удалении проследить за ходом полемики. Ваша позиция, уважаемый Vladimir Matveev, близка мне, по меньшей мере, по нескольким основным причинам.
Во-первых, Вы очень физичны и избегаете любой метафизики в суждениях. Когда-то было метко подмечено, что жизнь, прежде всего - главный способ "существования белковых тел". Если я правильно Вас понял, Вы исходите из модели, опирающейся на инвариантность физико-химических свойств белков. То есть из того, что эти свойства неизменны по отношению к включающей их структуре, живой или неживой. По аналогии, следствием такой модели может быть утверждение о невозможности, только на основе этих свойств, вывода о том, с какой из структур мы имеем дело. Это следствие строго разделяет методы для изучения живого и неживого. Очень похоже на известный принцип неопределенности Гейзенберга. Если исходить из этого, то можно предположить, что так называемый генетический код и взаимодействие нуклеиновых кислот и белков вообще возникли без всякой связи с жизнью. И то, что используя аппарат изучения наследственности и роли белков в метаболизме организмов, не получится определить координаты и момент возникновения жизни на Земле. Чем детальнее будет наше представление о генетических механизмах, тем выше будет неопределенность нашего представления о времени и месте зарождения этих механизмов. Логичный с точки зрения физика, но обескураживающий, по моему мнению, вывод для большинства биологов.
Принципиально то, что, если принять эту точку зрения, нужно создавать целое направление, нацеленное на разработку методов определения координат возникновения жизни, совершенно отличных от методов молекулярной биологии и генетики. С этой точки зрения понятен Ваш скепсис по отношению к "...блестящим знатокам матчасти...". В свою очередь, я бы хотел, в случае серьезного обоснования подобного подхода, чтобы в биологии появился свой принцип неопределенности и был бы совсем непротив, если бы он носил Ваше имя...