CC BY
56
Актуальные вопросы антропоэкологических исследований
В.И. Яшкичев
К вопросу о механизмах зарождения новообразований
Пульсации ядра при закрытых каналах его мембраны вызывает амитоз - прямое деление ядра с неравномерным распределением генетического материала между дочерними клетками.
Ключевые слова: клетка, ядро клетки, митоз, амитоз, мембранные каналы, пульсации ядра и клетки, зарождение новообразований.
Изменение состава жидкой среды однозначно изменяет характер теплового движения (в частности, тепловых перемещений - трансляций) и вместе с тем реакционную способность молекул воды - ее способность гидратировать. Роль изменения гидратации больших молекул в биологии клетки исключительно велика. В нашей работе «Вода и мы» [3] предложен механизм пульсаций клетки, основанный на изменении длины белковых молекул цитоскелета. Усиление гидратация увеличивает их длину. При этом объем клетки увеличивается - клетка «расширяется». Дегидратация, вызываемая, в частности, теплотой гидролиза АТФ или недостатком молекул воды в клетке, уменьшает длину молекул цитоскелета. Объем клетки при этом уменьшается - клетка «сжимается». Подчеркнем.
что пульсации клеток выполняют очень важные функции: поддержание ш гомеостаза, выход из клетки продуктов метаболизма и приход кислоро- ески
да и питательных веществ; пульсации аксона содействуют продвижению |
ог
потенциала действия. И, наконец, изучение гидратации и дегидратации кол
белковых молекул позволило решить важнейшую проблему клетки - О превращение тепловой энергии в механическую. Отметим также, что аль
изменение гидратации белка Б-актина вместе с образованием и распадом ^ комплекса актомиозина лежит в основе работы мышц [3].
В настоящей работе пульсации клетки использованы для объяснения разделения цитоплазмы в телофазе митоза. При этом учитывалась также специфика работы клеточных каналов. Каналы спонтанно и с высокой частотой меняют свое состояние от открытого к закрытому [2, с. 12].
Белки, таким образом, являются динамичными, очень подвижными структурами, а канал, проходящий через белок, не просто жесткая, наполненная водой трубка, но лабиринт быстро двигающихся молекулярных групп и зарядов. Зависимость работы каналов от состава жидкой среды наглядно демонстрирует синаптическая передача нервного импульса, когда молекулы ацетилхолина открывают каналы для вхождения носителей нервного импульса - ионов натрия - в следующий нейрон. Но если есть молекулы, открывающие каналы, то следует допустить, что при определенном составе гиалоплазмы каналы могут быть закрыты. Эти знания о работе каналов, наряду с механизмом пульсаций, и были использованы для объяснения механизма разделения клетки при телофазе митоза.
Предположим, что формирование двух новых ядер в телофазе митоза формируют состав гиалоплазмы, при котором каналы клеточной оболочки не могут быть открытыми при расширении клетки - расширение клетки идет при «закрытых дверях». Возникающая разность давлений (давление в клетке становится меньше, чем вне ее) в этом случае не погашается приходом жидкой фазы в клетку, а продолжает увеличиваться. Разность давлений погашается в этом случае не приходом в клетку жидкой фазы, а вдавливанием в клетку ее плазматической мембраны. Увеличение объема клетки при пульсациях в условиях закрытых каналов ее плазматической мембраны ведет к образованию перетяжки и делению цитоплазмы клетки в телофазе митоза (рис. 1).
Вдавливание оболочки ведет к образованию перетяжки с последующим разъединением дочерних клеток. Вдавливание плазматической мембраны клетки с образованием перетяжки происходит в плоскости, которая перпендикулярна оси, соединяющей дочерние ядра, и проходит на равном от ядер расстоянии. Деформация клетки в других направлениях менее вероятна. Определенную роль в этом процессе играет также «сократительное»
технологии
_ кольцо [1]. После отделения дочерних клеток друг от друга каналы кле-
^ точных плазматических мембран восстанавливают свою работу, и новые
§ клетки начинают жить и пульсировать в обычном режиме.
щ ^
.о и
І и
-О X
Рисунок 1.
Примечание. 1 - цитоплазма, 2 - межклеточная жидкость, 3 - клетки-соседи, 4 -новые ядра, 5 - перетяжка, 6 - плотный контакт. Р1 - давление в клетке, Р2 - давление вне ее, Р2 > Р1.
Такой подход с учетом пульсаций клетки и работы мембранных каналов можно применить для объяснения амитоза - прямого деления ядра, а затем и клетки. Подчеркнем, что при амитозе перетяжка ядра идет без образования хромосом и ахроматинового веретена. Амитоз застает клетку «врасплох» во время интерфазы. В отличие от митоза при амитозе -прямом делении ядра - не обеспечивается равномерного распределения генетического материала между двумя дочерними клетками. Амитоз встречается при патологических разрастаниях, в частности, раковых, а также в клетках ряда специализированных тканей, например, соединительной. Пусковой механизм, ведущий к делению, связан с составом кариоплазмы, в формировании которого участвовали молекулы - загрязнители окружающей среды. Ядро - открытая система с собственным мембранным белковым цитоскелетом. Ядро пульсирует. Обмен веществом с гиалоплазмой происходит в условиях, когда сжатие ядра происходит одновременно с расширением клетки, а расширению ядра соответствует сжатие клетки. Каналы мембраны ядра и плазматической мембраны клетки при пульсациях должны быть открытыми. В случае, когда расширение ядра идет при закрытых каналах его мембраны (результат действия загрязнителей), мембрана будет вдавлена вплоть до полного разделения
О)
си т
(5 о
0
1 .о
го
Заключение
1. Усиление гидратации молекул цитоскелета и увеличение в связи с этим объема клетки при закрытых каналах плазматической мембраны ведет к вдавливанию мембраны внутрь клетки, образованию перетяжки и делению клетки при митозе.
2. Подобный механизм перенесен на клеточное ядро в интерфазе, который приводит к делению ядра, а затем и к делению клетки с неравноценным распределением генетического материала в новых ядрах.
3. Представленный механизм амитоза позволяет прояснить возможный путь зарождения патологических новообразований, а также роль в этом процессе неблагополучного состояния окружающей среды.
Библиографический список
1. Рис З., Стернберг М. Введение в молекулярную биологию. М., 2002.
2. Физиология человека / Под ред. Р. Шмитда и Г. Тевса. М., 1996.
3. Яшкичев В.И. Вода и мы. М., 2009.
ядра. Необычное деление ядра через изменение состава или структуры гиалоплазмы провоцирует закрытие каналов плазматической мембраны клетки, что приводит к делению самой клетки по описанному в данной работе механизму: расширение клетки при закрытых каналах приводит к вдавливанию плазматической мембраны и к разделению клетки. Рождается патологическое разрастание. Мозг ошибочно принимает его за соединительную ткань, которая рубцует рану, и начинает подводить к ней кровеносные сосуды и питательные вещества.
Предлагаемая модель клеточного деления может быть подтверждена или опровергнута системными экспериментальными исследованиями. Это будет важным вкладом в развитие биологии и медицины.
технологии
