Технологии и техника. Разработки, наука, идеи

Квантовая фононная биология. Фонон – квант клеточной мембраны.
Не секрет, что в различных областях науки периодически наступает кризис, когда накоплены массы различных экспериментальных данных, но нет приемлемой системы, позволяющей их интерпретировать в рамках единой теории. Вместо неё существует множество гипотез для объяснения отдельных явлений и не более того.
Общеизвестно, что всё живое состоит из клеток, даже самые простейшие организмы состоят из клеток, правда, из одной, но всё равно клетки. Клетка, сама по себе имеет весьма сложное строение, но мы ограничимся рассмотрением только клеточной (биологической) мембраны, той структуры, которая и отделяет саму клетку от всего остального окружающего мира.
Очевидно, что биомембрана – граница, разделяющая не только живые клетки, но и живое и неживое. По одну её сторону живая клетка, по – другую – неживая природа. Уже одно это указывает на уникальность и важность биологически мембран. Не уверен, что в нашем мире можно найти ещё какую-то границу с такими уникальными свойствами.
Не смотря на многообразие выполняемых операций, мембраны характеризуются общими структурными и функциональными чертами. В настоящее время общепринята ставшая уже классической Мозаичная модель структуры биомембран. В данной работе предложена «Молекулярно-механическая модель строения и функционирования биологических (клеточных) мембран» (далее Модель), уточняющая и дополняющая классическую модель на основе анализа известных ранее и полученных автором собственных результатов. МОЛЕКУЛЯРНО-МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАН. ВВЕДЕНИЕ В КВАНТОВУЮ ФОНОННУЮ БИОЛОГИЮ. Семёнов С.Н., Internet: SciTecLibrary.com. (http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/6013.html). INTRODUCTION TO QUANTUM PHONON BIOLOGY – THE MOLECULAR MECHANICAL MODEL OF STRUCTURE AND FUNCTIONS OF BIOLOGICAL MEMBRANES. Semenov S.N., Internet: SciTecLibrary.com. (http://www.sciteclibrary.ru/eng/catalog/pages/6646.html)
Основное достоинство предложенной Модели заключается в том, что она позволяет описывать и предсказывать, не только качественно, но и количественно, широкий спектр различных явлений, как классических, так и квантово-механических. Всё это удалось сделать без привлечения каких-либо специфических допущений, а только в рамках современной молекулярной физики не только качественно, но и количественно. Показано, что биомембраны являются квантовыми системами, и квантами, передающими взаимодействия в мембранах, являются фононы – звуковые кванты. ФОНОН – КВАНТ биологической (клеточной) МЕМБРАНЫ. ВВЕДЕНИЕ В КВАНТОВУЮ ФОНОННУЮ БИОЛОГИЮ. С.Н. Семёнов, Internet: SciTecLibrary.com. Адрес: (http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/7269.html).
В рамках Модели легко и естественно описывается влияние липидов на структуру и функционирование проникающих мембранных белков, нарушение структуры и функционирования биомембран под действием посторонних агентов и т.д. В частности, становится ясной необходимость «жидкой» липидной фазы, роль липида в передаче межмолекулярной и трансмембранной фононной информации и путей разделения её потоков. При этом оказалось, что фонон можно назвать ещё и «квантом» внутри мембранной и/или внутри клеточной информации. Приведён механизм автоматического демпфирования внешних и внутри мембранных воздействий и возмущений, а заодно рассмотрены и некоторые другие вопросы, возникшие по ходу работы.
Однако чтобы понять истинный смысл предложенной Модели и ответить на множество сопутствующих вопросов, надо, прежде всего, рассмотреть основные принципы, на которых базируется предлагаемая Модель и их источники, и связь между собой. Этому посвящено «Введение в квантовую фононную биологию клеточных мембран». В нём обосновано введение и использование параметров латерального поверхностного давления биомембран и их сжимаемости (эластичности). Показано, что мембранные белки (вообще говоря, все молекулы) в мембранах получают добавочную энергию сжатия со стороны мембраны, которая может вызывать появление у них новых конформационных (структурных) состояний, которые не характерны для объёмной фазы. Дано теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение того, что биомембраны обладают свойствами квантово-механических систем, для которых фононы являются квантами, передающими механические взаимодействия в этих системах.
Описаны некоторые практические следствия, вытекающие из Модели. В частности рассмотрен физический механизм опьянения, вызываемого алкоголем, местными анестетиками и некоторыми органическими растворителями, которые используют токсикоманы. АЛКОГОЛЬ И ДРУГИЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ РАСТВОРИТЕЛИ. ВВЕДЕНИЕ В КВАНТОВУЮ ФОНОННУЮ БИОЛОГИЮ. С.Н. Семёнов, Internet: SciTecLibrary.com. (http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/6518.html). ALCOHOL AND OTHER ORGANIC SOLVENTS – INTRODUCTION TO QUANTUM PHONON BIOLOGY. S.N. Semenov, Internet: SciTecLibrary.com. (http://sciteclibrary.ru/eng/catalog/pages/6727.html)
Проанализирована возможная связь между рок музыкой и наркотиками. Показано, что рок концерты могут стимулировать наркоманию и алкоголизм, а также возможные патологические изменения в организме на клеточном уровне. Рассмотрены некоторые структурные изменения в биологических мембранах, возникающие в ответ на внешние раздражители и т.д. (работа готовится к печати). Естественно, что при этом пришлось предложить детализацию процесса передачи информации нервными клетками.
Предложены методы, позволяющие не только идентифицировать клетки в различных клеточных системах, но и определять фазы клеточного жизненного цикла. Затем, при необходимости, селективно воздействовать на выбранные клетки бесконтактными методами. Иными словами, дистанционно идентифицировать различные клетки в различных системах (в суспензиях, в организмах и тканях), регистрировать возникающие клеточные патологии в организмах, бесконтактными методами селективно уничтожать выбранные клетки, например раковые или иные по своему желанию и т.д. THE ACOUSTICAL METHODS AND APPARATUS FOR IDENTIFICATION AND SELECTIVE TREATMENT OF A CELLULAR SYSTEM. Patent application No PCT/ CZ01/00046 dated 08.26. 2001. S.N. Semenov.
В настоящее время нельзя утверждать, что предложенная Модель является полностью законченной и универсальной, что она применима во всех случаях. Естественно, что по мере накопления новых экспериментальных фактов, в неё могут вноситься дополнения и уточнения. Особенно это касается «неклассических» разделов Модели.
Кроме того, специальных исследований требует определение возможности применения Модели для вирусов, содержащих липидные оболочки (суперкапсиды) и, быть может, для иных липосодержащих вирусов. К ним относятся многие ДНК-содержащие вирусы, например, вирусов группы оспы (variola) и гепреса (herpes), а также, практически, все крупные РНК-содержащие вирусы, за исключением, быть может, реовирусов. Хотя достаточно высокое содержание липидов, около 25 % от веса сухого вируса, сравнимое с содержанием липидов в плазматической мембране клеток, позволяет надеяться на успешное решение данного вопроса, и, как минимум, облегчение и ускорение способов идентификации некоторых вирусов при создании соответствующих спектрофононометров.
При написании данных работ не ставилась задача полного анализа Модели и рассмотрения всех вытекающих из неё следствий. Основной упор делался на объяснении основных моментов Модели и демонстрации вытекающих из неё следствий для объяснения разных научных и практических явлений. Этим и обусловлена достаточно популярная форма изложения материала и анализа разных, на первый взгляд, не связанных между собой явлений.