ячеек. Именно
поэтому в них создавалась та взаимосогласованность явлений (то есть все более
обновлялся и усложнялся набор фн. алгоритмов), та приспособленность
внутреннего строения к выполнению жизненных функций в данных условиях внешней
среды, которая характерна для организации всех живых существ. Сравнительное
изучение обмена веществ у современных примитивных организмов показывает, как
на изложенной основе постепенно складывался высокоорганизованный порядок
явлений, который свойственен всем живым существам и который протекал в полном
соответствии с общей теорией развивающихся систем. Так на определенной стадии
Развития Материи возникла Жизнь на Земле, представленная на нашей планете
громадным числом отдельных индивидуальных систем - организмов. "Наша дефиниция
жизни, - писал Ф. Энгельс в "Анти-Дюринге", - разумеется, весьма недостаточна,
поскольку она далека от того, чтобы охватить все явления жизни, а, напротив,
ограничивается самыми общими и самыми простыми среди них... Чтобы дать
действительно исчерпывающее представление о жизни, нам пришлось бы проследить
все формы ее проявления, от самой низшей до наивысшей".
Как известно, начало возникновения простейших жизненных систем произошло
около двух млрд. лет назад в протерозойскую эру. Первичные живые существа
зародились в воде в процессе продолжительного развития динамически устойчивых
коацерватных капель, фн. комплексы которых включались в качестве составных
частей в системы последующих оргуровней. Вследствие этого уже на данном этапе
Развития Материи наиболее полно проявился и продолжал свое дальнейшее
совершенствование механизм построения высокоорганизованных систем, один из
основных принципов которого заключается в заполнении фн. ячеек системы не
единичными фщ. единицами, а целыми блоками или комплексами их. Под его
действием фн. системы оргуровня З поглощали постоянно окружающие их белковые
комплексы, "расщепляли" их и заполняли образовавшимися блоками свободные фн.
ячейки своих структур, в конечном итоге синтезируя из них фщ. единицы более
высокого оргуровня. При этом энергия, выделяющаяся при расщеплении комплексов,
использовалась в большей ее части на осуществление реакций синтеза. Все это, в
конечном итоге, привело к древнейшим формам организации Жизни, к которым
следует отнести бактерии, различные типы водорослей и грибов. Результатом
всего исторического Развития Материи по оргуровню З на протяжении
многомиллионного периода на сегодняшний момент времени являются современные
нам растительные и животные организмы, включая Человека. Мы не будем подробно
рассматривать все этапы филогенеза растительного и животного мира, которые
хорошо известны. Остановимся лишь на основных особенностях движения Материи в
качестве на этих организационных уровнях с тем, чтобы убедиться в том, что и
они неразрывно связаны с закономерностями Развития Материи по всем предыдущим
подуровням, являются их прямым продолжением, неотделимым от них, и вместе с
ними составляют единую развивающуюся системную организацию материальной
субстанции.
Итак, Жизнь возникла в результате сложной системной интеграции фщ. единиц
всех подуровней, относящихся к числу так называемых "неорганических"
элементов. Процесс этот протекал направленно в течение длительного периода
времени и состоял, наряду с совершенствованием пространственной структуры фн.
ячеек любого подуровня, в подборе и закреплении оптимального набора алгоритмов
для каждой из этих ячеек, а также оптимального периода функционирования для
заполняющих их фщ. единиц. Деление веществ на неорганические и органические
носит довольно условный характер, но принято считать, что большинство
соединений, в состав которых входит углерод, относятся к разряду органических,
так как в природе они встречаются почти исключительно в организмах животных и
растений, принимают участие в жизненных процессах или же являются продуктами
жизнедеятельности или распада организмов.
При всем многообразии природных органических веществ они обычно состоят из
большого числа однотипных элементов - фщ. единиц предыдущих подуровней; в их
состав кроме углерода почти всегда входит водород, часто кислород и азот,
иногда сера и фосфор. Эти элементы называются органогенами, то есть
порождающие органические молекулы. Среди органических соединений широкое
распространение получило явление изомерии, то есть структурное разнообразие
системного построения фн. ячеек. В результате при одном и том же
количественном наборе фщ. единиц системы обладают совершенно различными фн.
свойствами. Поэтому явление изомерии, в частности, обусловливает огромное
многообразие органических веществ, вместе с тем еще более повышая коэффициент
полифункциональности фщ. единиц, что отвечает требованию ускоренного движения
Материи в качестве, характерного для данного оргуровня. Одной из важных
особенностей органических соединений, которая накладывает отпечаток на все их
химические свойства, является характер связей между атомами в их молекулах. В
подавляющем большинстве эти связи имеют ярко выраженный ковалентный характер.
Поэтому органические вещества в большинстве неэлектролиты, не диссоциируют в
растворах на ионы и сравнительно медленно взаимодействуют друг с другом.
Время, необходимое для завершения реакций между органическими веществами,
обычно измеряется часами, а иногда и днями. Вот почему в органической химии
участие различных катализаторов имеет особенно большое значение.
Многие из известных органических соединений выполняют функции носителей,
участников или продуктов процессов, протекающих в живых организмах, или же -
такие, как ферменты, гормоны, витамины и др. - являются биологическими
катализаторами, инициаторами и регуляторами этих процессов. Согласно теории
химического строения органического вещества, функциональные свойства
соединений зависят от:
1) набора фщ. единиц, определяющего качественный и количественный их
состав;
2) структурного расположения в пространстве фн. ячеек системы, влияющего на
химические свойства вещества;
3) совокупности алгоритмов фн. ячеек данной системы, которые определяют
порядок
а) последовательного заполнения фн. ячеек соответствующими фщ. единицами,
б) их функционирования и
в) последующего распада подсистем.
Многообразие органических соединений обусловливается прежде всего фн.
свойствами атомов углерода соединяться прочными ковалентными связями друг с
другом, образуя углеродные цепи практически неограниченной длины.
В процессе Развития Материи по оргуровню З постепенно формировались
органические соединения, представлявшие собой все более динамически устойчивые
фн. системы, которые, в свою очередь, затем становились фщ. единицами в
системах более высшего порядка. К таким динамически устойчивым органическим
соединениям можно отнести, в частности, аминокислоты. Общая формула их
построения такова:
где R - фн. ячейка углеводородного радикала, которую могут занимать и другие
различные фщ. единицы.
Из сотен и тысяч молекул аминокислот (как фщ. единиц) синтезируются более
сложные молекулы белковых веществ, или белков (фн. систем), которые по
истечении периода их функционирования под влиянием минеральных кислот, щелочей
или ферментов распадаются на составляющие их фщ. единицы - аминокислоты с тем,
чтобы дать им затем возможность вновь войти в состав образующихся новых
соединений, то есть заполнить соответствующие им новые фн. ячейки. И процесс
этот повторяется постоянно бесконечное число раз.
О важном значении белков также хорошо известно. Они играют первостепенную
роль во всех жизненных процессах, являются носителями Жизни. Белки в качестве
фщ. единиц сами входят в состав более сложных систем и подсистем организмов,
содержатся во всех клетках, тканях, в крови, в костях и т.д. Ферменты
(энзимы), многие гормоны представляют собой сложные белки.
Все многообразие белков образовано различными сочетаниями 20 аминокислот;
при этом для каждого белка строго специфичной являются структурное построение
системы фн. ячеек, заполняемых соответствующими аминокислотами и другими фщ.
единицами, а также совокупность его алгоритмов, то есть временная
последовательность развертывания системы белка (заполнение ее фн. ячеек фщ.
единицами), функционирования и распада ее подсистем. В структуре белковых
систем различают подсистемные блок-образования пептидов, в состав которых
входит две или более аминокислот, соединенных пептидными связями ( -- CO -- NH
-- ). Эти образования представляют собой одну из промежуточных ступеней
организационного развития Материи.
Дальнейшее совершенствование структур белковых систем происходило путем
объединения полимеров аминокислот в пептидные цепи и циклические образования в
сочетаниях, имеющих различные количественные соотношения и последовательность
фн. ячеек. Образовавшееся в результате этого процесса неисчерпаемое
разнообразие химических структур макрополимеров аминокислот, каждая из которых
являлась сложнейшим системным сочетанием входящих в нее фщ. единиц всех
организационных подуровней, представляло собой в то же время новую группу фщ.
единиц более высокого порядка, готовую заполнить предназначавшиеся для нее
соответствующие фн. ячейки новых гиперсистем. При этом каждая фщ. единица -
белок обладала своими, строго индивидуальными особенностями построения,
неизменным количеством фн. ячеек ее структуры, строго определенным их
сочетанием и алгоритмами построения, функционирования и распада, что придавало
каждой фщ. единице присущие только ей фн. свойства, соответствующие
определенной точке на координатной прямой движения Материи в качестве.
Одновременно продолжал увеличиваться коэффициент полифункционирования
отдельных фщ. единиц. Принцип действия механизма полифункционирования сводится
к следующему. Если взять какую-либо фщ. единицу с определенными фн. свойствами
и помещать ее последовательно то в одну, то в другую фн. ячейку, и она при
этом сможет нормально выполнять необходимые для данных фн. ячеек алгоритмы, то
это и будет означать, что ей присуще свойство полифункционирования. Чем
большее количество фн. ячеек различных структур может попеременно занимать
данная фщ. единица в некоторый промежуток времени, тем выше ее коэффициент
полифункционирования. Как правило, каждая единица единовременно может занять
только одну фн. ячейку какой-либо структуры. В качестве примера можно назвать
любой химический элемент типа водорода, кислорода, хлора, которые могут
входить в состав многих химических соединений, но в данный конкретный момент
пребывают только в одном из них. Другой разновидностью полифункционирования
является изъятие из какой-либо фн. ячейки системы фщ. единицы x и помещение
туда фщ. единицы y или z, вследствие чего фн. свойства данного системного
образования соответственно изменятся. При обратном перемещении фщ. единиц
система вновь обретает свои первоначальные фн. свойства; и поэтому, чем
большую замену фщ. единиц в своих ячейках допускает в некоторый отрезок
времени данная система, тем выше коэффициент ее полифункционирования. В этом
случае примерами могут служить все обратимые химические реакции замещения типа
H2O + Cl2 = 2HCl + O2 и т.п., ячейки углеводородного радикала R в структуре
аминокислот и т.д.
Аминокислоты, входя в состав белковой молекулы, сохраняют свободными и
реакционноспособными свои специфические полифункциональные ячейки, химические
функции которых состоят в способности присоединять различные системные
группировки. Это обусловливает взаимодействие белков с самыми различными
веществами, создает исключительные химические возможности, которыми не
обладают никакие другие вещества данного подуровня. В силу этого белки,
входящие, например, в состав живой протоплазмы, сочетаются в комплексы с
другими соединениями - от воды и минеральных веществ до всевозможных
органических соединений, в том числе и с другими белками. Эти комплексы, в
зависимости от образующего их фактора, могут быть довольно устойчивыми и
образовываться в количествах, необходимых для построения гиперсистем.
Примерами таких комплексов служат разнообразные сложные белки -
нуклеопротеиды, хромопротеиды, липопротеиды, металлопротеиды и т.п. Они
участвуют в построении гиперсистемных структур и, вместе с тем, играют большую
роль в их функционировании благодаря своим каталитическим свойствам. Наряду с
устойчивыми соединениями белки способны образовывать и крайне эфемерные
комплексы, период функционирования которых сравнительно небольшой. Подчиняясь
соответствующим алгоритмам, эти соединения быстро возникают и,
отфункционировав, также быстро разлагаются. Таким образом, через механизм
полифункциониравания самые разнообразные элементы из аккумулятивных подсистем
вовлекаются в обмен веществ живой организации Материи для временного
использования их фн. свойств в том или ином системном образовании.
При заполнении фн. ячеек многомолекулярных соединений отдельными
индивидуальными белками - фщ. единицами образуются новые системные единицы,
физические и химические свойства которых существенно отличаются от свойств
входящих в их состав отдельных белков. Ассоциируясь между собой, белки
образуют целые молекулярные рои, представляющие собой различные структурные
образования живого вещества. Весьма существенным является и то, что фн.
свойства белков, их способность реагировать с разнообразными веществами и
ассоциироваться в многомолекулярные комплексы определяется не только составом
и расположением аминокислотных остатков, но и пространственной конфигурацией
белковой молекулы, то есть относительным расположением в пространстве
отдельных частей ее структуры. Химическое взаимодействие боковых радикалов и
полярных групп аминокислотных остатков, действуя внутримолекулярно, приводит к
закономерному скручиванию пептидных цепей белковой молекулы и объединению их в
клубки, в так называемые белковые глобулы, обладающие упорядоченной
пространственной конфигурацией. Во внутреннем строении белковых глобул
отдельные участки пептидных цепей и замкнутых колец оказываются определенным
образом расположенными по отношению друг к другу и взаимно закрепленными путем
сшивания этих участков водородными или другими прочными связями. Такого рода
строение обусловливает определенные размеры и форму белковых глобул. Она может
приближаться к шаровидной или быть сильно вытянутой. Те или иные изменения
окружающей глобулу внешней среды сильно влияют на ее форму, сильно сжимая или,
наоборот, растягивая ее. В зависимости от того, какие активные группировки фщ.
единиц аминокислотных остатков при данной конфигурации глобулярного клубка
оказываются расположенными на поверхности и, следовательно, доступными
химическому взаимодействию и какие будут скрыты в глубине, защищены,
"экранированы" соседними группировками, зависят изменяющиеся фн. свойства
белка, даже при сохранении постоянным его аминокислотного состава. Поэтому
даже очень небольшие изменения пространственной архитектоники глобулы
оказывают решающее влияние на химическую реактивность белка и на те тонко
нюансированные его свойства, которые определяют собой биологическую
специфичность каждого индивидуального белкового соединения. Этот созданный в
процессе Развития Материи еще один, более сложный и тонкий механизм
полифункционирования способствовал диктуемому законами Развития ускоренному
движению Материи по категории качества (). Его роль для организации живого
вещества особенно возросла после того, как определилась основная функця этого
механизма - путем изменения конфигурации белковых глобул осуществлять
регулирование их ферментативной активности.
Известно, что химические реакции между органическими соединениями
совершаются в живых организмах с очень большими скоростями, хотя и вполне
измеримыми, но совершенно несравнимыми с теми, которые наблюдаются при
взаимодействии этих соединений в изолированном и очищенном виде вне структур
живых тел.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29