Механизм первичного полома биологических мембран

Одно из ведущих свойств живых организмов – изоляция от внешней среды осуществляется универсальным способом с помощью живых биологических мембран. Характерно, что мембраны живых клеток не претерпели эволюционных изменений: мембраны оболочки яйцеклетки морского ежа и нервных клеток головного мозга человека по строению почти идентичны. Именно мембраны позволили живым организмам противопоставить себя внешней среде и прогрессировать в своей организации. Благодаря мембранам живые существа приобрели способность активного воздействия на окружающую их среду с целью удовлетворения своих ведущих, и, в первую очередь, биологических потребностей.

На мембраны воздействуют различные факторы внешней среды, которые получили название – раздражители, а свойство живых организмов, определяющее их отношение к раздражителям, характеризуется как раздражимость. Под раздражимостью понимается способность живых существ отвечать на действие раздражителей изменением своих протоплазматических свойств и, в первую очередь, структуры их мембран. Раздражители, действующие на живые мембраны, могут быть различного типа: механические, температурные, химические, наконец, наиболее сильные – информационные (иногда почти шёпотом произнесенное неприятное слово может вызвать реакцию человека более значимую, чем физическое действие сильного звука).

Раздражимость бывает двух типов:

q триггерная (неспецифическая) раздражимость обусловлена внутренними процессами изменения молекулярных свойств мембран, происходящими под действием внешних раздражителей. Этот процесс напоминает процесс спуска курка у ружья («триггер» в пер. с англ. курок). Раздражитель постепенно, как спусковой крючок, доводит молекулярные изменения в мембране до критического уровня, при котором мембрана резко изменяет свои протоплазматические свойства, вызывая тем самым специфический ответ клетки;

q избирательная (специфическая) раздражимость определяется наличием у мембран специфических белковых рецепторов, которые взаимодействуют с раздражителем. Избирательная раздражимость особенно выражена по отношению к действию химических, лекарственных веществ. Кроме того, в отдельных участках мембраны клеток находятся зоны проникновения ионов, так называемые «поры». Через поры ионы поступают в клетку в соответствии с размером их молекул. В случае избирательной раздражимости клетки реагируют на очень низкую концентрацию раздражающих веществ.

Раздражимость клеточных мембран является пусковым механизмом активной биологической адаптации. Как только окружающая среда или какие-либо существенные её компоненты меняются, организм вынужден менять и некоторые константы своих функций. Происходит перестройка гомеостаза, адекватная конкретным условиям среды, что и служит основой адаптации.

Поскольку основой основ жизни является обмен веществ – метаболизм, неразрывно связанный с энергетическими процессами, адаптация должна реализовываться через стационарное приспособительное изменение метаболизма и поддержание такого его уровня, который соответствует новым условиям. Метаболизм является самым стойким и надёжным тканевым механизмом адаптации и в нормальных условиях может и должен адаптироваться к изменениям окружающей среды.

Возможности адаптации живой системы ограничены степенью надёжности биологических мембран. Даже небольшое увеличение ионной проницаемости мембран уже приводит к потере их способности аккумулировать энергию.