АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ПОДХОД К РАДИОБИОЛОГИЧЕСКОМУ ПАРАДОКСУ Дмитриевский И М

Зарегистрируйтесь, чтобы просмотреть полный документ!

АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ПОДХОД К РАДИОБИОЛОГИЧЕСКОМУ ПАРАДОКСУ Дмитриевский И. М. , Юров С. С. Национальный исследовательский ядерный университет – МИФИ, Москва, Россия Dmiigor@yandex. ru Институт биофизики клетки РАН, г. Пущино, Россия , ssyurov@yandex. ru

Актуальность проблемы • Не смотря на обнаружение двойных разрывов ДНК и их связи с инактивацией клеток, Н. В. Тимофеев-Ресовский (1981) отмечал, что РБП нельзя считать окончательно решенным. Проблема актуальна до сих пор.

Сходство и отличие радиационного и теплового воздействия • Известно, что поглощенная энергия при дозе LD 50/30≈400 рад приводит к ничтожному изменению температуры порядка 10 -3 о. С (явно не тепловое воздействие), • в то время как для достижения подобного результата при тепловом воздействии (за счет денатурации белков) необходимо поднять температуру на 5 о. С (42 -37). • Это означает, что эффективность не теплового механизма действия радиации должна быть на 4 порядка выше, чем теплового, т. е. мы имеем дело со слабым воздействием.

Проблема, критерий и механизм слабых воздействий • В проблеме слабых воздействий сконцентрировались все трудности и надежды практически всех наук и в первую очередь физики и биологии. • Проблема была не из легких. Мы не имели четкого критерия слабых воздействий. А обзор предложенных механизмов, выполненный Чернавским и Хургиным, показал, что всем им не хватает коэффициента усиления порядка 10000, как минимум.

Универсальная зависимость • Самым естественным образом критерий слабых воздействий определяется универсальной зависимостью отклика биологический системы любого уровня организации на возрастающий стимул самой разной природы (интенсивность фотонного излучения, концентрация химических веществ и т. д. ).

• Рис1. Фазовая реакция Z – сложной системы на возрастающий стимул – W (мощность адекватного стимула, электромагнитного излучения, концентрация микроэлемента и т. д. ) в относительных единицах, по оси абсцисс – логарифмический масштаб. • 1 – абсолютный порог чувствительности; 2 – порог включения компенсаторных систем; 3 – порог тотальной мобилизации; 4 – срыв; 5 – гибель. • Анализ эксперементальных данных показывает, что отношение стимулов W 1 и W 2, соответствующих максимумам равно (104 – 105) (иногда (104 – 105)2 или (104 – 105)1/2) • Первыми эту зависимость получили ак. Павлов И. П. и др. физиологи, но не было речи о слабых воздействиях, говорили о процессах адаптации и компенсации (Кисловский Л. Д. 1982), что не приближало нас к пониманию. Но два максимума этой зависимости естественным образом определяют область «сильных» и «слабых» воздействий.

Обнаружение усилительного эффекта • Искомый коэффициент усиления (высокая эффективность), равный именно 10000, был обнаружен нами экспериментально при воздействии поляризованного излучения по сравнению с неполяризованным в области слабых воздействий. Установлено, что усиление возникает только от одной циркулярнополяризованной компоненты линейнополяризованного излучения, что связывается нами с асимметрией, присущей живой природе (первоначально на уровне Lаминокислот и D-сахаров).

Магниторезонансный механизм слабых воздействий • После открытия усилительного механизма уже не представляло большого труда предложить молекулярный механизм слабых воздействий. Для этого следовало лишь указать природные источники возникновения поляризованного излучения. Это – хорошо известные физикам, спиновые механизмы ядерного магнитного и электронного парамагнитного резонанса (ЯМР и ЭПР), основанные, в свою очередь, на эффекте Зеемана – расщеплении энергетических уровней по спину в постоянном магнитном поле. Отметим, что ЭПР и ЯМР, известные до сих пор, как методы измерения и исследования, выступают здесь, как способы управления и регуляции, присущие самим природным объектам и процессам

Формирование реликтоэкологии • Применив разработанный механизм к спасению фундаментального закона сохранения четности (зеркальной пространственной симметрии), мы не только реабилитировали закон, но и открыли новую фундаментальную роль реликтового излучения в природе- переносчика фундаментальных взаимодействий. Так было завершено в общих чертах формирование новой парадигмы, которую мы условно назвали реликтоэкологией или механикой вселенской среды.

Приложение нового подхода к решению парадоксов в клеточной биологии • Реликтоэкология показала свою силу при решении физических загадок и парадоксов. Пришла пора обратить внимание на биологические парадоксы. • Биология развивалась естественно и логично: от описательной биологии организмов к клеточной биологии и дальше - к молекулярной. В последние десятилетия прогресс биологии связывался именно с молекулярной биологией. Но с годами эти надежды таяли. Не смотря на неоспоримые достижения молекулярной биологии (установлены многие детали активного транспорта), мы по-прежнему не понимаем клетку.

За деревьями не видно леса • Статья Л. Б. Марголиса [1] так и называется «Почему мы не понимаем живую клетку или мифы молекулярной биологии» Г. Альбрехт-Бюлер [2] в своей статье «В защиту «немолекулярной» клеточной биологии» считает, что молекулярный анализ – это анализ “букв”, а не ”слов” или тем более предложений. И продолжает: «Задача клеточной биологии – исследование того, как интегрируются в одно функциональное целое физические и химические реакции внутри одной клетки. Чем больше мы погружаемся в молекулярные детали, тем дальше оказываемся от целостных представлений. Из “букв” текст не сложится, необходима общая теория, оперирующая надмолекулярными структурами» .

Шаг вперед через два назад от молекулярной к клеточной биологии • В ряде случаев, к примеру в КВЧ-терапии, мы приходим к выводу, что мембранный потенциал, ионный транспорт является тем интегральным, критериальным показателем, по которому можно судить о норме и патологии клеток. • Но как применить РЭ к радиобиологическому парадоксу? Где там поляризованное излучение? Сразу этого не видно. По этому мы начнем с соседних с радиобиологическим парадоксов.

Энергетический парадокс • Г. Линг (2008) обнаружил энергетический парадокс. По его расчетам для ионного насоса требуется в 10000 раз больше энергии, чем клетка способна произвести. Г. Линг ищет выход в отказе от ионных насосов. Но с точки зрения развиваемой нами реликтоэкологии в этом нет нужды, т. к. энергетический парадокс легко решается с учетом обнаруженного нами экспериментально коэффициента усиления (высокой эффективности), равной именно 10000

Парадокс постоянства мембранного потенциала не смотря на его, казалось бы, неизбежное уменьшение при диффузии. Теряемая энергия компенсируется резонансным поглощением реликта. Условия для резонанса имеются. Штарковское расщепление в электрическом поле мембранного потенциала (105 В|cм) соответствует средней энергии реликтового излучения. Здоровые клетки регулярно подкачиваются энергией реликта. Патологические клетки нуждаются в искусственной подкачке (КВЧ-терапия). Заметим, что аналогично решается 100 -летний парадокс существования стационарных квантовых орбит электрона в атоме.

Радиобиологический парадокс Рассмотренный подход применим и к РБП. Воздействие радиации связано с рацемизацией. Но достаточно заменить в ионном канале лишь одну аминокислоту на извращенную форму, чтобы потерять усиленное в 10000 раз действие ионного насоса. Это предположение подтверждается близостью по порядку величины числа извращенных форм аминокислот для летальной дозы ионизирующих излучений и токсической концентрации антибиотиков, содержащих извращенные формы аминокислот. Такой подход логичен. Считается, что жизнь могла возникнуть только в кирально чистой среде. Логично считать, что и смерть связана с нарушением киральной чистоты.

Скачать презентацию АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ПОДХОД К РАДИОБИОЛОГИЧЕСКОМУ ПАРАДОКСУ Дмитриевский И М

основной РАДИОБИОЛОГИЧЕСКий ПАРАДОКС.ppt

Количество слайдов: 15