вебсайт биохакера
Сигнальные системы в организме рассматриваются как важная фактор обеспечения его работы и координации процессов, протекающих в их клетках. Различают межклеточную и внутриклеточную коммуникацию.
Все клетки способны получать информацию об окружении и изменять свой метаболизм в ответ на поступающие сигналы с различных рецепторов.
Первичные посредники — это химические соединения или физические факторы свет, звук, внешняя температура, механические воздействия - давление, вибрация, сдвиг способны активировать механизм передачи сигнала в клетке.
Передача сигнала от первичных посредников в клетке часто обеспечивается особыми G- белками, для которых первичные посредники являются лигандами.
Один рецептор, соединившись с лигандом, способен активировать киназ запускающих клеточный ответ, приводя амплификация сигнала, приводя к открытию ионных каналов в мембране клетки, влиянию на метаболизм в цитоплазме и даже, проникая внутрь ядра, менять экспрессию генов и регулировать синтез белков.
Самец ночной бабочки на расстоянии 11 км способен распознать единственную молекула ферромона с рецептора на чувствительном волоске.
В качестве внеклеточных стимулов могут выступать также молекулы, которые уже присутствуют внутри клетки, но находящиеся в норме в очень низкой концентрации в межклеточном пространстве
Идея ключ-замок: лиганд-простая или сложная молекула.
И замок: рецептор как условная или реальная ниша, образованная в свернутой белковой молекуле.
Нишу формируют отдельные "торчащие из белковой молекулы атомы, несущая на своей поверхности пространственный антипод замка- ниши.
Это совпадение-частичное совпадение-не совпадение и обусловливает активирующий-частично активирующий-частично блокирующий-блокирующий) физиологический ответ.
Лиганд- молекула, нейромедиатор , в синапсе: адреналин, ацетилхолин, серотонин итд. , стероидом, пептид, белок, в цитоплазме или в межклеточном пространстве, как правило подразумевает присутствие некой молекулы или частицы.
Молекула белка или крупная молекула все равно взаимодействует через интимный контакт отдельных атомов, где включаются фактически законы неорганической химии, ковалентные, водородные, Ван дервальсовые силы.
Речь идет о переносе электронов, движении протонов, перескоке электронов по энергетическим уровням (орбитам), квантовым эффектам.
Это не просто как рисунки и формулы.
Лиганд взаимодействует с рецептором и атомы торчащие из него, НАПРЯМУЮ взаимодействуя с атомами, торчащими из молекулы белка за счет водородных, вандервальсовских сил.
Как вариант можно посмотреть процесс синтеза АТФ в митохондриях.
Присутствие частицы-молекулы для воздействия на рецептор не обязательно, хотя чаще всего она является инициатором процесса.
Лиганд это не обязательно частица-молекула.
Это может быть физический фактор: РН, осмолярность, электромагнитное воздействие. Наример фотон.
Причем свет разной длина волны, воспринимается нами по разному и вызывает разные реакции.
В роли сигналов может быть и не только молекула имеющий какую то массу или дискретный сигнал.
Функцию сигнального механизма может выполнять роль электрический импульс в нервах рефлекторной дуги , хотя, в конце таки реализующийся через выброс медиатора,.
Воспринимать свет и магнитные поля в отдельных случаях способны не только специализированные клетки, обычные клетки также имеют механизмы в виде криптохромов, потенциально пригодные для этих целей, что и делают успешно или облигатно отдельные организмы .
Сигналом может быть не только физический, химический фактор, но и его особенности: уровень, скорость изменения, факт присутствия или отсутствия (темновой ток в сетчатке).
Стимул не обязательно воздействует на рецепторный сайт в белке-рецепторе.
Он может влиять и другие участки белковой молекулы, связываясь с радикалами торчащими из белковой молекулы вне рецепторной ниши, что тоже может трасформировать структуру белковой молекулы таким образом, что каталитический центр, место где собственно и осуществляется реакция фермента, становится труднодоступным или невозможным. Подробно.
Вне рецепторное воздействие, используется в применении, напрмер, анти-каталитических антител, направленных не на рецептор, а на вне-рецепторные сайты белковой молекулы.
Пару слов о среде в которой идут физиологические и биохимические реакции, о воде-универсальном растворителе, и то из чего в основном и состоит организм.
Фактически организм-это огромный клубок трубочек, пузырей, пузырьков, из полупроницаемых мембран, состоящих из клонов единственной клетки, с различной степенью дифференцировки, заполненный супом из солевого раствора и белковыми молекулами образующие микро- и макроструктуры.
Проницаемость этих мембран регулируется через разного рода микро и макронасосы,.
Существует представление что молекулы плавают в воде как в супе, растворенные тем или иным образом, подплывая к рецептору за счет броуновского движения или транспортируемые белками.
Поэтому игнорировать роль молекул воды в процессе передачи сигнальной информации було бы опрометчиво. Сама среда, в которой протекают химические и биологические реакции важна, и является полноценным участником, может влиять на их ход и скорость.
Любопытный факт.
Простая вода может быть лекарством, точнее осмолярность, повышенное потребление воды в объеме 3-4 литра в день, ингибирует рецепторы AVP-V2 аргинин-вазопрессин (AVP), пептидного гормона, регулирующего водный гомеостаз, что, уменьшая экскпрессию генов белков мезангия, замедляя снижение КФ.
Этот механизм можно использовать для лечения врожденного, до сих пор, малоуправляемого, заболевания- аутосомно доминтного поликистоза почек,
Вода в организме и стакане существенно отличаются, это вовсе не просто набор молекул, она находится в организме в основном в связанном с белками состоянии, в виде коллоида. И реакции в коллоидных растворах идут уже по другому, а не как в толще воды .
Вода диэлектрик, но молекулы воды образуют диполи, имея разные заряды на концах, поэтому строго говоря не инертны, и особенно эти отличия видны на границах сред (типа поверхностного натяжения) или мембран, где могут организовывать слои диполей напоминающие жидкие кристаллы .
Молекулы воды могут диссоциировать на ионы Н+ и гидроксид ОН-, взаимодействуя с растворенными кислородом, газами образовывать большое количество свободных активных радикалов, вплоть до свободных электронов, радикальных пар, и на границе со средами создавать разность потенциалов, создавая условия уже квантовых изменений в атомах воды.
Диполи воды, притягиваясь разноименными зарядами могут образовывать кластеры водных молекул, в т.ч. довольно стойкие, при количестве в 20 и 100 молекул,
Более того, сами молекулы воды тоже несколько отличаются друг от друга, например, содержащие дейтерий и водород или имеющие разный энергетический уровень электронов атомов водорода и кислорода.
Электроны в атоме могут быть на разных электронных орбитах фигурально, а точнее имеют разную энергию и спин.
Такие, немного отличающиеся друг от друга молекулы воды, могут приводит к разному по степени взаимодействия отдельных молекул воды с белковой молекулой, к чуть более различным конформационным изменениям белковой молекулы, в зависимости от энергии электронов в молекуле воды.
А уже это в свою очередь может влиять на скорость и ход ферментативных реакций, что как было не давно обнаружено в эксперименте. Подробно.
Эти небольшие отклонения заметны только при специальных исследованиях, например рентгеновской кристалоографии.
Эти отклонения минимальные и ими как правило пренебрегать, но микровероятностные отличия как раз и создают ту цепь случайных событий, способных изменить глобальную последовательность событий.
Считалось, что квантовые эффекты в биологических объектах невозможны, поскольку там сильно влажно и тепло, но уже выявлен ряд феномен, которые по другому объяснить не удается.
Например, фотосинтез при котором предполагают наличие эффекта квантового туннелирования электронов .
Феномен ориентирования у малиновки объяснили их способностью различать линии магнитного поля Земли .
В опытах на дрозофилах было показано, что они спсообны различить массу молекул воды, определяя разницу в спине электронов составе воды
Сигналом запускающим какую то программу может быть и место в пространстве.
Как например, пространственное расположение клетки в формирующемся эмбрионе определяет, чем будет клетка в будущем организме.
У C. Elegans точка проникновения сперматозоида определяет будущий задний полюс продолговатого яйца, что и предопределяет симметрию всех органов в будущем.
Клетка делится, и уже через несколько циклов вдруг относительно места входа сперматозоида в клетку, образуется некий симметричный порядок, предопределяющий в зависимости от нахождения клетки вверху, внизу, справа слева дальнейшую ее судьбу, превращая в определенную ткань и место в будущем организме, последовательно запуская различные регуляторные белки, в строгом порядке.
Конечно, позиционная информация в многоядерном зародыше обеспечивается внутриклеточными градиентами сигнальных белков из рецепторных тирозинкиназ TGFβ, Wnt, Hedgehog, а генетическая информация о клетке зашифрована в последовательности ДНК, РНК, модифицированных гистоновых белках, содержится в некодирующей, регуляторной ДНК, которая приписана к каждому гену.
Но по мере того как клетки разрастаются и прочитывают свои положения в зародыше со ссылкой на окружающую их среду, они включают и поддерживают экспрессию тех генов, которые наилучшим образом могут быть описаны как маркеры точного положения или целой области в теле.
Сигналом может оказаться просто информация физически или химически мало осязаемая. Возьмем например, какую то информацию, например, полученную из чтения этой статьи.
Какой материальный носитель или волновой носитель вы видите здесь?
Считывание сетчаткой фотонов соотнесенные с пиксельной картиной на экране?
Считываем один и тот же сигнал одинаково, а реакция?
ОДИНАКОВЫЙ сигнал, вызывает РАЗНЫЕ эффекты у разных людей или даже у одного и того же, причем при разных обстоятельствах, может зависеть от настроения, информирования, времени суток, сопровождается порой противоположными эмоциональными реакциями и действиями.
Здесь уже можно говорить о перце́пции— системе интерпретаций чувственных данных, чувственное познание предметов окружающего мира, субъективно представляющееся непосредственным.
Сигнал извне вообще может оказаться не нужным, рождаясь в мозге. Обнаружено, что одни и те же участки мозга включаются при созерцании предмета, например розы и мысленном представлении о ней.
Роза реальная или воображаемая вызывает у нас не просто внешний образ цветка, но и целый набор эмоций и ассоциаций, у каждого он свой, что также приводят к запуску целой цепи физиологических реакций, в т.ч. с вовлечением упомянутых G-белков со всеми вытекающими последствиями, вплоть до флуктуаций экспрессии генов.
В эксперименте Бенджамина Либета, многократно повторенный, было обнаружено, что активность мозга возникает за 200 мс,, в результате которой он «принимал решение», до момента осознания и воспроизведения его человеком.
Получается, что то, что мы ощущаем как сознательное волевое решение, является лишь следствием работы нашего мозга?
А вот как мозг принимает это решение, САМ ли принимает, или может принимает сигнал о его принятии ИЗВНЕ, примерно за полсекунды до того, как разум осознает этот выбор?
Эти эксперименты подлили масла в огнь о спорах первичности сознания и материи
По прежнему не ясно, как этот набор электрических бинарных включений приводит к появлению осознания себя, получению неких образов или эмоций, побуждений к действию: свободную волю, если говорить о нем как материальном носителе сознанния.
…а может он просто ретранслирует?
Мозг принимает через рецепторы различного рода сигналы, в виде некой информация, как простой, дискретной, так и зашифрованной «наложенной" на этот поток простых физических, химических, раздражителей. Неким аналогом этого процесса могло бы модуляции человеческого голоса наложенные на более высокочастотную волну по типу радиопередачи.
Принято считать, что сознание-это эпифеномен деятельности мозга, своего рода его продукт.
Даже подсчитывается количество возможных операций производящих мозгом исходя их количества нейронов в коре, синаптических связей итд..
Место хранения сознания в мозге тоже точно не определено, хотя подозревается тубулин микротрубочек в нейронах, где теоретически возможна деятельность по типу обработки квантовой обработки кубитов информации в ароматических кольцах аминокислот, в теориях C. Хамерофф
Если мозг-это "производитель сознания» или ретранслятор, то откуда берутся элементы сознания у одноклеточного гриба Physarum polycephalum? Подробно.
Может мозг-это просто приемник информации-сознания и его материальный носитель, как компьютер носитель программного обеспечения.
Эти соображения и привели к гипотезам, что наш организм, мозг является неким биологическим устройством для восприятия и ретранслирования некого вне субъектого сознания.
Применяются такие термины как железо-софт или даже подключение к некому облаку-всеобщего сознания.
Эти идеи находили и продолжают находить отражение в религии: бога-духа в Христианстве, абсолют в индуизме, эфира, ноосфере Вернандского, идеях Гегеля, Шарль де Тардьена.
