В общем случае клетка состоит из трех компонентов: клеточной оболочки, цитоплазмы, ядра. В состав клеточной оболочки, как правило, входит трех-, четырехслойная мембрана и наружная оболочка. Два слоя мембраны состоят из липидов (жиров), основную часть которых составляют ненасыщенные жиры – фосфолипиды. Мембрана клетки имеет весьма сложное строение и многообразные функции. Разность потенциалов по обе стороны мембраны может составлять несколько сотен милливольт. Наружная поверхность мембраны содержит отрицательный электрический заряд.
Как правило, клетка имеет одно ядро. Хотя есть клетки, у которых два ядра и более. Функция ядра заключается в хранении и передаче наследственной информации, например, при делении клетки, а также в управлении всеми физиологическими процессами в клетке. В ядре содержатся молекулы ДНК, несущие генетический код клетки. Ядро заключено в двухслойную мембрану.
Цитоплазма составляет основную массу клетки и представляет собой клеточную жидкость с расположенными в ней органеллами и включениями. Органеллы – постоянные компоненты цитоплазмы, выполняющие специфические важные функции. Из них нас больше всего интересуют митохондрии, которые иногда называют электростанциями клетки. Каждая митохондрия имеет две мембранные системы: наружную и внутреннюю. Наружная мембрана гладкая, в ней поровну представлены липиды и белки. Внутренняя мембрана принадлежит к наиболее сложным типам мембранных систем человеческого организма. В ней множество складок, называемых гребешками (кристами), за счет которых мембранная поверхность существенно увеличивается. Можно представить эту мембрану в виде множества грибовидных выростов, направленных во внутреннее пространство митохондрии. На одну митохондрию приходится 10 в 4-10 в 5 степени таких выростов.
Кроме того, во внутренней митохондриальной мембране присутствует еще 50–60 ферментов, общее число молекул разных типов достигает 80. Все это необходимо для химического окисления и энергетического обмена. Среди физических свойств этой мембраны следует отметить высокое электрическое сопротивление, что характерно для так называемых сопрягающих мембран, способных аккумулировать энергию подобно хорошему конденсатору. Разность потенциалов по обе стороны внутренней митохондриальной мембраны составляет около 200–250 мВ.
Можно представить, насколько сложна клетка, если, например, печеночная клетка гепатоцит содержит около 2000 митохондрий. Но ведь в клетке множество и других органелл, сотни ферментов, гормонов и других сложных веществ. Каждая органелла имеет свой набор веществ, в ней осуществляются определенные физические, химические и биохимические процессы. В таком же динамическом состоянии находятся вещества в цитоплазматическом пространстве, они беспрерывно обмениваются с органеллами и с внешним окружением клетки через ее мембрану.
Прошу прощения у Читателя – неспециалиста за технические детали, но эти представления о клетке полезно знать каждому человеку, желающему быть здоровым. Мы должны восхищаться этим чудом природы и одновременно учитывать слабые стороны клетки, когда занимаемся лечением. Мне доводилось наблюдать, когда обычный анальгин приводил к отекам тканей у молодого здорового человека. Поражает, как не задумываясь, с какой легкостью иные глотают таблетки!
Представления о сложности клеточного функционирования будут не полными, если мы не расскажем об энергетике клеток. Энергия в клетке тратится на выполнение различной работы: механическую – движение жидкости, движение органелл; химическую – синтез сложных органических веществ; электрическую – создание разности электрических потенциалов на плазматических мембранах; осмотическую – транспорт веществ внутрь клетки и обратно. Не ставя перед собой задачу перечислить все процессы, ограничимся известным утверждением: без достаточного обеспечения энергией не может быть достигнуто полноценное функционирование клетки.
Откуда клетка получает необходимую ей энергию? Согласно научным теориям химическая энергия питательных веществ (углеводов, жиров, белков) превращается в энергию макроэргических (содержащих много энергии) связей аденозинтрифосфата (АТФ). Эти процессы осуществляются в митохондриях клеток преимущественно в цикле трикарбоновых кислот (цикл Кребса) и при окислительном фосфорилировании. Запасенная в АТФ энергия легко освобождается при разрыве макроэргических связей, в результате обеспечиваются энергозатраты в организме.
Однако эти представления не позволяют дать объективную оценку количественных и качественных характеристик энергообеспечения и энергообмена в тканях, а также состояния энергетики клеток и межклеточного взаимодействия. Следует обратить внимание на важнейший вопрос (Г. Н. Петракович), на который не может ответить традиционная теория: за счет каких факторов осуществляется межклеточное взаимодействие? Ведь АТФ образуется и расходуется, выделяя энергию, внутри митохондрии.
Между тем, имеется достаточно оснований сомневаться в благополучии энергообеспечения органов, тканей, клеток. Можно даже прямо утверждать, что человек в этом отношении весьма не совершенен. Об этом свидетельствует усталость, которую ежедневно многие испытывают, и которая начинает досаждать человеку с детского возраста.
Проведенные расчеты показывают, что если бы энергия в человеческом организме производилась за счет указанных процессов (цикл Кребса и окислительное фосфорилирование), то при малой нагрузке энергетический дефицит составлял бы 30–50 %, а при большой нагрузке – более 90 %. Это подтверждают исследования американских ученых, которые пришли к выводу о недостаточном функционировании митохондрий в плане обеспечения человека энергией.
Вопросы об энергетике клеток и тканей возможно еще долго оставались бы на обочине дороги, по которой медленно движется теоретическая и практическая медицина, если бы не произошли два события. Речь идет о Новой гипотезе дыхания и открытии Эндогенного Дыхания.
9. Новая гипотеза о дыхании
В 1992 году в журнале «Русская мысль» № 2 появилась статья Г. Н. Петраковича «Свободные радикалы против аксиом. Новая гипотеза о дыхании».
Автор статьи, московский врач-хирург и талантливый ученый, излагает совершенно новые представления о, казалось бы, всем известном дыхании и связанными с ним обменными процессами в организме.
Что же нового увидел Г. Н. Петракович в нашем «очень изученном» организме? Ответ на этот вопрос может быть коротко сформулирован в трех положениях:
– клетки обеспечивают свои потребности в энергии и кислороде за счет реакции свободно-радикального окисления ненасыщенных жирных кислот их мембран;
– побуждение клеток к указанной реакции и, следовательно, к активной работе осуществляют эритроциты крови за счет передачи им электронного возбуждения;
– электронное возбуждение эритроцитов крови осуществляется в капиллярах альвеол за счет энергии реакции углеводородов тканей с кислородом воздуха, которая протекает по механизму горения.
Первое положение буквально переворачивает наши обычные представления. Кислород не доставляется клетке кровью, а вырабатывается в ней. Аденозинтрифосфат (АТФ) и процессы, его обеспечивающие, отодвигаются на второй план. И все это благодаря протекающим в клетках процессам неферментативного свободнорадикального окисления ненасыщенных жирных кислот, являющихся главной составной частью мембран клеток. Выходит, наука просмотрела и по достоинству не оценила роль этого феномена в организме. Между тем, биохимикам свободно-радикальное окисление липидов (жиров) мембран клеток известно давно. Однако, оно представляется в обмене в основном как сопутствующий, в определенной мере повреждающий процесс, интенсивность которого должна ограничиваться. Имеются и другие взгляды на роль свободно-радикального окисления.
Ученые утверждают, что процесс свободно-радикального окисления в тканях живых организмов осуществляется непрерывно во всех молекулярных структурах за счет действия естественного фона ионизирующей радиации, ультрафиолетовой компоненты солнечного излучения, некоторых химических компонентов пищевого рациона, озона воздуха.
Таким образом, свободно-радикальное окисление с той или иной интенсивностью постоянно осуществляется в тканях организма. Этому способствует наличие кислорода и металлов с переменной валентностью, прежде всего железа, меди, имеющихся в тканях.
Энергия свободно-радикального окисления выделяется в виде тепла и в виде электронного возбуждения. В результате ряд продуктов свободно-радикального окисления – кислород, кетоны, альдегиды создаются с возбужденными электронными уровнями, т. е. готовы активно передавать энергию. К продуктам свободно-радикального окисления относится также всем известный этиловый спирт. Попутно следует заметить, что степень обеспечения этим продуктом организма находится в зависимости от интенсивности свободно-радикального окисления.
