ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РЕАЛИЗАЦИИ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ В СИСТЕМЕ ОРГАНИЗМ — СРЕДА

Главная » Энциклопедия » Физиология » Книги по физиологии » Книги по общей физиологии » Главы книг по общей физиологии » ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ РЕАЛИЗАЦИИ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ В СИСТЕМЕ ОРГАНИЗМ — СРЕДА

Очерк 4. БИОЛОГИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ И ПРОЦЕССЫ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

Наступил момент поставить перед собой новый вопрос: что же является той материальной основой, на которой разыгрываются все сложные перипетии адаптивно-гомеостатического поведения биологических систем? Ответ может быть лишь один — все формы приспособительного поведения возможны только на базе обмена веществ, свойственного биосистемам как индивидуального, так и надындивидуального уровней.
Оптимальное течение его определяется строгой упорядоченностью химических процессов. Эта упорядоченность зависит как от соотношения скоростей регулируемых ферментами химических реакций, так и от степени структурной организованности всех элементов живого организма.
В связи с этим возникает новый вопрос о соотношении между структурой и функцией биосистемы. При огромном разнообразии точек зрения относительно системы, структуры, функции вряд ли возможно в рамках настоящих очерков широкое обсуждение их. Если обратиться к философскому словарю, то «структура — строение и внутренняя (выделено нами.— А. Л.) форма организации системы, выступающая как единство устойчивых взаимосвязей между ее элементами… Функция — внешнее проявление (необязательно формально внешнее, регистрируемое, а принципиально проявляемое для структуры любой сложности.— А. Л.) свойств какого-либо объекта в данной системе отношений…»
Читатель, по-видимому, уже почувствовал единство связи и взаимозависимости структуры и функции в любых, и тем более биологических, системах. Это позволяет с достаточной уверенностью утверждать, что функция есть направленное, избирательное воздействие структуры на определенные стороны внешней среды.
Вероятно, следует согласиться с тем, что «…необходимо обобщить понятие функции, и проще всего это сделать, по-видимому, на базе элементно-структурных представлений. Для этой цели и необходимо ввести понятие функциональной структуры. (выделено нами.— А. Л.), которую можно определить следующим образом. Функциональная структура представляет собой закон связи между функционально определенными элементами (частями) исследуемого объекта» (Ф. 3. Меерсон, 1964). В качестве примера можно рассмотреть структуру молекулы ДНК, ее двуспиральность и последовательность расположения нуклеотидов, определящие функцию только данной молекулы. Любое структурное изменение в ней, например замена нуклеотида, неминуемо приводит к изменению функции (в смысле возможности воспроизведения себе подобной, а также информационной и-РНК для синтеза молекулы белка) или к полному исчезновению ее.[10]
Однако о единстве структуры и функции следует говорить как о противоречивом единстве, в котором функция выполняет определенные структурообразующие обязанности, а структура не является пассивным следствием свойств функции и играет активную роль в становлении и развитии ее.
На примере специализированных неделящихся клеток взрослого организма можно выявить несколько основных процессов, неразрывно связанных между собой и имеющих свою преимущественную локализацию в определенных клеточных структурах: 1) процесс возбуждения (восприятие регуляторных стимулов и регулирование функции клетки в условиях целостного организма), протекающий в основном на клеточных мембранах и образованиях, связывающих мембраны со специализированными внутриклеточными структурами; 2) специфическая физиологическая функция клетки (сокращение, секреция и т. д.), осуществляемая расположенными в цитоплазме специализированными органеллами -— миофибриллами, секреторными гранулами и т. д.; 3) образование энергии в форме АТФ, локализованной главным образом в митохондриях и необходимой для осуществления физиологических функций синтеза белка в клетке; 4) синтез белков, образующих митохондрии, мембраны и другие структурные элементы, локализованный в генетическом аппарате и рибосомах клетки. Противоречивость структурно-функциональных взаимоотношений не ограничивается изложенным: если геологические (условно структура) преобразования более динамичны, чем внутренние преобразования биосистем или чем их эволюционно-приспособительные возможности (условно функция), то «функции организма, регулируемые нервно-эндокринным аппаратом, несоизмеримо более динамичны, чем осуществляющие их структуры» (Меерсон, 1964). Здесь консервативность структур значительно выше консервативности функций. Однако не следует делать «тупикового» вывода о безнадежности понимания соотношения структуры и функции.
Мы более ортодоксальны в своих представлениях по этому поводу и считаем, что любое событие (функция), происходящее в биосистеме, реализуется в условиях структурных изменений системы (хотя бы конформационных или иных, нам еще неизвестных), равно как любые структурные изменения, сопровождаются изменением функции (возможно, и в неизвестном нам проявлении), т. е. нет функциональных сдвигов без органических (структурных) изменений, как нет «органики» без соответствующего изменения функции. Структура и функция — неразрывные характеристики любых Материальных тел.


[10] Исключение составляет мутагенная ДНК, участки которой, по данным сегодняшнего дня, ничего не кодируют.

Источники и литература

  • Логинов А. А. Очерки по общей физиологии. Основные свойства и закономерности живых систем. Минск, «Вышэйш. школа», 1976.