Жидкие кристаллы в живой клетке

Делаются попытки объяснить некоторые процессы, протекающие в живых организмах с помощью теории жидких кристаллов. Протоплазма живой клетки по ряду свойств близка к жидкокристаллическому состоянию. Распространение импульса возбуждения по нерву может быть описано переходами различных жидкокристаллических состояний. Возникновение жизни на уровне самосборки надмолекулярных структур, возможно, по своему механизму близко к образованию жидкокристаллических структур. [c.167]

Бурное развитие молекулярной биологии в последние годы вызвало нар . тающий поток сведений о растворах, входящих в состав живой клетки. Эти растворы либо являются жидкими кристаллами, либо во многом [c.5]

Живые объекты отличаются от неживых обменом веществ — непременным. условием жизни, способностью к размножению, росту, активной регуляции своего состава и функций, к различным формам движения, раздражимостью, приспособляемостью к среде и т.д. [1]. Все разнообразные известные формы жизни так или иначе связаны с живой клеткой. Исследования с Помощью оптического микроскопа, электронной микроскопии, дифракции рентгеновских лучей и др. методов показали, что в живой клетке имеются разнообразные структуры, многие из которых похожи на структуры лиотропных жидких кристаллов. Обзор этих структур в живой клетке содержится в монографии [2] и в [3]. [c.91]

Недавно стало известно, что лишь очень небольшая часть живой клетки представляет собой истинную жидкость. Большая часть ее состоит из молекул, которые занимают более или менее определенное положение по отношению друг к другу. Другими словами, большая часть клетки в той или иной мере приближается к кристаллическому состоянию, которое, однако, часто значительно отличается от состояния известных нам кристаллов. Большинство молекул клетки, определяющих это ее кристаллическое состояние, находится в растворе и образует так называемые жидкие кристаллы. В основном они и определяют динамические и пластические свойства клеточных структур, способных к постоянному изменению формы и обмену веществ. Кроме того, обычные кристаллы состоят из одного или очень немногих типов молекул, тогда как в клетке в кристаллоподобном состоянии находятся самые разнообразные типы молекул, занимающие более или менее определенное положение и определенным образом ориентированные. В клетке мы находим очень сложные смешанные кристаллы, кристаллоподобные структуры, твердые и жидкие кристаллы. Экспериментальное изучение этих образований только начинается. Дальнейшее изучение их имеет исключительное значение для нашей проблемы. [c.26]

Распространенность и важная роль жидких кристаллов в живых тканях не удивительны. Основная деятельность живой клетки — это обмен вешеств, т. е. постоянное поглошение из окружающей среды и выделение в нее веществ. Жидкие кристаллы являются идеальны.м образованием для такого рода деятельности они адсорб-ционно активны, могут растворять многие вещества даже иной молекулярной структуры (в отличие от кристаллов, растворяющих только изоморфные вещества), не изменяя при этом своей жидкокристаллической формы. Сложность строения жидких кристаллов наряду с легкой замещаемостью в них молекул создает необходимое условие для быстрого и легкого обмена молекулами И для удерживания молекул в клетке. Правильно расположенные элементы жидких кристаллов — прекрасная среда для действия виутриклеточных катализаторов, особенно сложных, например катализаторов роста и размножения. Обладая замечательными диэлектрическими свойствами, паракристаллы незаменимы в клеточных оболочках при образовании внутриклеточных гетерогенных плоскостей они регулируют электромоторные отношения, Между леткой и средой, а также между отдельными клетками и тканями, сообщают необходимую инертность составным частям клетки, защищая ее от ферментативного влияния. При соответствующих условиях жидкие кристаллы могут набухать и затем опять сжиматься, не теряя жидкокристаллического строения. Это свойство особенно важно для них, как для протоорганов механической деятельности клеток, сопровождающейся сокращением и последующим расслаблением. [c.116]

С сгущающийся в бледно-синюю жидкость, которая затвердевает при —218,7 С в синие кристаллы. Жидкий К- парамагнитен. При 5000 С молекулы К. полностью диссоциируют на атомы. К. малорастворим в воде, хорошо поглощается древесным углем и расплавленными благородными металлами. К- образует соединения со всеми химическими элементами, в том числе и с инертными газами (кроме Не и Не). С большинством элементов реагирует непосредственно. В соединениях К. проявляет степень окисления — 2 (кроме соединений с фтором). К- активно окисляет органические соединения. Окисление К. питательных веществ в клетках служит источником энергии живых организмов. В лаборатории К. получают по уравнениям [c.127]

Одно из принципиальных закономерностей построения н существования живого — наличие жидкокристаллической структуры, свойственной только органическому миру и биообъектам. Огруктуру жидких кристаллов имеют все мембраны клетки [39]. Некоторые жидкие кристаллы, например смектического типа, являются сегнетоэлектриками, а следовательно, обладают и пьезоэлектрическими свойствами [7, 53). Так, мнелиновая мультимембрана нервных волокон имеет смектическую жидкокристаллическую структуру со свойством сегнето- и пьезоэлектрика [38j. [c.158]

Наряду с перечисленными структурами жидкокртсталлических фаз растворов ам4 [фила в воде следует упомянуть еще об одной структуре. Эта структура, имеющая кубическую симметрию, была уже изображена на рис. 35. Хотя эта стрзп<тура обладает трехмерным дальним порядком (она экспериментально изучена для случая безводного миристата натрия [5]), ее обычно относят к жидкокристаллической структуре, поскольку она обладает микроструктурой такого же ти1 а, как и истинные лиотропные жидкие кристаллы, а именно, углеводородные цейи миристата натрия уложены внутри цилиндрических мицелл, а полярные группы молекул образуют внешнюю поверхность этих цилиндров. Разветвленная сеть цилиндрических мицелл, расположенных в пространстве регулярным образом, напоминает по своей структуре так называемую микротрабекуляр-ную (слово трабекула означает перекладина ) сеть, обнаруженную экспериментально с помощью высоковольтного электронного микроскопа в живых клетках. [c.49]

Завершая этот раздел, отметим, что живые объекты отличаются от неживых способностью к обмену веш,еств, размножешто, росту и др. Все формы жизни так или иначе связаны с деятельностью живой клетки, многие структурные звенья которой похожи па структуру жидких кристаллов. Таким образом, установление закономерностей поведения ЖК открывает новые перспективы познания живого организма. [c.234]

Разнообразие областей жидкокристаллического порядка в макромолекулах хорошо показано в трех главах, в которых рассматривается образование лиотропных жидких кристаллов в блок-сополимерах (вопрос, имеющий большое промышленное значение), жидкокристаллический порядок в биологических материалах (Булиган) и мезоморфный порядок в области полимеров с неоргаяи-ческими основными цепями (Шнейдер, Диспер и Берес). В главе проф. Булигана ярко продемонстрировано все разнообразие жидкокристаллической организации на молекулярном уровне в био-мембранах, на надмолекулярном уровне в органеллах клетки, а также на макроскопическом уровне в различных тканях. Все это показывает, что жидкокристаллический порядок в биологических системах играет важную роль в функциях и свойствах живой материи. [c.13]

Даже в наиболее полных современных курсах биологии о жидких кристаллах не сказано ни одного слова. А тем временем в умах наиболее проницательных людей постепенно выкристаллизовывается идея о том, что сущность живого неразрывно связана с упорядоченным строением клеток живых организмов. Но ведь основным компонентом живого организма является вода, а упорядоченные растворы — это и есть жидкие кристаллы. И вот уже делаются попытки объяснить фундаментальные процессы, проходящие в живом организме, с помощью именно тех подходов, которые выработала физика жидких кристаллов. Избирательный перенос различных веществ через границу живой клетки — мембрану распространение возбуждения по нервным тканям, болезнь и старение клеток, а, значит, и организма в целом, механизм синтеза самовоспроизводящихся молекул — вот некоторые из биологических проблем, в решении которых могут помочь исследования жидких кристаллов. Выскг) ываются и вполне обоснованные доводы о существенной роли жидкокристаллического состояния в эволюции жизни на Земле. [c.9]