О молекулярных превращениях биополимеров

Молекулярным процессам в организме в науках о человеке почти не уделяется внимание, обсуждаются эффективность метаболизма, температура, утомление и расслабление, растяжение и разрывы клеток тканей, их заживление, симптомы болезней и т. д. Рассматриваются параметры, например, во время и после активной деятельности, при заболеваниях и в ходе старения и т. д.

Системный подход к исследованиям превращений биополимеров пока не реализован в науках о человеке. Это связано с недостаточной подготовкой медиков, биологов, эпидемиологов, геронтологов в области физикохимии полимеров, хотя их интересует биополимерный объект – человек. Основой его организма являются белки (полипептиды) и полинуклеотиды, ДНК, их гены и витки.

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License

Обсуждение

Макромолекулы биополимеров состоят из стереоизомеров, например, в белках (рисунок 1) их два: α-спиральный и β-складчатый; они различаются по свойствам и выполняемым функциям в организме. «Рыхлые» α-спирали активны в метаболизме, упруго-эластичны, легко дефор- мируются и возвращаются в первоначальное состояние, что важно для тканей мускулатуры. β-складки вытянуты и плотнее упакованы, поэтому менее активны, но придают прочность тканям (в соединительных больше β-белков).

Рисунок 1. Схемы усложнения структуры и превращений белков и ДНК. Голубым изображены примеры α- и β-микроблоков в макромолекулах третичной структуры белков

Figure 1. Schemes of complication of the structure and transformations of proteins and DNA. Blue shows examples of α-and β-microblocks in macromolecules of the tertiary structure of proteins

Полипептидные цепи состоят из «микроблоков» (рисунок 1) α-витков …-α-α-α-β-α-α-α-α-… и β-складок …-β-β-β-α-β-β-β-β-…, размером по 10–20 аминокислот, но в них имеются α- и β-включения, потому как даже в природе нет на 100% «чистых» изомеров. Регулярные участки соединены (рисунок 1) нерегулярными отрезками …-α-β-β-α-α-β-α-β-… и их наличие, а также вследствие малых размеров микроблоков определяет, что β-фрагменты белков в нормально функционирующем организме не агрегируют (не «слипаются» как в Prs). В организме возможно образование подобия β-ассоциатов, ухудшающих метаболизм, что наблюдается, например, при изменении рН в заболевании и т. д. Это происходит при содержании в макромолекулах доли β-структур выше критического уровня (он менее 43% исходя из склеивающихся молекул в амилоиде Prs, (рисунок 1), а определяется иммунитетом индивида. Таким образом, в любом живом, в том числе в растениях, сосуществуют α-β-структуры белков и их естественное соотношение обеспечивает жизнедеятельность организма.

Белки со структурными отклонениями это или «больные», а чаще синтезированные на изменённых ДНК (ГМО продукты) и/или из некачественного «сырья» и в метаболизме сомнительны, поскольку согласно описанию термофлуктуационных превращений полимеров [1], дефекты определяют их «слабость», первоочерёдное расщепление. Поэтому при обмене веществ «нормальные» белки меняются на аналоги худшего качества [1, 2], а «такие» наверное, близки по структуре к «белкам предателям» и генномодифицированная пища является основной причиной стремительного распространения COVID-19, и не только, в среде неимущих в цивилизованных странах.

В организме сосуществуют обе структуры белков (рисунок 1), но в разных долях (например, в инсулине 52% α- и 6% β-, трипсине 14% α- и 45% β-форм; в прионах [2] нормальных Pr 40% α- и 3% β-структур, возбудитель нейродегене-ративных заболеваний Prs состоит из 30% α-и 43% β-фрагментов, которые способствуют их «склеиванию» в агрегаты-амилоиды – рисунок 1). В более кислой среде преобладают α-спирали, в щелочной плотные β-складки, поэтому у косметических «β-выпрямителей» волос высокий показатель кислотности среды – рН = 10, а для получения α-вьющихся кудрей применяют средства с рН = 5,5. «Обратимые» превращения белков (рисунок 1), с изменением соотношения α-β-структур в макромолекулах, происходят и при изменении температуры органов, поскольку рН воды (рисунок 2) уменьшается при нагреве и растёт при охлаждении. (Нейтральны среды с рН = 7; выше – щелочная (живая вода), ниже – кислотная (мёртвая вода), что задаётся количеством и размерами ассоциатов воды; на них формируются изомеры белков – α-спирали и β-складки).

КумеОСОМНЫй уровень

ДНК помотана но белковые "бусины** белки - гистоны с образованием нуклеосомной нити.

Соленоидный уровень

Скручивание нуклеосомной нити с образованием хроматинового волокно -фибриллы. Компактная укладка "бусин" по типу соленоида или супербидо.

Рисунок 2. Зависимость рН воды от температуры и схема упаковки хроматида

Figure 2. Dependence of water рН on temperature and chromatid packing scheme

Учёными признаны 6 видов ДНК [1-4], из них основные (рисунок 1) и В- и А-стереоизо-меры с витками, состоящими, соответственно, из 11 или 10 пар азотистых оснований и диаметром 25А и 20А [2, 3]. А-ДНК имеют внутри спиралей пустоту (рисунок 1) в 5А, своеобразную «дыру», как в катушке индуктивности, поэтому могут принимать / производить и передавать организму энергию и информацию [2]. Как считаем, у человека преобладают В-гены и витки ДНК (92-98%) вследствие того, что кровь имеет рН = 7,35-7,45 (при 20 °С?) и в подщелоченной среде гистоны находятся преимущественно в в-форме (рисунок 1), смещая генетическое равновесие к преобладанию В-структур в ДНК (рисунок 1), образуя В-нуклеосомы (см. ниже и рисунок 2).

В-гены и витки ДНК способствуют синтезу в-фрагментов белков/прионов, а Полями испускаемыми/принимаемыми а-А-витками биополимеров регулируют метаболизм, деление, дыхание и пр., а нейроприонами даже тренированность, координацию людей на сложные, не зависящие от мозга телодвижения [2]. Как полагаем, 2-8% А-генов и А-витков ДНК, совместно с а-формами белков/прионов, обеспечивают творческую деятельность человека и стохастические влияния на него [2]. После стрессов и пр. нарушается комплементарность ДНК и в генах, витках появляются мутации вплоть до онкологии.

Макромолекулы ДНК состоят из блоков и / или статистически чередующихся А- или В-витков и генов, с преобладанием одного из них, т. е. в ДНК есть «закрытые» В- или «открытые» А-витки и гены (и наоборот), а их соотношения различны в разных тканях, органах и меняются с возрастом. Поэтому в макромолекулах находятся А- и В-звенья «мозаики» генов, с А или В-«включениями» в них А-В-витков преимущественно блочного (…ААВАААА… . ..ВВВВАВВ...), или смешанного (…ВААВАВВА…) строения. Их функции в организме различны: с участием А-генов синтезируются а-блоки; а на В-звеньях - в—; на «смешанных» А-В-генах ДНК образуются чередования а-в-структур (рисунок 1) белков.

А-, В-гены и витки ДНК имеют одинаковый состав и являются стереоизомерами, переходящими друг в друга (рисунок 1) при изменении рН среды вследствие изменения в хромосомах упаковки белков-гистонов, на пучки/бусины которых «намотаны» нити ДНК (рисунок 2). В щелочной среде при уменьшении объёма пучка гистонов (чем сократится спираль ДНК) уменьшаются диаметр их «бусин» и до 10 число нуклеотидов в витке, а А-гены и витки ДНК превращаются в В-формы и синтезируется больше в-структур белков. Из-за роста доли в-В-биополимеров ухудшается метаболизм,

Таким образом, в организме при одинаковых составе, чередовании мономерных звеньев сосуществуют изомерные а-в-структуры белков и А-В-гены и витки ДНК, которые переходят друг в друга при изменении рН среды, в том числе при охлаждении или нагреве человека. Согласно гипотезе о термофлуктуационных реакциях в полимерах [1], эти трансформации начинаются с нерегулярных ( «слабых» ) структур белков (^-а-в-в-а-а-в-а-в-^) и ДНК (…ВААВАВВА…), постепенно захватывая более регулярные («сильные» ) а-в- или А-В-фрагменты биополимеров. (В дальнейшем а-в-формы, структуры, фрагменты белков, А-В-гены и витки ДНК кратко называем а-в-А-В-биополимеры, или обобщённо - биополимеры).

Их превращения описаны на примере хорошо изученных изменений организма при физических и умственных нагрузках. Так, при сокращении мышцы, её белки частично трансформируются из а - в в-формы (а затем А - в В-гены ДНК), когда задействованные а-формы (в том числе в активно мыслящем головном мозге) мгновенно превращаются в в-структуры при защелачивании их ацетилхолином. (Это основание синтезируется в митохондриях нервных клеток, накапливается в пузырьках окончаний и выбрасывается из них при нервном импульсе). При этом «рыхлые» а-спирали белков преобразуются в упрочнённые, плотные (амилоидные), компактные образования как бы из nв-складок (рисунок 1), уменьшается длина макромолекул и волокон мышцы - она сокращается. Движение останавливается по команде «разгрузка» выделяющейся холинэстеразой, когда активированные в-белки трансформируются в а-спирали в кислой среде, образуемой этим ферментом мгновенным гидролизом ацетилхолина в уксусную кислоту и холин.

Однако следует учитывать, что при стрессах, особенно сильнейших - типа «бей-беги», перестройка структур организма перекислением могут быть разрушены слабые связи между нитями ДНК. Такие превращения возможны и при длительных стрессовых состояниях, но приведут к нарушению комплементарности ДНК, а в их генах появятся мутации. По первому, «хорошему» варианту они наверное приведут

Шутилин Ю.Ф. Вестник ВГУИТ, 2021, Т. 83, №. 4, С. 238-245 к талантливости, гениальности Человека; по второму - к онкологии, что происходит при длительных переживаниях.

Кроме того, при регулярных физических и умственных перегрузках подщелачиваемая ацетилхолином часть а-гистонов преобразуется в в-формы, поэтому часть А-генов/витков превращается в В-формы ДНК. При таком избытке В-в-форм в частях тела (в том числе в головном и спинном мозге) не только нарушается метаболизм, но появляется можно назвать «генетическая» усталость (изменяется геном клеток) и, вследствие отклонений в структуре белков, возникает чувство боли в тканях. Это происходит потому, что различия в электризации изомеров белков довольно велики и контакты между разными структурами, в том числе изменяющиеся в ходе а-в-А-В-превращений, проявляются в электроимпульсах, а по достижении их критической величины, сопоставимой с токами в нейронах, дискомфорт переходит в болезненные ощущения.

Для их устранения (генетической усталости) необходимо удалить «лишние» в-белки (В-гены ДНК), т. е. восстановить их, и по рассматриваемой концепции этот механизм эволюционно отработан подкислением организма молочной кислотой (в медицине принят термин лактат - её ион). Она образуется из глюкозы в клетках при физических (и / или умственных) нагрузках и вырабатывается постоянно, в покое расходуется, а появляющаяся при интенсивных напряжениях восстанавливает животных. В контексте рассматриваемых представлений дополнительный лактат нормализует соотношения а-в-структур белков и А-В-полинуклеотидов и во время отдыха. Следовательно, при физической или умственной активности глюкоза превращается в молочную кислоту, которая восстанавливает биоматериалы организма. Однако при длительных нагрузках, например, в продолжительном стрессе, перекисления приведут к нарушению комплементарности ДНК и онкологиям [2]. Эти процессы являются молекулярно-биохимическими: молочная кислота в отдыхе концентрируется в в-В-биополимерно изменённых мышцах, надкостнице, связках, нервных клетках, вызывая неприятные ощущения при восстановлении. После подъёма лактат расходится по телу и они притупляются, а при возобновлении работы исчезают -лактат действует на все в-В-объекты.

Реабилитация, в основе молочнокислотная и молекулярно-генетическая потому пролонгированная, происходит в организме при отдыхе, как считается, 48-72 часа для мышц у спортсменов или перенапряжений у обывателей, но днями-неделями-месяцами тканей суставов, нервной системы... жиров, углеводов и т. д.

В них происходят «лактатые» в - в а-превращения белков, вернее растёт доля а-структур и после «кислотной» в-а-переизомеризации части гистонов увеличивается доля А-генов и витков в ДНК -происходит генетическое восстановление. Может подтвердить эти гипотезы объяснением заживления ран и появления рубцов из в-тканей на них, по сути молекулярно-биохимических и кислотно-щелочных.

Представления о превращениях биополимеров применимы для описания заболеваний и лечения человека. Допустим, при переохлаждении, в щелочной среде тела, нарушается соотношение структур биополимеров - сначала белков, далее генетически (при электростатическом взаимодействии «нарушений» выделяется энергия, растёт температура и рН), теряется иммунитет, происходит заражение, например, вирусом 8ЛК8-Со¥-2. Он способствует трансформации части а - в в-гистоны и А - в В-гены/витки ДНК, этим изменяя геном клетки и совместно с геномом коронавируса в крови, тканях синтезируется больше в-белков, которые в них и сосудах образуют сгустки-тромбы (пв-складки, рисунок 1). В тканях растёт доля «белков-предателей» АТЕ-2 для COVID-19, в-накапливающихся [2] с возрастом 65+, и это (в том числе при других болезнях) преодолевается эволюционно выработанным повышением температуры для подкисления организма.

Долю в-структур (и их ассоциатов) можно уменьшить подкислением, что рекомендовано для профилактики, лечения и восстановления, например, от COVID-19: пить «лимонные» жидкости + аспирин / витамин С для разжижения крови - разрушения в-белковых сгустков / тромбов в крови и сосудах. Как представляется и это подтверждено практически (восстановлением после инфаркта миокарда, см. ниже), начинать реабилитацию необходимо как можно раньше, в пределах дней от начала заболевания, чтобы предотвратить продолжающееся перерождение биоматериалов клеток и органов.

Отметим замечательную возможность профилактики (в том числе для снижения и / или устранения начальной стадии многих заболеваний) и восстановления от COVID-19 подкислением организма молочной кислотой увеличением физической и умственной активности (см. ниже). Кроме того, есть доказательства превращения при нагрузках белого жира в бурый, который интенсивно расходуется, а потому эти упражнения в той или иной мере способствуют похудению за счёт «противного» устойчивого, белого жира.

Укажем, что при COVID-19 начальные затемнения в лёгких это генетические проявления плотных тканей из в-белков (фиброз подтверждают патологоанатомы; в запущенном виде это уже бактериальное) и антибиотиками генетическую болезнь профилактировать, лечить до появления бактериальной мокроты бесполезно и вредно.

В организме ежесекундно возникают миллиарды клеток с новыми биополимерами и биоматериалами. При отклонениях их строения от нормы при физических или умственных перегрузках, переохлаждении-заболевании, химическом отравлении и пр., имеющимся иммунитетом – в общем случае буферными системами, рН, активной жизнью, Полями (как монахи, лекари, медитацией йоги), а также лекарствами, по приведенной схеме можно восстановить биополимеры и метаболизм в органах, например, у Эриксона, Дикуля, Красова, Микулина, Казинса, Бубнов-ского, и многих других [5–8].

Таким образом, при очень высокой активности, или заболеваниях вследствие накопления дефектов в белках, генах ДНК и нарушения обмена веществ появляется «генетическая усталость» – болезнь, которая может появиться и при воздействии на хромосомы излучений, химикатов и т. д., что преодолевается восстановлением биополимеров, биоматериалов и человека различными способами, в том числе лекарствами.

А что происходит с продуцируемой в спокойствии («по инерции» и в избытке) молочной кислотой? Дополним для понимания атеросклероза – а что происходит с избыточным холестерином после стресса «бей-беги»? Очевидно, названные процессы придут к норме со временем, соответствующим нагрузке. По нашему мнению, и из ощущений (а также по контролю температуры, давления и т. д.), «лактат-ное» восстановление биополимеров и метаболизма организма производится за дни (для мышц), недели-месяцы (для связок) после физических и за часы после умственных перегрузок, но в сочетании со сном. К этому же установлено, что у спортсменов концентрация лактата в крови снижается через час на 90% и нивелируется за часы после разгрузки. 60% молочной кислоты окисляется до СО 2 и воды; около 20% превращается в гликоген, из части образуются аминокислоты, менее 5% её выделяется с потом и мочой, но есть и остаточный лактат.

Рассмотренные гипотезы применимы, и доказывают их реальность, к реабилитации людей после болезней. Автор на своём опыте показал, что возможно частично восстановить ткани миокарда, что лучше начинать в первые два месяца – до рубцевания. Подкислением среды можно регенерировать часть инфарктных (и не только) β-белков до 30%. Но как это сделать…локально в миокарде – проблема…

Но она решена углекислотным подкислением крови эндогенным дыханием (как у К. Бутейко) и Волевой концентрацией Полей на органах. С учётом известных представлений, по своим методикам автор восстанавливался после острого инфаркта миокарда (ОИМ) и установки двух стентов (30.08.19). Наибольшая реабилитация по предложенному комплексу происходила в течение двух месяцев после ОИМ. За это время производимыми манипуляциями в сочетании с активным мышлением, почти восстановились ЭКГ (на кривых постепенно сглаживались «провалы», появились «выпуклости», 24.10.19, рисунок 3), самочувствие (уменьшились одышка, усталость и пр.), а при их продолжении, к лету-20 и силы. Отмечаем, что из-за болезни с ноября-19 и до апреля-20 реабилитация миокарда замедлилось – на ЭКГ 11.11.19–24.03.29 (рисунок 3) у кривых V4–6 (начиная с 11.02.20) и даже VI (от 24.03.21) «выпуклости» уменьшились почти до 0, но начали возрастать с конца марта.

В летне-осенний период в нагрузках ( до изнурения ) по обустройству окружения дома и активном мышлении, окреп физически и стабилизировалась работа сердца (ЭКГ от 29.09.20, рисунок 3): производимая в тяжком труде молочная кислота кровью разносилась по телу и α-А-восстанавливались биополимеры, в том числе пролонгированно.

Рисунок 3. ЭКГ до, после ОИМ и в ходе восстановления

Figure 3. ECG before, after AMI and during recovery

В последующем, при продолжении исполнения комплекса методик, происходило восстановление, улучшились ЭКГ, а к лету-20 был готов к интенсивной работе. В днях-неделях-месяцах летнего интенсивного труда болевые ощущения нарастали, но ослабевали и исчезали за те же дни-недели-месяцы спокойствия и возвращения ощущений молодости. Одновременно активное мышление – специфически, но также способствовало восстановлению, возможно и замедлению старения. Это подтверждено анализом [2] продолжительности жизни людей в различных эпохах и местностях: выдающиеся

Шутилин Ю.Ф. Вестник ВГУИТ, 2021, Т. 83, №. 4, С. 238-245 личности и мудрецы живут до двух раз больше среднестатистического человека. Следовательно, при физическом и умственном труде организм, как саморегулирующая система, переходит на улучшенный метаболизм и физическая активность способна реабилитировать и допустимо продлить жизнь человека, что проповедовал академик Амосов Н.М. [9].

Исходя из вышеизложенного, Аксиомой Здоровья являются интенсивные физический труд и умственная работа, или наоборот, что подтвердил [7] акад. Мигулин Н.А. своим по-слеинфарктным долгожительством. Основные принципы рН и Полевого лечения изложены, уточнить их можно контролем над восстановлением двух групп инфарктных пациентов способами известными и предложенными – Полями, закислением эндогенным дыханием и лактатно.

Таким образом, при активной физической или умственной деятельности лактатно восстанавливается организм. Но при длительных перегрузках перекисления приведут к ацидозу или нарушению комплементарности ДНК до онкологии [2]. Как представляется, одной из причин гипертонии и пр. болезней возраста может быть ухудшение качества и уменьшение количества в крови эритроцитов, гемоглобина из-за накопления ошибок в ДНК, а эффективные их концентрации могут определять иммунитет и служить маркером устойчивости к заболеваниям.

Предложенные духовные, углекислотные восстановительные действия в сочетании с активной умственной работой и повышенными нагрузками [6, 7, 9], могут увеличить иммунитет, уменьшить заболеваемость (заражение микробами, а в случае с SARS-СоV-2 предупредить появление «белков-предателей» АТЕ-2), а также отсрочить старость. Это подтверждается «подкислением крови» (рН = 6,9 против 7,4) у долгожителей Кавказа и Якутии активным трудом, при котором, несомненно, лактатно замедляется старение.

По предлагаемым представлениям физическими упражнениями закисляется организм и восстанавливаются его биополимеры. Из своего опыта автор выяснил, что после приседаний, отжиманий (до изнурения) , помимо оздоровления, наблюдаются болезненные ощущения по всему телу, что свидетельствует о молочно-кислотном восстановлении (сравнимом с физической работой) биоматериалов всего организма.

Применяя три метода – «лактатно», углекислотно, интенсивными Полями – через высочайшие физические, психологические нагрузки, повышают долю α-А-биополимеров у бойцов спецназа и спортсменов. Они могут создавать (при «настрое»), а также управлять Био- и Полями, поэтому владеют специфическими навыками. У некоторых неординарных людей генетически имеется, или по стечению обстоятельств создаётся «α-А-подключение» [2] к Информационному

Пространству – они получают Сверхспособности [2, 5], а Пророки, ораторы, народные Лекари, хилеры, разведчики и т. д. свои Таланты [2].

Онкологи отмечают профилактику и уменьшение генетических заболеваний – опухолей, умеренными физическими нагрузками [10–20] и рекомендуют их после операции или химио-и лучевой терапии; спорт также повышает стойкость организма к возникновению злокачественных опухолей. Однако считается – низкий рН провоцирует рак, и в излишне, длительно перегруженном организме, сильное перекисление может разрушить слабые водородные связи между нитями ДНК, а это приведёт к нарушению их комплементарности, неконтролируемому синтезу белков и так возникают онкологии [2]. По некоторым сведениям случаи рака (чаще психические отклонения) выявлены у чрезмерно активных бодибильдеров и спортсменов.

Необходимо учитывать, что максимальный эффект восстановления и оздоровления достигается при снижении веса, разумно организованном [2] овощно-белковым питанием. Л. Красов, помогая спинальным больным, обязательным условием лечения ставил освобождение от избыточного веса. Кроме того, необходимо убрать из пищи ГМО/фаст-фуд/ продукты из супермаркетов – они не только ухудшают биоматериалы организма, но включениями дефектных нуклеотидов в ДНК препятствуют генетическому восстановлению.

Комплекс «эндогенное дыхание-самоме-дитация-активность физически и умственно» оздоравливает, лечит, восстанавливает, замедляет старение, но с Волей, Верой и регулярным [2, 5–9] исполнением. Для человека «сидящего» полезны гимнастики, например, разработанные Мигули-ным [7], Бубновским [6] и лучше на природе. Как простой вариант поддерживает здоровье утренняя зарядка (от СССР) и тренажёры, которые способствуют α-А-восстановлению и очищению организма, подготавливая его к дневным нагрузкам. Кстати, для озабоченных диетами и похудением – необходимо учитывать и использовать описанную физкультурную триаду [6], снижающую долю малоактивных (проще, способствующих появлению морщин и «провисанию» кожи) β-белков в тканях людей элегантного возраста.

Заключение

Полученные результаты, их объяснения согласуются с известными биохимическими представлениями [11–24]. Предложенные духовные, углекислотные восстановительные действия в сочетании с активной умственной работой и повышенными нагрузками [6–9], могут увеличить иммунитет, уменьшить заболеваемость (заражение микробами, а в случае с SARS-СоV-2 предупредить появление «белков-предателей» АТЕ-2), а также отсрочить старость.