^{Рис. 1. Схема клетки}

«Главная» деятельность клетки, служащая нуждам целого организма, осуществляется ее «специфическими» рабочими элементами. Объем или количество функции, например, сила сокращения мышечного волокна, определяется тремя факторами: интенсивностью внешнего раздражителя, массой «наработанного» ранее фермента и наличием энергии, поставляемой «обеспечивающими» структурами (см. рис. 1). «Обеспечивающие» элементы работают под воздействием «специфических»: производят по их запросам энергию в виде активных фосфорсодержащих молекул АТФ из глюкозы, аминокислот и жирных кислот, получаемых из крови.

Биохимики установили интересный факт: все живые белки закономерно распадаются на простые молекулы с постоянной скоростью. Величина ее определяется как «период полураспада». Для белка сердечной мышцы он равен примерно 30 дням. Это значит, что из 200 граммов белка через 30 дней останется только 100, еще через 30 дней – 50 и так далее, если за это время не синтезируются новые молекулы.

Новый белок «нарабатывается» в рибосомах по моделям, снятым с гена в ответ на запросы «рабочих» элементов. Чем напряженнее работает каждая молекула белка-фермента и чем больше этих молекул, то есть чем больше масса белка в «рабочем» элементе, тем выше запрос, тем больше синтезируется новых молекул белка. Так осуществляется баланс белка: одни молекулы распадаются в количествах тем больших, чем больше масса, а на их место синтезируются другие – в количествах, зависящих от интенсивности функции и от уже имеющейся массы.

Важно понять два типа процессов, протекающих в клетке, а соответственно и в организме, который состоит, как известно, из множества клеток. Первый – тренировка. Если внешний раздражитель сильный, он заставляет функционировать все молекулы «рабочих» элементов с максимальным напряжением, от них идет максимальный «запрос на синтез», и рибосомы так же максимально синтезируют новый белок, используя информацию ДНК. «Старый» белок при этом продолжает распадаться с постоянной скоростью. В результате при большой нагрузке синтез обгоняет распад, и масса белка возрастает (гипертрофия). Соответственно возрастает и мощность функции. Самый простой пример – тренировка тяжелоатлета: чем больше нагрузка, тем больше возрастает мышечная масса и соответственно увеличивается поднимаемый им вес.

Второй процесс – детренированность. Предположим, внешний раздражитель резко ослабляется, соответственно падает функция и уменьшается «запрос на синтез» новых молекул. В то же время наработанная ранее при большой функции масса белка продолжает распадаться с прежней скоростью. Распад обгоняет синтез, суммарная масса белка уменьшается (атрофия), и соответственно уменьшается возможность функции. Тяжелоатлет бросил тренироваться, мышцы у него растаяли, и он уже не может поднять даже половину того веса, который раньше поднимал легко.

Эти механизмы тренировки и детренированности белковых рабочих структур универсальны для всех клеток: мышечных, нервных или железистых – и для всех их функций. В частности, именно детренированность определяет развитие многих болезней, поскольку орган не в состоянии справиться с возросшей нагрузкой.

Клетка живет по своим программам, заданным в ее генах. Она очень напоминает современный большой завод, управляемый хорошим компьютером с гибкими программами, обеспечивающими выполнение плана при всех трудностях. Если условия среды становятся для клетки неблагоприятными, то функции ее постепенно ослабляются, и, наконец, замирает сама ее жизнь.

Чем, в конце концов, определяется функция клеток, органов, организма? Генами и тренировкой. Наиболее устойчивые и значительные изменения характеристик происходят в период роста и формирования органов, преходящие – при изменении функции в зрелом возрасте.

Уровень тренированности определяет границы внешних воздействий и собственного напряжения, за которыми кончается норма и начинается патология. Наследственность тоже важна: для сильного типа нужны меньшие раздражители, чтобы натренироваться, для слабого – большие. Соответственно, при одинаковых раздражителях слабый менее натренирован и легче заболевает, чем сильный.

В организме взрослого человека «присутствует» вся история его тренировки в период роста. К сожалению, не все дефекты детства можно исправить в зрелом возрасте. Особенно это относится к тем частям организма, которые не только растут, но и формируются после рождения.

На схеме (рис. 2) показаны характеристики функциональной структуры клетки при разных уровнях тренированности. Кривые отражают изменение «специфической» («главной» для целого организма) функции клетки в зависимости от силы внешнего раздражителя.

Над верхней кривой для самой тренированной клетки обозначены три режима: нормальный, форсированный и патологический. Что это такое? Названия говорят сами за себя. Нормальный режим обеспечивает среднюю интенсивность деятельности клетки, он устойчив и не ограничен во времени. Все химические реакции хорошо сбалансированы и не напряжены. На кривых ясно видна линейная зависимость между силой раздражителя и возрастанием функции.

Форсированный режим временно обеспечивает повышенную функцию ценой снижения КПД и расходования запасов энергии. В сложном организме он вызывается действием особых веществ – активаторов, чаще всего гормонов. Длительность его ограничена резервами энергии. Патологический режим – это уже болезнь, и об этом особый разговор.

В чем выражается здоровье клетки? Это выполнение программ жизни: питание, рост, специфические функции, размножение. «Уровень здоровья» – это интенсивность проявлений жизни в нормальных условиях среды, которая определяется тренированностью структур клетки. Есть и другое определение: «Количество здоровья – это пределы изменений внешних условий, в которых еще продолжается жизнь».

^{Рис. 2. Характеристики функциональной структуры клетки при различных уровнях тренированности}

Количество здоровья можно выразить в понятии «резервные мощности». Оно хотя и не биологического происхождения, но всем понятно: например, при движении по ровной дороге с нормальной скоростью от мотора автомобиля требуется 15 лошадиных сил, а максимальная его мощность – 75 сил. Следовательно, есть пятикратный резерв мощности, который можно использовать для движения в гору... То же самое в клетке или органе. Нижняя точка «а» на оси ординат – это величина функции, которую организм в состоянии покоя требует от клетки. Для детренированной клетки – это почти предел нормального режима, чтобы получать больше, нужно переходить на форсированный режим. Для среднетренированной клетки есть трехкратный резерв, а при высокой тренированности – шестикратный. На оси абсцисс треугольником отмечена точка «б1». Для детренированной клетки – это предельная величина силы раздражителя, при усилении раздражений наступает патологический режим. При высокой тренированности раздражитель такой силы является нормальным.

Тренировка наиболее эффективна, когда величина функции приближается к границе форсированного режима. Эта точка отмечена на средней кривой.

Схема показывает, какое значение имеет тренировка для повышения «резервных мощностей». Сильный внешний раздражитель детренированную клетку (или орган, или целый организм) вводит в патологический режим, то есть уже в болезнь, а для тренированной – это нормальная интенсивная работа.

По идее, клетка не должна «болеть», пока она нормально снабжается энергетическими и строительными материалами, пока периодически получает извне раздражители, дающие ей хорошую тренировку, и пока ее «органы управления», то есть ДНК, в порядке.

Даже если клетка «заболела», то при создании ей нормальных условий спустя некоторое время она обновит свои структуры и выздоровеет. Если только гены в порядке. Специалисты по молекулярной генетике считают, что гены повреждаются редко. Подумайте, как это хорошо!