Важно уяснить два типа процессов, протекающих в клетке, а соответственно и в организме, состоящем из многих клеток. Первый — тренировка. Если внешний раздражитель сильный, он заставляет функционировать все молекулы “рабочих” элементов с максимальным напряжением, от них идет максимальный “запрос на синтез” в ДНК-рибосомы, и они так же максимально синтезируют новый белок. “Старый” белок при этом продолжает распадаться с постоянной скоростью. В результате при большой нагрузке синтез обгоняет распад, и масса белка возрастает. Соответственно возрастает и мощность функции. Самый простой пример — тренировка спортсмена: чем больше нагрузка, тем больше возрастает мышечная масса и соответственно увеличивается поднимаемый тяжелоатлетом вес.
Второй процесс: детренированность. Предположим, что 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. Спортсмен бросил тренироваться, мышцы у него “растаяли”, и он уже не может поднять даже половину того веса, который поднимал ранее.
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, когда 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 жизнь.
На схеме 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 мы видим линейную зависимость между силой раздражителя и возрастанием функций.
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. Деятельность 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 проявления 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”.
“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 или по плохой дороге... То же самое в клетке или органе. Нижняя точка 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, нужна форсировка. Для среднетренированной клетки есть трехкратный резерв, а при высокой тренированности — шестикратный. На оси абсцисс треугольником отмечена точка. Для детренированной клетки—это предельная величина силы раздражителя, при усилении раздражении 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.