Выпуски

 / 

1995

 / 

Май

  

Обзоры актуальных проблем


Физические основы клеточного движения. Механизмы самоорганизации амебоидной подвижности

 а,  б
а Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Физический факультет, Ленинские горы 1 стр. 2, Москва, 119991, Российская Федерация
б Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, ул. Институтская 3, Пущино, Московская обл., 142290, Российская Федерация

Процессы образования структур и автоволн в неравновесных активных средах являются предметом изучения специального раздела теории нелинейных динамических систем. В настоящем обзоре в качестве активной среды рассматривается протоплазма амебоидных клеток, где в результате процессов сборки и диссоциации актомиозиновой сети непрерывно возникают и разрушаются гелеобразные структуры. Локальные области этих структур могут спонтанно сокращаться и релаксировать, вызывая сложно организованные круговые или возвратно-поступательные потоки золеобразной протоплазмы. Рассматриваются математические модели движений, в которых образующиеся диссипативные структуры и автоволновые процессы взаимно обусловливают друг друга. Показывается, что основные количественные закономерности динамики протоплазмы можно объяснить, постулируя наличие положительной обратной связи между локальной деформацией и уровнем свободного кальция — фактора, управляющего сокращением сети. Обсуждаются возможности различных физических методов, используемых для определения параметров математических моделей.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
PACS: 87.22.Jb, 87.64.−t
DOI: 10.3367/UFNr.0165.199505c.0555
URL: https://ufn.ru/ru/articles/1995/5/c/
Цитата: Романовский Ю М, Теплов В А "Физические основы клеточного движения. Механизмы самоорганизации амебоидной подвижности" УФН 165 555–578 (1995)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Romanovskii Yu M, Teplov V A “The physical bases of cell movement. The mechanisms of self-organisation of amoeboid motilityPhys. Usp. 38 521–542 (1995); DOI: 10.1070/PU1995v038n05ABEH000086

Список литературы (128) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (23) Похожие статьи (20)

  1. Nicolis G, Prigogine I Self-Organization in Non-equilibrium Systems (New York: Wiley, 1977)
  2. Haken H Advanced Synergetics. Instability Hierarchy in Self-Organizing Systems and Devices (Berlin: Springer, 1983)
  3. Ebeling W Strukturbildung bei Irreversiblen Prozessen (Leipzig: Teubner, 1976)
  4. Васильев В А, Романовский Ю М, Яхно В Г Автоволновые процессы (М.: Наука, 1987)
  5. Klimontovich Yu L Statistical Theory of Open Systems: A Unified Approach to Kinetic Systems (Dordrecht: Kluwer, 1995)
  6. Kadomtsev B B Usp. Fiz. Nauk 165 449 (1994); Phys. Usp. 37 425 (1994)
  7. Zhabotinskii A M Kontsentratsionnye Avtokolebaniya (Concentration Auto-oscillations) (Moscow: Nauka, 1974)
  8. Ivanitskii G R, Krinskii V I, Sel'kov E E Matematicheskay a Biofizika Kletki (Mathematical Biophysics of the Cell) (Moscow: Nauka, 1978)
  9. Belintsev B N Fizicheskie Osnovy Biologicheskogo Formoobrazovaniya (Physical Bases of Biological Pattern Formation) (Moscow: Nauka, 1991)
  10. Akhromeeva T C, Kurdyumov S P, Malinetskii G G, Samarskii A A Nestatsionarnye Struktury i Diffuzionnyi Khaos (Nonstationary Structures and Diffusive Chaos) (Moscow: Nauka, 1992)
  11. Kerner B S, Osipov V V Avtosolitony (Autosolitons) (Moscow: Nauka, 1991)
  12. Karlov N V, Kirichenko N A, Luk'yanchuk B S Lazernaya Termokhimiya (Laser Thermochemistry) (Moscow: Nauka, 1992)
  13. Lackie J M Cell Movement and Cell Behaviour (London: Allen & Unwin, 1986)
  14. Blyumenfel'd L A Problemy Biologicheskoi Fizik i (Problems of Biological Physics) (Moscow: Nauka, 1977)
  15. Chernavskii D S, Khurgin Yu I, Shnol' S E Mol. Biol. (Mo scow) 1 419 (1967); Mol. Biol. (Mo scow) 20 13 (1987)
  16. Mast S O J. Morphol. Physiol. 41 347 (1926)
  17. Allen R D Cell 2 135 (1961)
  18. Grebecki A Intern. Rev. Cytol. 148 37 (1994)
  19. Trinkaus J P Cells into Organs (Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1984)
  20. Smolyaninov V V, Bliokh Zh L In Nemyshechnye Formy Podvizhnosti (Nonmusclar Forms of Motility) Ed. G M Frank (Pushchino: NTsBI Akad. Nauk SSSR, 1976) p. 5
  21. Abercrombie M, Heaysman J E, Pegrum S M Ex p. Cell Res. 67 359 (1971)
  22. Vasiliev Ju M, Gelfand I M In Locomotion of Tissue Cells (Ciba Found. Symp.) Vol. 14 (1973) p. 311
  23. Weiss P Ex p. Cell Res. Suppl. 8 260 (1961)
  24. Deshcherevskii V I Matematicheskie Modeli Myshechnogo Sokrashcheniya (Mathematical Models of Muscle Contraction) (Moscow: Nauka, 1977)
  25. Bagshaw B Muscle Contraction (London: Chapman Hall, 1993)
  26. Oster G F, Odell G M Physica D 12 333 (1984)
  27. Oster G F J. Embryol. Exp. Mo ph. Suppl. 83 329 (1984)
  28. Oster G F, Perelson A S J. Math. Biol. 21 383 (1985)
  29. Zhu C, Skalak R Biophys. J. 54 1115 (1988)
  30. Dimilla P A, Barbee K, Lauffenburger D A Biophys. J. 60 15 (1991)
  31. Dembo M, Harlow F, Alt W In Cell Surface Dynamics. Concepts and Models (Eds S Parleston, Ch DeLisi, F M Wiegel) (New York: Marcel Dekker, 1984) p. 495
  32. Alt W In Biomechanics of Active Movement and Deformation of Cells (Ed. N Akkas) (Berlin: Springer, 1990) p. 403
  33. Evans E Biophys. J. 64 1306 (1993)
  34. Beylina S I, Matveeva N B, Priezzhev A V, Romanovsky Yu M, Sukhorukov A P, Teplov V A In Self-Organization. Autowaves and Structures far from Equilibrium (Ed. V I Krinsky) (Berlin: Springer, 1984) p. 218
  35. Potapova O O, Beilina S I, Zaikin A N In Teoreticheskie i Matematicheskie Problemy Morfogeneza (Theoretical and Mathematical Problems of Morphogenesis, Ed. A I Zotin) (Moscow: Nauka, 1987) p. 86
  36. Ivanitskii G R, Medvinskii A B, Tsyganov M A Usp. Fiz. Nauk 161 13 (1991); Sov. Phys. Usp. 34 (4) 289 (1991)
  37. Oster G F, Perelson A S J. Cell Sci. Suppl. 8 35 (1987)
  38. Oster G F, Perelson A S, Tilney L G J. Mat h. Biol. 15 259 (1982)
  39. Perelson A S, Coutsias E A J. Mat h. Biol. 23 361 (1986)
  40. Tilney L G, Inone S J. Cell Biol. 93 820 (1982)
  41. Dembo M Biophys. J. 55 1053 (1989); Dembo M, in Biomechanics of Active Movement and Division of Cells (NATO ASI Ser. H: Cell Biology, 84, Ed. N Akkas) (Berlin: Springer, 1994) p. 231
  42. Romanovskii Yu M, Chernyaeva E B In Termodinamika Neobratimykh Protsessov (Thermodynamics of Irreversible Processes, Ed. A I Lopushanskaya) (Moscow: Nauka, 1987) p. 152
  43. Romanovskii Yu M Mat. Model. (Mo scow) 8 3 (1993)
  44. Wohlfarth-Bottermann K E J. Ex p. Biol. 81 15 (1979)
  45. Turing A M Philos. Trans. R. Soc. Lond. B 237 37 (1952)
  46. Kirber M T, Walsh Jr J V, Singer J J PfluSğers Arch. 412 339 (1988)
  47. Kolega J J. Cell Biol. 102 1400 (1986)
  48. Sandy J R, Meghji S, Farndale R W, Meikle M C Biochem. Biophys. Acta 1010 265 (1989)
  49. Ben-Ze'ev A In Cell and Muscle Motility Vol. 6 (Ed. J W Shay) (New York: Plenum, 1985) p. 23
  50. Barany K, Rokolya A, Barany M Biochem. Biophys. Res. Commun. 260 7126 (1988)
  51. Belousov L V Biologicheskii Morfogenez (Biological Morphogenesis) (Moscow: Moscow University Press, 1987)
  52. Teplov V A, Beilina S I, Evdokimov M V, Priezzhev A V, Romanovskii Yu M In Avtovolnovye Protsessy v Sistemakh s Diffuziei (Autowave Processes in Systems with Diffusion, Ed. M T Grekhova) (Gorky: IPF Akad. Nauk SSSR, 1981) p. 190
  53. Grebecki A, Cieslawska M Cytobiologie 17 335 (1978)
  54. Stewart P A, Stewart B I Exp. Cell Res. 17 44 (1959)
  55. Stewart P A, Stewart B I Nature (London) 192 1206 (1961)
  56. Ermakov V G, Priezzhev A V Biofizika 29 100 (1984)
  57. Baranowski Z, in Ref. [20] p. 47
  58. Hejnowicz Z Wohlfarth-Bottermann K E Planta 150 144 (1980)
  59. Teplov V A, Matveeva N B, Zinchenko V P In Biofizik a Zhivoi Kletki (Biophysics of the Living Cell) Vol. 4 (Ed. G M Frank) (Pushchino: NTsBI Akad. Nauk SSSR, 1973) p. 110
  60. Kuroda R, Hatano S, Hiramoto Y, Kuroda H Protoplasma Suppl. 1 72 (1988)
  61. Nakamura S, Kamiya N Cell Struct. Funct. 10 133 (1985)
  62. Ueda T, Matsumoto K, Akitaya T, Kobatake Y Ex p. Cell Res. 162 486 (1986)
  63. Kamiya N, Yoshimoto Y In Aspects of Cellular and Molecular Physiology (Ed. K Hamaguchi) (Tokyo: University of Tokyo Press, 1972) p. 167
  64. Teplov V A, Budnitskii A A, in Ref. [59] p. 165
  65. Lairand D B, Matveeva N B, Teplov V A The Analysis of Protoplasm Movement in the Myxomicete Plasmodium. Intracellular Hydrostatic Pressure and Its Role in the Protoplasm Movement (1970), Paper No. 2001-70 deposited in VINITI, Moscow, [in Russian]
  66. Layrand D B, Matveeva N B, Teplov V A, Beylina S I Acta Protozool. 11 339 (1972)
  67. Matveeva N B, Beilina S I, Teplov V A, Lairand D B, Lednev V V Regulation of Taxis in Myxomicete Plasmodium paper No. 2112-81 deposited in VINITI (1981), Moscow, [in Russian]
  68. Matveeva N B, Beilina S I, Teplov V A, Lairand D B In Nemyshechnye Dvigatel'nye Systemy (Nonmuscle Motile Systems) (Moscow: Nauka, 1981) p. 155
  69. Teplov V A, Beylina S I, Matveeva N B, Layrand D B In Progress in Protozoology (Warsaw, 1981) p. 363
  70. Yoshimoto Y, Kamiya N Protoplasma 95 89 (1978)
  71. Achenbach U, Wohlfarth-Bottermann K E Planta 151 574 (1981)
  72. Achenbach U, Wohlfarth-Bottermann K E Planta 151 584 (1981)
  73. Yoshimoto Y, Kamiya N Protoplasma 95 89 (1978)
  74. Kishimoto U J. Gen. Physiol. 41 1205 (1958)
  75. Baranowski Z, Teplov V A Cell Biol. Int. Rep. 16 1091 (1992)
  76. Arkhangel'skaya T A, Barch G, Kolin'ko V G, Romanovskii Yu M In Dinamika Kletochnykh Populatsii (Dynamics of Cellular Populations) (Gorky: Gorky State University Press, 1984) p. 98
  77. Odell G M J. Embryol. Ex p. Morphol. Suppl. 83 261 (1984)
  78. Oster G F, Odell G M Cell Motility 4 469 (1984)
  79. Romanovskii Yu M, Teplov V A In Matematicheskie Mekhanizmy Tubulentnosti (Mathematical Mechanisms of Turbulence) (Kiev: IM Akad. Nauk Ukr. SSR, 1986) p. 103
  80. Romanovskii Yu M, Khors N P Biofizika 27 707 (1982)
  81. Vasilyev V A, Romanovsky Yu M, Chernavsky D S, Yakhno V G Autowave Processes in Kinetic Systems. Spatial and Temporal Self-Organization in Physics, Chemistry, Biology and Medicine (Dordrecht: Reidel, 1987)
  82. Romanovsky Yu M, Teplov V A In Thermodynamics and Pattern Formation in Biology (Eds I Lamprecht, A I Zotin) (Berlin: De Gruyter, 1988) p. 395
  83. Teplov V A, Romanovsky Yu M, Latushkin O A Biosystems 24 269 (1991)
  84. Latushkin O A, Netrebko N B, Romanovsky Yu M, Teplov V A In Kollektivnaya Dinamika Vozbuzhdenii i St rukturoobrazo-vaniya v Biologicheskikh Tkanyakh (Collective Dynamics of Excitations and Pattern Formation in Biological Tissues, Ed. V G Yakhno) (Gorky: IPF Akad. Nauk SSSR, 1988) p. 109
  85. Teplov V A, Romanovsky Yu M Mekhanokhimicheskie Raspredelennye Avtokolebaniya v Kletochnoi Podvizhnosti. Avtovolnovye Yavleniya v Sokratitel'noi Aktivnosti Plazmodiya Physarum polycephalum (Mechanochemical Distributed Auto-oscillations in Cell Motility. Autowave Phenomena in Contractile Activity of Physarum polycephalum Plasmodium) (Pushchino: NTsBI Akad. Nauk SSSR, 1987)
  86. Kessler D, Nachmias V T, Loewy A G J. Cell Biol. 69 393 (1976)
  87. Ueda T, Goetz von Olenhusen K, Wohlfarth-Bottermann K E Cytobiologie 18 76 (1978)
  88. Yoshimoto Y, Kamiya N Cell Struct. Funct. 9 135 (1984)
  89. Smith D A, Saldana R Biophys. J. 61 368 (1992)
  90. Pavlov D A, Potapov M M Vestn. Mosk. Univ. Vychisl. Matem. Kibern. 1 10 (1994)
  91. Pavlov D A, Potapov M M Vest. Mosk. Univ. Vychisl. Matem. Kibern. 2 62 (1995)
  92. Alt W, Tranquillo R T Proceedings of the 2 European Conference on Mathematics Applied in Biology and Medicine (Lyon: World Scientific, 1995), (in press)
  93. Pavlov D A, Romanovsky Yu M, Teplov V A In Biological Motility (Pushchino: Sci. Centre RAS Press, 1994) p. 258
  94. Alt W, In Ref. [93] p. 61
  95. Bozhkova V P, Voronov D A, Romanovskii Yu M Biofizika 38 267 (1993)
  96. Cheer A, Vincent J P, Nuccitelli R, Oster G J. Theor. Biol. 124 377 (1987)
  97. Bozhkova V P, Voronov D A, Romanovsky Yu M, Yagodkin Yu Yu, In Ref. [93] p. 237
  98. Evans E, Skalak R Mechanics and Thermodynamics of Biomembranes (Boca Raton, FL: CRC Press, 1980)
  99. Finer J T, Simmons R M, Spudich J A Nature (London) 368 113 (1994)
  100. Teplov V A Protoplasma Suppl. 1 81 (1988)
  101. Dembo M, Harlow F Biophys. J. 50 109 (1986)
  102. Teplov V A, in Ref. [84] p. 56
  103. Priezzhev A V, Tuchin V V, Shubochkin L I Lazernaya Diagnostika v Biologii i Meditsine (Laser Diagnostics in Biology and Medicine) (Moscow: Nauka, 1989)
  104. Mustacich R V, Ware B R Phys. Rev. Lett. 33 617 (1974)
  105. Evdokimov M V, Kolin'ko V G, Poroshina M Yu, Priezzhev A V Kvant. Elektron. 12 2052 (1985)
  106. Evdokimov M V, Priezzhev A V, Romanovsky Yu M Avtometriya 3 61 (1982)
  107. Johnson R P C, Dumdar G R A, Ross D A In Laser Scattering Spectroscopy of Biological Objects (Eds J Stepanek, P Anzenbacher, B Selacek) (Amsterdam: Elsevier, 1987) p. 531
  108. Tanaka I, Nishio I, Peetermans J, Gorti S In Laser Applications in Life Sciences (Eds S A Akhmanov, M Yu Poroshina, N I Koroteev, B Toleutaev) Proc. SPIE (1990) p. 1403 280
  109. Priezzhev A V, Proskurin S G "In Laser Interferometry IV: Computer-Aided Interferometry" Proc. SPIE 1553 502 (1992)
  110. Glonty V N, Priezzhev A V, Proskurin S G, Romanovsky Yu M In Optics in Medicine, Biology and Environmental Research (Eds Gert von Bally, Shyam Khanna) (Amsterdam: Elsevier, 1993) p. 161
  111. Glonty V N Priezzhev A V, Romanovskii Yu M In Lazery v Narodnom Khozyaistve (Lasers in National Economy) (Moscow: MDNTP, 1988) p. 92
  112. Kamiya N Protoplasmic Streaming (Vienna: Springer, 1959)
  113. Wohlfarth-Bottermann K E J. Ex p. Biol. 67 49 (1977)
  114. Kolin'ko V G, Arkhangel'skaya T A, Romanovsky Yu M Studia Biophys. 106 215 (1985)
  115. Kritskii M S, Chernysheva E K In Molekulyarnye Mekhanizmy Biologicheskogo Deistviya Opticheskogo Izlucheniya (Molecular Mechanisms of Biological Action of Optical Radiation, Ed. A B Rubin) (Moscow: Nauka, 1988) p. 212
  116. Schreckenbach T In Blue Light Effects in Biological Systems (Ed. H Senger) (Berlin: Springer, 1984) p. 463
  117. Wohlfarth-Bottermann K E Physarum Newsletter 22 1 (1990)
  118. Rakoczy L In Blue Light Syndrome (Ed. H Senger) (Berlin: Springer, 1984) p. 570
  119. Baranowski Z, Shraiden Z, Wohlfarth-Bottermann K E Cell Biol. Inter. Rep. 6 859 (1982)
  120. Wohlfarth-Bottermann K E, Block I Cell Biol. Inter. Rep. 5 365 (1981)
  121. Poroshina M Yu, Priezzhev A V, Romanovskii Yu M Biofizika 34 980 (1989)
  122. Belenikina N S, Strakhovkaya M G, Freikin G Ya J. Photochem. Photobiol. 10 51 (1991)
  123. Pavlov D A, Potapov M M, Romanovsky Yu M, in Ref. [93] p. 72
  124. Blue Light Effects in Biological Systems (Ed. H Senger) (Berlin: Springer, 1984)
  125. Daniel J W J. Cell Biol. 87 (23a) (1980)
  126. Ueda T, Mori Y, Nikagaki I, Kobatake Y Photochem. Photobiol. 47 271 (1988)
  127. Ivanitskii G R, Medvinskii A B Tsyganov M A Usp. Fiz. Nauk 164 1041 (1994); Phys.-Usp. 37 961 (1994)
  128. Tychinsky V, Norina S, Odintsov A, Popp F, Vyshenskaya T In Cell and Biotissue Optics (Ed. V V Tuchin) Proc. SPIE (1990) p. 2110 129

© Успехи физических наук, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение