Асимметрия живых организмов

Число примеров ферментативного асимметрического синтеза можно было бы во много раз увеличить. Эти примеры показывают тот путь, по которому в живых организмах воспроизводится и размножается асимметрия. Сделаны и первые успешные попытки использовать стереоспецифичные катализаторы — ферменты, для воспроизведения асимметрических синтезов в лабораторных условиях для этого используются так называемые иммобилизованные (закрепленные на полимерном носителе) ферменты [161]. В то же время ферментативный асимметрический синтез не дает ответа на вопрос, как появилось на Земле первое оптически активное органическое вещество. [c.160]

Живые организмы способны постоянно производить асимметрию , т. е. превращать оптически неактивные вещества в оптически активные. На это обстоятельство обратил внимание еще Пастер в своем докладе в 1860 г. он высказал мнение, чго асимметрия молекулярного строения, быть может, образует единственную четкую границу, разделяющую сегодня химию живой и мертвой природы . Это само по себе правильное положение Пастера было некоторыми учеными использовано для создания идеалистических, виталистических взглядов на происхождение оптически активных веществ. Виталисты считали, что оптическая активность никогда не возникает без участия факторов, связанных с живой природой по мнению виталистов нет никаких естественных путей для первоначального зарождения оптически активных органических веществ. Первичные асимметрические соединения, по их представлению, возникли каким-то таинственным, сверхъестественным путем. [c.656]

По Прелогу [44], возможное объяснение состоит в том, что возникновение жизни было чрезвычайно маловероятным событием, случившимся только однажды. Тогда мы можем допустить, что, если на некоторой отдаленной планете имеются живые существа, подобные нашим, их молекулярная структура, возможно, является зеркальным двойником того, что есть на Земле. На молекулярном уровне у нас нет сведений о том, почему живые организмы предпочитают один вид хиральности другому. Однако такие причины могут существовать на уровне атомных ядер. Существует громадное число книг по нарушению аналогий на ядерном уровне (см., например, [39]). Конечно, после того как первоначальный выбор уже сделан, его последствия должны быть рассмотрены в рамках первого вопроса. Однако факт остается фактом, и хиральность весьма тесно связана с жизнью. В свою очередь это означает, что по крайней мере диссимметрия и, возможно, асимметрия являются фундаментальными характеристиками живой материи. [c.76]

В настоящее время бесспорно установлено, что всем живым организмам присуще явление ионной асимметрии — неравномерное распределение ионов внутри и вне клетки. Например, внутри клеток мышечных волокон, сердца, печени, почек имеется повышенное содержание ионов калия по сравнению с внеклеточным. Концентрация ионов натрия, наоборот, выше вне клетки, чем внутри нее. Наличие градиента концентраций калия и натрия — экспериментально установленный факт. Исследователей волнует загадка о природе калий-натриевого насоса и его функционирования. На разрешение этого вопроса направлены усилия многих коллективов ученых как в нашей стране, так и за рубежом. Интересно, что по мере старения организма градиент концентраций ионов калия и натрия на границе клетки падает. При наступлении смерти концентрация калия и натрия внутри и вне клетки сразу же выравнивается. [c.171]

Вся земная жизнь принадлежит одной из двух возможных форм, отличающихся только типом молекулярной симметрии. Белки и углеводы, из которых построен наш организм и которые входят в состав нашей пищи, могли бы существовать в форме своего зеркального отображения, сохранив при этом, казалось бы, все свойства, но они были бы тогда совершенно бесполезными и неусвояемыми для земных организмов. Химики получили смеси, состоящие из равных частей правых и левых изомерных форм питательных веществ, и проводили опыты по скармливанию этих смесей живым существам, чаще всего микроорганизмам, например дрожжам. При этом было обнаружено, что микроорганизмы включают в свой обмен ту форму, которая является природной (здесь на Земле), тогда как второй изомер остается неиспользованным. Реакции, происходящие в живых организмах, управляются и регулируются ферментами — очень сложными органическими веществами, обладающими свойствами катализаторов. Эти ферменты сами по себе асимметричны, и свою асимметрию они передают как реакциям, которыми управляют, так и продуктам, которые получаются при этих реакциях. [c.159]

При обсуждении работы Дэвиса и Аккермана нужно отметить, что а -винная кислота в той оптической форме, которая распространена в природе, получена под действием правого компонента циркулярно-поляризованного света, присутствующего в небольшом избытке в рассеянном солнечном свете на поверхности земли, о чем упоминалось выше ° . Факт синтеза -винной кислоты является еще одним подтверждением гипотезы о возникновении оптической асимметрии молекулярной составляющей протоплазмы живых организмов под действием циркулярно-поляризованного света - > [c.166]

Мы знаем, что асимметрия рождает асимметрию , т. е. что живые организмы (состоящие из асимметрических, оптически активных веществ) способны создавать новые оптически активные вещества. Виталисты считали, что ни в одном случае оптическая активность не возникает без участия факторов, так или иначе связанных с живой природой. При расщеплении рацематов первым способом Пастера отбор кристаллов должно осуществить разумное существо—человек во втором способе отбор молекул осуществляют микроорганизмы в третьем способе используются асимметрические реагенты—оптически активные вещества, произведенные живой природой. По мнению виталистов, нет никаких естественных путей для первоначального зарождения оптической активности. Первичные асимметрические соединения, по их представлению, возникли каким-то таинственным сверхъестественным путем. [c.578]

Когда же было синтезировано большое число природных продуктов и выяснено, что органические вещества могут быть синтезированы из веществ, не имеющих отношения к живым организмам, нельзя было больше сомневаться в том, что и продукты химического процесса могут обладать молекулярной асимметрией в не меньшей степени, чем продукты живой материи. [c.147]

Пастер [5] склонен был искать происхождение оптической активности живых организмов в космических процессах. Вселенная представляет собой асимметрическое целое, — говорит он, — и жизнь в том виде, в каком она проявляется, должна быть функцией асимметрии вселенной или вытекающих отсюда следствий. Вселенная асимметрична, асимметрично даже движение солнечного света . Земной магнетизм, противоположность, су шествующая между северным и южным полюсами в магните, все это не что иное, как результаты асимметрических действий и движений . [c.152]

Понятие асимметрия лучше оставить, так как оно, по-видимому, реально не существует, ибо Э. Фишер, мне кажется, скрытым образом предположил при его создании, что в живом организме реально идет смешение правых и левых изомеров, в нем будто бы действительно всегда существующих, причем всегда преобладают левые изомеры. Асимметрия (т. е. отсутствие симметрии) это и выражает. Существование оптической чистоты ( 142), значение которой подчеркнуто Гаузе, противоречит асимметрии. [c.184]

Уже давно стало очевидным, что недостаточно рассматривать функции мембран живых клеток с точки зрения химических свойств компонентов, их составляющих, — требуется учитывать не только их физико-химические и электрохимические характеристики, но и пространственную организацию этих компонентов асимметрию элементов и жидкокристаллическое состояние липидов. Липиды отличаются от трех других основных групп веществ, составляющих живые организмы (белки, углеводы, нуклеиновые кислоты), тем, что не растворяются в водных средах. Эти светло-желтые пастообразные вещества хорошо растворяются в липидных растворителях — хлороформе, диэтиловом эфире, бензоле. Классификация разделяет липиды на несколько групп, из которых в состав плазматических мембран входят фосфолипиды и стерины, тогда как триглицериды (жиры) располагаются, как правило, в межклеточном пространстве. [c.107]

Эти данные приводят меня к постулату асимметрия порождает функцию, а симметрия создает форму. Другими словами если данная система в состоянии симметрии порождает некую форму, то та же система в условиях асимметрии порождает функцию (рис. 4.1). Надо заметить, что в природе нет идеальных форм и совершенной симметрии. Есть только приближения к геометрически строгим формам, существующим лишь в нашем воображении. Нет ни цветка с четырьмя одинаковыми лепестками, ни насекомого с шестью идентичными ножками, ни кристалла с идеально правильными гранями. Ни одно дерево не растет строго по прямой и никто не видел фрукта абсолютно сферической формы. Почему форма и симметрия существуют лишь в приближенном виде Дело в том, что жизнь и существование вообще суть динамические процессы, в которых всегда проявляется функция. Форма и функция — это два полюса неизменно противоречивого состояния. Его симметрия постоянно нарушается, возникающая асимметрия так же постоянно преодолевается с возвращением к симметричным условиям. Плодами этого изначального и постоянного противоречия являются вещества, минералы и живые организмы. [c.112]

Первая формулировка основана на анализе работы паровой машины, в которой тепло превращается в работу. При этом процессе всегда происходит известная потеря тепла, и закон отражает именно эту асимметрию в распределении энергии. Вторая формулировка признает, что теплота может спонтанно переходить от одного тела к другому, если температура первого выше температуры второго. В третьей внезапно вводятся два новых слова — энтропия и Вселенная . То, что происходило только в паровой машине, вдруг стало применимым ко всей Вселенной. Когда была создана атомная теория, температуру стали рассматривать как меру скорости хаотического движения частиц. Энтропия стала непосредственной мерой молекулярной неупорядоченности. Таким образом, этот закон утверждает, что молекулярная неупорядоченность Вселенной возрастает. Однако, как был вынужден признать Шредингер (1944), в такой всеобщей схеме не находится места для живых организмов. [c.349]

Асимметрия, лежащая в основе функции, характерна уже для элементарных частиц процесс повторения, наблюдаемый у минералов, лежит в основе биологического воспроизведения, а свойственный живым организмам процесс регенерации уже имеется у минералов [c.366]

Научные работы посвящены главным образом изучению химических основ жизни, выяснению особенностей высокоорганизованной живой материи. В начале творческой деятельности (середина 1840-х) изучал оптическую асимметрию молекул и показал, что она лежит в основе различия двух винных кислот. Разделил (1844—1848) кристаллы право- и левовращающих форм солей виноградной кислоты. Установил селективную избирательность микроорганизмов, способных разделять смеси оптических изомеров органических веществ, усваивая лишь один из них. Это послужило для него основанием, во-первых, к установлению связей между явлениями оптической активности и жизни и, во-вторых, к отграничению жизни как высокоорганизованной формы существования материи от менее организованных неорганических форм. Изучал (1857—1860-е) спиртовое, уксусное и другие формы брожения и в споре с П. Э. М. Бертло и Ю. Либихом отстаивал утверждение о биологической природе этого явления, не отрицая возможности выделения ферментов из организмов и внеклеточного брожения. Открыл явление анаэробиоза. Заложил научные основы управления процессами виноделия и пивоварения. Создал метод предохранения пищевых продуктов от порчи (пастеризация). Доказал невозможность самозарождения живых существ вне эволюционных путей. Разработал (1870—1885) учение об искусственном иммунитете против инфекционных заболеваний и ввел систему прививок и вакцинаций. [c.383]

Природные аминокислоты оптически активны. Это характерная черта живого мира, где асимметрия является преобладающим признаком (Вернадский). Биологические свойства антиподов неодинаковы. Так, для микроорганизмов небезразлично, содержит ли их пища право- или левовращающие вещества. Один из антиподов может даже оказать в этом случае токсические действия. Сохранение организмом асимметрии и стремление его устранить рацемические смеси указывают на очень высокую ступень геометрической организации живого вещества. [c.160]

Как из гипотетической протоклетки возникла первичная клетка, способная к самовоспроизведению, до сих пор не известно. В лабораторных условиях не удалось получить самореплицирую-щуюся систему из простых предшественников. Поэтому мы можем остановиться только на некоторых процессах, имеющих определенное теоретическое или экспериментальное обоснование, необходимых для зарождения первичной клетки появлении асимметрии живых организмов, возникновении и эволюции каталитической активности и матричного синтеза. [c.197]

В связи с этим большой интерес представляют исследования профессора Московского университета В. Алпатова, изучавшего асимметрию живых организмов. По мнению Алпатова, асимметрия живых организмов тесно связана с асимметрией составляющих их оптически активных молекул. Алпатов изучал, например, распределение на поверхности земного шара правых и левых форм бактерий Ba illus mi oidei, колонии которых похожи на спиральные туманности с правым или левым направлением витка. Оказалось, что вся территория Советского Союза заселена колониями одного типа, и лишь на Кавказе, в Уссурийском крае и на Тянь-Шане можно встретить смешанные колонии. При этом следует отметить, что указанные районы являются природными заповедниками древней, насчитывающей миллионы лет третичной фауны и флоры. Алпатов изучал также направление спиралей сосудов у высших растений. Оказалось, что у многих сотен изученных видов на территории Советского Союза преобладают левые формы [c.580]

Значение полимерных систем с жидкокристаллическим порядком определяется их присутствием в живых организмах и применением для изготовления сверхвысокопрочных синтетических волокон. Как полагает Мишра [6], многие характерные особенности живого организма, такие, как специфичность, асимметрия, динамическая перестройка, ритмичность, контроль и связь в молекулярных доменах и эволюция, могут быть приписаны жидкокристаллическому состоянию. Флуктуации 1В структуре этих систем являются следствием потребления массы, момента или электромагнитных полей. Таким образом, знание реологии биологических систем с жидкокристаллическим порядком может оказаться полезным в [c.253]

Чистые антиподы, определенные стереоизомеры фи-гурируют в живых организмах. Канонические аминокислоты в белках любых существ — от вируса до человека — это всегда Л-аминокислоты, имеющие строение, показанное в левой половине рис. 57. Такая асимметрия [c.213]

Итак, живая природа асимметрична. Асимметрия, начинаясь с молекул, выражается и в строении организма как целого. Эта важ1ная особенность живых организмов отмечена Жюлем Верном Я взглянул в сетку, и сунув в нее руку, с чисто конхиологическим, попросту говоря, с самым пронзительным крикам, какой когда-либо вырывался из человеческого горла, вынул оттуда раковину. [c.214]

Особенно интересно и важно было бы рассмотр ь конкретные примеры перехода в жидкокристаллическое состояние белков in vivo, т. е. второй группы анализируемых систем. По этому вопросу, к сожалению, mo некоторые соображения обшего порядка, тем более, что он относится непосредственно к биологии и связан с анализом специфических условий, в которых жидкокристаллическое состояние белков может проявляться. Оставляя, таким образом, за биологами (биофизиками и биохимиками) детальное рассмотрение проблемы жидкокристаллического состояния в живых организмах, отметим, что в принципе такое состояние исключено для глобулярных белков, не обладающих асимметрией частиц, но вполне вероятно для таких белков, как фибриллярные. [c.222]

Из материала предыдущего раздела очевидно, что живые организмы способны постоянно производить асимметрию , т. е. превращать оптически неактивные вещества в оптически активные. На это обстоятельство обратил внимание еще Пастер. В своем докладе в 1860 г. Об асимметрии природных органических соединений он предполагал, что такого рода процессы в живой природе идут под влиянием особых асимметрических сил и спрашивал ... может быть, такие асимметрические влияния космического порядка существуют в свете, в электричестве, в магнетизме, в теплоте Может быть, они связаны с движением Земли, с электрическими токами, которыми физики объясняют зелшой магнетизм ... . [c.578]

В 1897 г. Джепп [6] в своем докладе Британской Ассоциации, озаглавленном Стереохимия и витализм , заявил, что получение в чистом виде асимметрических молекул или их изолирование из смеси по методу Пастера является прерогативой Жизни . Джепп утверждал, что только живой орган с его асимметрической тканью или асимметрический продукт живого организма может дать этот результат. Только асимметрия может породить асимметрию. Процесс воспроизведения асимметрии не может быть свободным от вторжения Жизни . Ибо предоставленная самой себе асимметрическая жизненная сила без воздействия л<изни извне действовала бы беспристрастно в обоих противоположных направлениях, образуя рацемат . [c.148]

В последующие годы асимметрический синтез стал предметом оживленных дискуссий. В 1898 г. Джепп [3] в лекции под названием Стереохимия и витализм указал на роль живой клетки в этом процессе Только живой организм с его асимметрической тканью или асимметрические продукты жизнедеятельности живых организмов могут привести к этому результату. Только асимметрия может рождать асимметрию . Появившийся затем ряд откликов и возражений в печати, касающихся деталей этого процесса, показал, как глубоко проникли представления об асимметрическом синтезе в виталистическую теорию. В период с 1900 по 1935 г., когда ведущими учеными в области асимметрического синтеза были В. Марквальд, Э. Эрленмейер, А. Маккензи (мл.) [c.11]

Мы считали, что ионная асимметрия, т. е. противоестественный градиент концентраций возник как эволюционное следствие необходимости клетки реагировать на повреждение. Однако мы уже видели, что в простых глинах происходит резко избирательное накопление калия, и, следовательно, возникает ионная асимметрия, а именно, натрий остается вне глины, калий проникает внутрь. Строго говоря, в глине никакого противоградиентного накопления калия нет. Напротив, строго по предписаниям термодинамики калий заполняет пустоты в структуре сэндвичевых глин, в результате чего свободная энергия системы понижается [192]. В глиняной модели живого организма можно предусмотреть и реагирование на повреждение. В самом деле, всякое нарушение целостности сопряжено с механическим воздействием. А глина, как и другие гелеобразующие материалы, тиксотропна, т. е. разжижается при механическом воздействии (вот почему в мокрой глине ноги вязнут тем сильнее, чем интенсивнее попытки выбраться). Нарушение структуры тиксотроп-ных гелей — вполне удобный в принципе механизм раздражения, который может включить необходимые для восстановления целостности клетки процессы биосинтеза. [c.99]

К этому выводу пришел Пастер на основании своих прежних работ с винными кислотами. В 1848 г. он впервые установил связь между оптической деятельностью и асимметрией молекул и обратил внимание на то, что молекулярная составляющая протоплазмы клеток организмов оптически деятельна. Уже его гипотеза о существовании зависимости между оптической активностью растворов винных кислот и гемиэдричностью формы, кристаллов явилась мощным орудием в руках естествоиспытателей, стоящих на материалистической позиции, и нанесла еще один удар витализму. Сторонники витализма усиленно подчеркивали, что только в живой природе могут действовать асимметрические силы, ведущие к воспроизведению асимметрической материи. [c.7]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология