Самосборка организмов

АЛ(7. < 0). Кроме того, в работах автора [9] были упомянуты качественные примеры применимости соотношения (3) при самосборке организмов (образование семьи и других социальных структур), популяций и т. п. [c.11]

Сообщества образуются путем самосборки организмов, точно так же, как организмы образуются путем самосборки клеток. Как те, так и другие процессы самосборки регулируются простыми химическими и физическими стимулами, распознаваемыми рецепторами [c.370]

Делаются попытки объяснить некоторые процессы, протекающие в живых организмах с помощью теории жидких кристаллов. Протоплазма живой клетки по ряду свойств близка к жидкокристаллическому состоянию. Распространение импульса возбуждения по нерву может быть описано переходами различных жидкокристаллических состояний. Возникновение жизни на уровне самосборки надмолекулярных структур, возможно, по своему механизму близко к образованию жидкокристаллических структур. [c.167]

Любая высшая О ) иерархическая структура возникает в результате самосборки - термодинамической самоорганизации структур низшей (j -l) иерархии. Например, в качестве низшей иерархии (у-1)-ой структуры можно выбрать молекулярную (химическую) структуру, т i h) биообъекта либо его части. В этом случае высшей структурой следует считать супрамолекулярную (надмолекулярную), /-ую структуру, т. е. ш-структуру системы. При этом следует иметь в виду, что в качестве гт-структуры можно выбрать совокупность всех составляющих im -структур организма, либо отдельные составляющие общей ш-структуры. Такими составляющими г/й-структурами являются супрамолекулярные структуры организмов, гт-структуры различных тканей, клеточных образований, сенсорных структур и т. д. [c.9]

Клеточные мембраны играют исключительную роль в жизнедеятельности клетки и организма. Они имеют толщину 600—1000 нм и содер.жат около 60% белка и 40% липидов. Для каждого типа мембран характерно определенное молярное соотношение специфических типов липидов. По-видимому, существует много специализированных вариантов структуры мембран. Большей частью они асимметричны, т. е. имеют лицевую и обратную стороны, что является важным при переносе различных веществ через мембрану. Между отдельными компонентами мембран устанавливаются связи ассоциативного характера извлеченные из мембраны липиды могут вновь занять свои места в мембране. Таким образом мембраны способны к самосборке. [c.561]

По данным низкотемпературной и производной спектрофотометрии, в хлоропластах представлено восемь нативных форм хлорофилла а, каждая из которых характеризуется узкой полосой поглощения в красной области (661, 668, 675, 681, 686, 693, 700, 710 нм). Такая система форм универсальна для организмов различных филогенетических групп. По мнению Ф. Ф. Литвина, эти формы представляют собой термодинамически устойчивые типы агрегатов пигмента. Ему удалось проследить самосборку агрегатов с аналогичными спектральными свойствами в пленках, монослоях и растворах пигментов. [c.57]

В биологическом мире канализация упорядоченности принимает форму самосборки, происходящей на всех уровнях — от макромолекул до организмов (см. гл. 13—15). [c.54]

Физики давно знают о спонтанной, внутренне присущей элементарным частицам способности соединяться и образовывать другие частицы и атомы, но они не употребляли термин самосборка , так как объединение протонов, нейтронов и электронов в атомы представлялось им естественным процессом. То же самое справедливо и в отношении организмов и сообществ. Спонтанную ассоциацию клеток и формирование организма вначале описывали как клеточную агрегацию , потому что во времена зарождения клеточной теории молекулярная самосборка и химическая межклеточная коммуникация были неизвестны. Впрочем, и теперь неохотно соглашаются с тем доказанным фактом, что животные сами собираются в сообщества при помощи химических и физических информационных сигналов. Нам не очень импонирует мысль, что и нашим общественным поведением управляют химические сигналы. Так или иначе становится ясно, что явление самосборки имеет одни и те же основные признаки на всех уровнях, от элементарных частиц до человеческих сообществ. [c.211]

Самосборка клеток, органов и организмов [c.216]

Самосборка органов и организмов [c.225]

Из-за неблагоприятного влияния идей неодарвинизма опыты по реконструированию целых организмов из изолированных клеток до сих пор не рассматривались в указанном аспекте. Эти эксперименты проводились уже в начале века, но их все еще описывают как процесс агглютинации, никак не увязывая с вопросами эволюции. Только теперь восстановление организма гидры, губки или венозных сосудов человека из составляющих их клеток можно рассматривать как следующую ступень процесса самосборки, основанного на атомном и молекулярном узнавании. Приведем некоторые примеры самосборки органов и организмов. [c.226]

Самосборка сообществ химические и физические средства общения между организмами [c.230]

Теперь мы считаем самым важным то обстоятельство, что организмы не являются машинами. Они строятся изнутри. Обязательным условием на каждой ступени организации было взаимное узнавание на уровне атомов и молекул. Каждый молекулярный компонент полностью интегрирован в целое. Совершенно иная ситуация в машине, между частями которой нет никаких внутренних связей и значение имеет только конечная функция. Кроме того, компоненты рибосомы или вируса, если их разделить, сохраняют способность к самосборке, а компоненты, например, часов неспособны к этому (см. гл. II). [c.350]

Клетки и организмы не представляют собой машины, поскольку они образуются путем процессов самосборки, в которых каждая клетка распознает другие и непосредственно связана со всей структурой [c.370]

Самосборка происходит на всех уровнях — от уровня элементарных частиц до уровня организмов , самосборка — процесс автоматический и иерархический из частиц строятся атомы, из атомов — макромолекулы, из макромолекул — клетки, из клеток — организмы, организмы путем самосборки образуют сообщества [c.370]

Сообщества животных и человека создаются путем самосборки организмов, точно так же, как организмы образуются путем самосборки клеток. Оба эти процесса регулируются с помощью физических и химических стимулов, которые воспринимаются рецепторами. Важными участниками процесса сборки являются такие физические факторы, как свет и звук. Зрение поз1Воляет распознавать форму и движения, а пение птиц и язык человека используются для демаркации территории. При формировании групп используется также обмен пищей, слюной и выделениями половых желез. Химические вещества подавляют размножение или стимулируют его, а эндогенные факторы определяют направление миграции. [c.357]

Общим для всех уровней организации является вопрос о путях сборки этих структур. У многоклеточных организмов это решается в первую очередь в процессе индивидуального развития. У одноклеточных организмов основные элементы пространственной структуры закладываются в период деления клетки. У эукариот это сопряжено с такими сложными процессами, как конденсация и деконденсация хромосом. Эти процессы сегодня являются предметом в первую очередь феноменологического описания, и имеются лишь отдельные отрывочные сведения о лежащих в их основе биохимических превращениях. На молекулярном уровне в настоящее время ведутся исследования самосборки надмолекулярных структур — рибосом, вирусов. [c.432]

Механизм образования Б. с четвертично]] структурой в клетках пока мало изучен. В опытах in vitro (вне организма) в соответствующих условиях удается довольно легко получить нек-рые Б. с четвертич1Ю1[ структурой из отдельных субъединиц поэтому весьма вероятно, что такие Б. образуются путем самосборки. [c.126]

Жидковристаллическое состояние весьма распространено в живой природе. Возможно, что оно является необходимым условием функционирования всех без исключения живых систем. Причина этого состоит в том, что процессы метаболизма требуют наличия векторных потоков как нейтральных, так и заряженных частиц. Строгая направленность потоков молекул и зарядов, которая приводит к появлению электрических полей, необходимость разделения разноименных зарядов в ходе различных реакций — все это может быть реализовано только при помощи упорядоченных структур. Однако в живых организмах, в отличие от устройств, создаваемых человеком, необходимые структурные элементы не могут быть построены из любого мыслимого мате)риала. Самым необходимым свойствам такого материала должна быть его способность к самосборке [1]. Кроме того, материал должен сочетать в себе достаточно устойчивую упорядоченность с возможностью полиморфизма, т. е. со способностью структуры к изменению при изменении некоторых параметров окружающей среды. Обе эти особенности присущи жидкокристалличеокому состоянию. Наглядным примером такой структуры являются сократительные белки мышечной ткани [2]. Известно также, что синтез оптичеоки активных димеров [c.249]

Теория Опарина предполагает, что жизнь возникла в несколько стадий. Первая стадия — это процесс образования простейших углеводородов. Вторая стадия — освобождение углеводородов в атмосферу Земли, где они реагировали с парами воды, аммиаком и другими газами. Коротковолновое УФ-излучение и электрические разряды в атмосфере инициировали протекание этих реакций. УФ-излучение разлагало воду (фотоокисление) на водород и кислород. Водород уходил в космическое пространство, тогда как кислород окислял аммиак до молекулярного азота, а углеводороды — до спиртов, альдегидов, кетонов и органических кислот. Затем эти соединения с дождями выпадали из влажной, холодной атмосферы в моря и океаны, где они накапливались, а потом благодаря процессам полимеризации и конденсации становились близкими по строению к тем химическим соединениям, которые входят в состав живых организмов. Так возникли первые биологически активные химические полимерг-ные соединения, подобные белкам и нуклеиновым кислотам. На третьей стадии образовывались так называемые коацерватные (от лат. асегиаШз — скрученный) капли, которые, достигая определенной величины, становились способными к обмену с окружающей средой. Затем в ходе эволюции эти коацерватные капли приобрели способность к самостоятельному существованию, т. е. они обособились от среды, и в них стали протекать элементарные химические превращения. На четвертой стадии у коа-церватов совершенствовался химический обмен (первоначальный метаболизм), синтезировались и упорядочивались мембраны, происходила самосборка первичных носителей информации — нуклеопротеинов. [c.531]

Нарисованная нами выше картина, конечно, весьма умозрительна. Не существует ископаемых остатков, по которым можно было бы проследить зарождение первой клетки. Гем не менее анализ современных организмов и лабораторные опыты убедительно показывают, что в основных чертах наш эволюционный обзор справедлив. События, обусловившие образование первой клетки (пребиотический синтез малых молекул, саморепликация молекул РНК, трансляция последовательностей РНК в аминокислотные последовательности, возникновение окруженных мембранами компартментов в результате самосборки молекул липидов), очевидно, происходили 3,5-4 млрд. лет назад. [c.20]

Отталкиваясь от фундаментальных исследований, поставленных на простейших объектах, можно сказать еще и так. Синтез белка — процесс, известный нам сейчас достаточно основательно. Синтез клетки — процесс, неизвестный вовсе. Как подступиться к его изучению Где найти переход к нему от синтеза белка Обнаружение множества процессов самосборки, в том числе и объектов огромной сложности, по-видимому, породило далеко идущие надежды. Видный биолог, редактор мене-дународного Журнала теоретической биологии , Дж. Даниэлли опубликовал опыты, в которых одноклеточный организм, амеба, разлагалась на свои главные структурные части ядро, оболочку, цитоплазму. Затем эти компоненты, полученные от разных индивидуумов, снова смешивались при определенных условиях. Наблюдалось образование заново целых клеток амебы из частей разных предков ядра одного, оболочки другого, цитоплазмы третьего. Синтетические амебы проявляли свойственную этим организмам способность к передвижению и даже размножались. Следовательно, тут происходила самосборка клетки из ее составных частей. [c.164]

Комплементом называют многокомпонентную самособирающуюся систему белков крови, которая играет одну из ключевых ролей в поддержании иммунного гомеостаза. Инициация процесса активации (самосборки) системы комплемента может осуществляться двумя путями классическим и альтернативным, причем в первом случае инициирующим фактором является комплекс антиген-антитело. Инициация процесса активации комплемента комплексом антиген-антитело не единственный, но важнейший в биологическом отношении путь активации, так как в значительной степени именно посредством системы комплемента антитела ири участии антигена способны очень глубоко влиять на самые различные системы поддержания гомеостаза многоклеточных организмов фибринолитическую систему и систему свертывания крови, регуляцию проницаемости сосудистого русла, хемотаксис, образование и высвобождение пептидов, управляющих сократимостью гладкой м скулат ры, и ряд других систем. [c.166]

Чтобы познать происхождение функции и ее эволюцию, не обходимо понять, как организовывалась клетка. Обычно предполагается, что клетка формировалась хаотически и ассоциация молекул и органелл происходила в результате случайных актов. Подобная идея вытекает из представления об организмах и клетках как о машинах. Это представление стопяти десятилетней давности возникло с началом индустриальной эпохи как здоровая реакция против господствовавшего до тех пор мистицизма. Считалось, что точно так же, как устройство паровоза или любой другой машины, устройство организма можно понять путем анализа, расчленения его на части и изучения отдельных его составляющих и х.имических реакций. В те времена уподобление организма машине было плодо творным. И теперь все еще утверждают, что клетка является машиной (Lehninger, 1975) и что организм — это тоже маши на (Monod, 1970), хотя данные о молекулярной самосборке заставили от такого представления отказаться. [c.177]

Рис. 14.3. Схема некоторых миграций клеток при образовании тканей и органов в процессе эмбриогенеза у млекопитающих. Пути, по которым мигрируют клетки, связывают места возникновения клеток и места, где они должны находиться у взрослого организма. Предшественники эритроидных клеток (Эрит) возникают в энтодерме желточного мешка и мигрируют в костный мозг (КМ) и печень (П). Предшественники лимфоидных клеток (Лимф) мигрируют в костный мозг, селезенку (Сел) и другие органы. Первичные половые клетки (ППК) активно мигрируют от желточного мешка к возникающим гонадам (Г). Сходным образом развиваются нервы. Сердце (С) также формируется в результате самосборки клеток, происходящих нз других областей (Mos ona,

Самоорганизация сообществ во многом сходна с самосборкой клеток и самих организмов 1) она идет с участием молекул определенных веществ 2) молекулы эти выделяются различными особями популяции 3) выделяемые вещества распознаются другими особями 4) молекулы видоспецифичны благодаря им члены вида или сообщества воспринимают и распознают информацию, исходящую от им подобных или от чужих особей, заставляющую отвергнуть последних 5) для передачи информации достаточно одной-единственной молекулы антенны взрослого шелковичного червя способны уловить одну молекулу феромона и реагировать на нее (S hneider, 1969). [c.231]

Третий аспект имеет столь же важное значение н, возможно, обусловлен тем, что организмы строились путем самосборки. Перенос энергии в живых организмах — не случайный, а строго канализированный процесс. Примеров (можно привести множество. Клетка способна распознавать окружающие ее ионы и молекулы. Более того, ее мембрана пропускает лишь некоторые из них, препятствуя проникновению остальных. В этой канализации энергии участвуют как АТР, так и направленный перенос электронов. Фотосинтез у бактерий также сопровождается переносам электронов. Поток электронов инициируется поглощением фотонов молекулами, участвующими в фотосинтезе. Электроны образуют некий канал и перемещаются в одном направлении (Youvan, Marrs, 1987). Сходный процесс канализации связан и со зрением. Палочки сетчатки возбуждаются фотонами, которые запускают каскад биохимических реакций, завершающийся нервным импульсом (Stryer, 1987). [c.350]

Самосборка представляет собой очевидное следствие ав-тоэволюции. Она наблюдается на всех уровнях — от элементарных частиц до организмов. Самосборка — автоматический и иерархический процесс. Элементарные частицы объединяются в атомы, атомы образуют макромолекулы, макромолекулы — клеточные органеллы и клетки, клетки объединяются в организмы, а организмы — в сообщества. Самосборку вирусов, рибосом, губок и вен человека можно воспроизвести экспериментально. [c.357]

Этика, как любой другой биологический феномен, имеет физико-химическую основу. Бороться за справедливость а стремиться к истине человека побуждают физико-химические сигналы, возникающие в его организме. Альтруизм и сотрудничество находят свое объяснение в присущих автоэволюции процессах самосборки. Улыбка всегда появляется у человека в трехмесячном возрасте, причем даже у слепых и слепо-глухих детей. [c.360]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология