Факторы внешней среды, регуляция

Подготовка третьего издания книги повлекла за собой основательный пересмотр и реорганизацию материала предыдущего издания. В настоящей книге он сгруппирован в четыре основных раздела. Раздел I посвящен структурным аспектам развития на разных уровнях организации, что создает основу для понимания биохимических и физиологических подходов к проблеме, которые составляют содержание последующих разделов. В разделе П рассмотрены основные классы фитогормонов и их роль в эндогенной регуляции развития. Материал этого раздела подвергся значительной переработке и реорганизации, а главы, посвященные биохимии и механизмам действия фитогормонов, значительно расширены. Раздел III, касающийся различных аспектов влияния внешних условий иа развитие, пополнен новыми данными, а глава о ростовых движениях практически написана заново. И наконец, в разделе IV мы обсуждаем более общие проблемы развития, в частности его регуляцию на молекулярном уровне. Поскольку развитие, по существу, представляет собой процесс, связанный с дифференциальной активностью генов, в начале главы мы даем краткий обзор современного состояния знаний о структуре генома растений и о регуляции экспрессии генов у эукариот, хотя пока еще нельзя прямо связать эту информацию с огромным материалом, полученным в области развития растений при использоваиии других подходов. Несмотря иа то, что каждый из четырех разделов книги вносит свой вклад в наше понимание развития, в настоящее время еще невозможно объединить эти разные стороны наших знаний в единое целое. Совершенно очевидно, что фитогормоны играют жизиеиио важную роль как в процессах роста и диффереицировки клеток и тканей, так и в ответных реакциях растений иа воздействие факторов окружающей среды, но до тех пор пока мы не выясним механизм их действия иа молекулярном и субклеточном уровнях, мы не сможем полностью понять их роль в развитии. Более того, хотя первостепенная роль гормонов в регуляции и координации роста не вызывает сомнений, степень участия гормонов в регуляции процессов днфференцировки пока не ясна, так как каждый из крупных классов гормонов имеет широкий [c.7]

Обмен веществ в клетке или в организме можно определить как совокупность всех химических процессов, которые могут в них протекать. Поэтому обмен веществ даже у простого одноклеточного организма не представляет собой чего-то неизменного — в любой данный момент времени реализуются только одни какие-то его возможности, а другие остаются невыраженными. Естественно возникает вопрос о факторах, контролирующих выражение обмена веществ. Этим факторам, т. е. проблеме регуляции обмена, уделяется в современной биохимии очень большое внимание как в области эксперимента, так и в области теоретических исследований. Регуляция обмена осуществляется с помощью чувствительной системы взаимосвязанных механизмов слежения и настройки, в которую входят и внутренние компоненты (наследственные, генетические) и внешние (обусловленные средой, физиологические). Поскольку все процессы обмена веществ взаимосвязаны во времени и пространстве, образуя единое целое, любые воздействия затрагивают весь обмен в целом, хотя для удобства мы можем в первом приближении сосредоточить наше внимание на какой-либо одной реакции и ее участниках. Считается аксиомой, что весь обмен веществ и его регуляцию можно прямо или косвенно объяснить, исходя из ферментативного оснащения организма. [c.272]

Первичные карбоксилазы и регуляция фотосинтеза и транспирации факторами внешней среды [c.447]

Анализ вопроса о переходе к цветению растений однолетних короткодневных и длиннодневных видов в непрерывной темноте приводит к выводу, что в регуляции цветения этих видов действующими являются не только ингибирующие факторы пли фа1 -торы стимулирующие, а обе системы факторов. Растения, попадая в неблагоприятные условия внешней среды, не цветут бла- [c.186]

Существенным для понимания всех аспектов переноса электронов в мембранах, а также сопряженных с ним процессов является вращательная и латеральная диффузия не только подвижных переносчиков, но и отдельных комплексов и их агрегатов. Подвижность комплексов приводит к тому, что теряет смысл понятие единой структурной электронтранспортной цепи, так как стехиометрия взаимодействия комплексов определена лишь в среднем и может меняться при изменении внешних условий. Если регулируемая условиями внешней среды латеральная асимметрия в распределении комплексов переносчиков достаточно хорошо установлена для фотосинтетического аппарата высших растений, то, несомненно, аналогичные процессы регулирования пространственной обособленности отдельных реакций могут происходить и у фотосинтезрфующих бактерий и митохондрий. Динамическая организация электронного транспорта, проявляющаяся в процессах агрегации— дезагрегации как отдельных переносчиков электронов с комплексами, так и самих комплексов, приводит к быстрому и высокоэффективному переносу электронов (внутри комплексов), увеличивает надежность функционирования цепи переноса электронов, обеспечивая возможность замены вышедших из строя элементов, а также их встраивание в процессе б иогенеза и, кроме того, обеспечивает возможность эффективных способов регуляции транспорта электронов за счет изменения степени агрегации комплексов, их пространственной обособленности и взаимного положения в мембране. Асимметричная латеральная и трансмембранная организация комплексов в мембране может направленно регулироваться такими факторами, как липидный состав мембраны, соотношение липид/белок, микровязкость, энзиматическая модификация белков, ионный состав среды и др. [c.286]

Построение общих схем регуляции цветения растеиий различных биотипов привело к представлению о наличии двух механизмов регуляции цветения — автономном и индуцированном [Чайлахян, 1971]. В обоих случаях зацветание растений регулируется через внутреннюю наследственную программу, но различие заключается в том, что автономный механизм представляет собой генетический контроль цветения, относительно независимый от длины дня и других факторов внешней среды и осуществляемый во всех органах растений — стеблях, стеблевых почках и листьях индуцированный механизм — это такн е генетический контроль цветения, но тесно связанный с факторами внешней среды, в данном случае с длиной дня, и осуществляемый в листьях как рецепторных органах. [c.276]

Для познания внутренних механизмов формообразования культурных растений и роли факторов внешней среды в формировании урожая необходимы в первую очередь детальные исследования природы и функции нуклеиновых кислот клеточного ядра, занимающего центральное положение в морфогенетических процессах организма. Особое внимание должно быть уделено изучению механизмов регуляции генной активности ДНК и морфогенетической функции клеточного ядра в связи с разработкой нижеследующих проблем растениеводства. [c.19]

Несцепленные гены в клетке могут подвергаться согласованной регуляции для обеспечения эффективного ответа на такие внешние факторы, как присутствие в среде гормонов, рост ткани за счет клеточной пролиферации, стрессовые факторы, типа голодания или теплового шока. Ключ к пониманию механизмов, обеспечивающих согласованную регуляцию, может быть найден при сравнении 5 -фланкирующих последовательностей согласованно регулируемых транскрипционных единиц. Примеры, приведенные в табл. 16.3, указывают на то, что для генов, подверженных согласованной регуляции, характерно наличие сходных коротких последовательностей, расположенных на различном расстоянии от точки инициации транскрипции. В ряде случаев с помощью анализа мутантов показано, что такие общие последовательности действительно необходимы для индукции. Так, в дрожжевом гене his 4 в 5 -концевой области содержатся три очень сходных по структуре повтора, которые присутствуют также в других генах биосинтеза аминокислот. Для предотвращения индукции гена в ответ на аминокислотное голодание необходима делеция всех трех повторов, которая в то же время не сказывается на обычном конститутивном уровне экспрессии гена his 4. [c.224]

В растительных клетках мембраны составляют значительно меньшую часть клетки, чем в животных клетках. В животных клетках мембрана обычно служит наружной границей клетки и составляет единственную защиту от действия факторов внешней среды. Растительная клетка, напротив, снабжена относительно массивной клеточной стенкой, которая определяет форму клетки в силу своей жесткости и составляет значительную долю от общего веса клетки. Однако стенка растительной клетки не может осуществлять регуляцию передвижения жизненно важных веществ внутрь и наружу для этой цели служит выстилающая ее изнутри мембрана — такая же, какая окружает животную клетку. Внутри этой наружной мембраны размещаются другие мембраны различных типов. [c.44]

Термин пластичность подразумевает способность клеточной системы влиять на жесткий детерминизм гена. Система пластична, если ее конфигурация определяется как внутренней регуляцией, так и внешними воздействиями. Таким образом, она обладает достаточной гибкостью для адаптации к изменяющимся условиям среды. Связь генетических факторов и факторов окружающей среды особенно важна при развитии и функционировании нервной системы. Это может быть предметом философской дискуссии преподавателей (воспитателей) и психологов. [c.332]

Все клетки организма имеют идентичный геном и синтезируют от 10 000 до 20 ООО различных белков, однако отличаются между собой наличием специфических для данных клеток белков. Для эритроцитов характерно высокое содержание гемоглобина, для кожи — коллагена, поджелудочной железы — ферментных белков, скелетных мышц — сократительных белков актина и миозина. Концентрация различных белков, а иногда и их спектр, изменяется с возрастом, а также при воздействии внутренних и внешних факторов среды, патологических изменениях обмена веществ. Даже относительно небольшие изменения в спектре синтезируемых белков в клетке способны существенно влиять на ее функции и структуру. Все это свидетельствует о том, что в живых организмах существует контроль белкового синтеза. Механизмы регуляции белкового синтеза играют существенную роль в процессах адаптации организма к мышечной деятельности, так как обеспечивают увеличение или появление новых адаптивных белков в мышцах и других тканях. [c.253]

С одной стороны, в мембране в строгом порядке размещены как хромофоры, так и молекулярные партнеры фотохимических превращений с другой — в ней устанавливается специфика и уровень межмолекулярных взаимодействий. Наконец, мембрана выступает в роли своеобразной сетки в триоде, усиливающей через изменения барьера проницаемости небольшие фотохимические сигналы. Можно думать, что именно мембранный уровень определяет во многих случаях широкую вариабельность эффективности действия света на биологические объекты, зависящую от многих факторов внешней среды температуры, солевого состава, питания и т. д. Становится все более очевидным также, что регуляция эффективности фотобиологических реакций осуществляется главным образом на мембранном уровне. [c.377]

Наличие столь существенных различий как в величине Ер, так и в целом клеток животных и высших растений может быть обусловлено. очевидно, рядом причин. Основная из них. на наш взгляд, связана с тем, что жизнедеятельность клеток растительного организма, независимо от их функциональной специализации и расположения, как правило, в гораздо большей степени опосредована условиями внешней следы, чем жизнедеятельность клеток животного происхождения. Отсюда следует, что режим протекания клеточных процессов у растений на плазматических мембранах как естественной границе между внутриклеточным содержимым и внешней средой должен быть гораздо напряженнее, чем у большинства животных объектов. Судя по всему, именно высокий включающий значительную и лабильную компоненту способен у клеток высших растений выполнять функцию ведущего фактора для поддержания такого режима, а также его регуляции в негомогенных условиях внешней среды. Многочис- [c.18]

Дискретные единицы в организме, образуют упорядоченную систему, чем обусловлена хорошо согласованная деятельность всех органов, всех протекающих процессов как в целом организме, так и в отдельных клетках. Процессы жизнедеятельности не сумма хаотичньус реакций, а комплекс сложных, строго упорядоченных, саморегулирующихся процессов обмена веществ. Они находятся в тесной связи и зависимости от факторов внешней среды, влияющих на изменение их характера и интенсивности. -Это обусловлено четкой, жесткой организацией живого и регуляцией по принципу обратной связи. [c.13]

Поэтому, как бы ни была совершенна система управления объектом данного уровня, она не самостоятельна в своем поведении, в своих решениях. При воздействии факторов внешней среды, возмущающих более высокие уровни организации биосистемы, механизмы регуляции подсистем подавляются, как бы оптимальны они ни были с точки зрения этой подсистемы. Самый совершенный хищник не м ожет уничтожить до конца свою неоптимальную по конструкции жертву — экологические механизмы регуляции в биогеоценозе довлеют над регулирующими механизмами организма и популяции. Выживают не виды, а ансамбли , — пишет по этому поводу М. Эйген [255]. Популяция, составленная из более приспособленных особей, в целом может оказаться менее приспособленной [61]. [c.111]

Концепция аллостерических ферментов, разработанная в основном на экспериментах с бактериями, как мы убедились, оказалась весьма плодотворной и при изучении механизмов регуляции ферментативной активности у млекопитающих. Однако еще далеко не ясно, осуществляется ли регуляция биосинтеза ферментов у млекопитающих и бактерий одинаково или различно. Те самые факторы, благодаря которым бактерии являются таким удобным экспериментальным материалом, подвергают сомнению возможность распространения имеющихся концепций и на соответствующие системы у млекопитающих. Многоклеточные организмы обладают способностью поддерживать довольно постоянными условия среды, в которых находятся их ткани. Эти ткани могут выполнять высокоспециализированные функции, а их метаболическая активность координируется с помощью гормональных и нервных механизмов. Бактериям, наоборот, приходится быстро приспосабливаться к изменяющимся внешним условиям, которые они вообще не могут или могут очень мало изменять. [c.75]

Выяснение принципов, лежаших в основе образования специфической формы каждого организма и его частей, — наиболее трудная и еше мало изученная проблема биологии. Для ее решения применительно к многоклеточным организмам необходимо прежде всего понять, каким образом клетки, ткани и органы взаимодействуют между собой в ходе онтогенеза. В гл. 2 отмечалось, что межклеточные системы регуляции у растений включают в себя гормональные, электрические и трофические факторы, которые оказывают влияние на генетическую, мембранную и метаболическую регуляторные системы в каждой клетке. Для процессов эмбриогенеза и регенерации, в основе которых лежат одни и те же принципы, наиболее важны последовательная индукция определенных генетических программ и морфофизиологическая ориентация в пространстве. Запуск генетических программ осушествляется специфическими химическими и физико-химическими факторами, а ориентация в пространстве создается полярностью, в основе которой лежат прежде всего мембранные процессы. Клетки постоянно получают сигналы из внешней и внутренней среды (тестируют свое положение и состояние). В соответствии с этим корректируются их функциональная активность, считка генетической информации и векторы поляризации. Такая корректировка получила название эффекта положения . [c.357]

В монографии рассматриваются механизмы влияния факторов внешней среды (содержание кислорода и углекислоты, влажность, температура, давление) и изменения состава внутренней среды на процессы обмена веществ, обусловливающие адаптащш живых организмов к этим воздействиям. В основе биохимической адаптации лежит изменение типов макромолекул, входящих в состав живых систем, их количества и строения или регуляции их функций, С этих позиций обсуждаются проблемы гомеостаза и физиологической адаптации. На примере строения и функционирования гемоглобина рассматривается адаптация в онтогенезе. Приведены также данные о механизмах межвидовых различий адаптации. [c.4]

С позиций комплексного подхода растительный организм представляет собой открытую,неравновесную, саморегулирующуюся и самораз-вивающуюся систему, способную к самовоспроизведению. Его целостность обеспечивается генетической детерминацией и функционированием гормональной, трофической, электрофизиологической и других систем регуляции. Усиливая или ослабляя рост, развитие и другие процессы, эти системы во взаимодействии с факторами внешней среды и приемами агротехники определяют тип морфогенеза, структуру, продуктивность, качество и адаптацию растений. [c.374]

Слассификация механизмов внутриклеточной регуляции. Механизмы регуляции, замедляющие или ускоряющие реакции отдельных путей обмена веществ, связаны с переключением процесса обмена с одного пути на другой. Регулирующие факторы могут быть различными промежуточные продукты, образующиеся в обмене веществ неорганические и органические вещества, поступающие с пищей факторы внешней среды гормоны. [c.385]

Немаловажное значение в регуляции обмена жиров принадлежит факторам внешней среды — веществам, поступающим в организм с пищей. Общеизвестен факт обильного отложешгя жира, ожирения организма, при избыточном потреблении пищи, особенно пищи, богатой жирами и углеводами. Наличие в пище фосфатидов или веществ, входящих в их состав (холина, инозитола), а также метионина, метильные группы которого используются для синтеза холина, создают условия для нормального потребления жиров в печени, предохраняет от накопления в ней жиров, от образования жировой печени . [c.330]

Представления о физико-химическом механизме кислородного эффекта наиболее тщательно разработаны в связи с исследованиями, проводящимися на молекулярном уровне. Полученные выводы часто используются авторами для объяснения механизма кислородного эффекта на клеточном и организменном уровнях. Но с усложнением организации системы появляются новые факторы, активно влияющие на чисто физико-химические процессы. Так, многие радиобиологи, анализируя кривую Грэя, приходили к ошибочному выводу о непосредственной зависимости между содержанием кислорода в среде (например, в атмосфере воздуха) и радиочувствительностью биологических объектов. Предполагалось, что кислород беспрепятственно дифундирует в клетку и его концентрация в ней равна содержанию кислорода в окружающей среде. Однако в настоящее время хорошо известно, что любой животной клетке присущ градиент кислорода и его стационарное состояние в клетках и тканях существенно отличается от содержания кислорода во внешней среде. Содержание кислорода в клетках может сильно варьировать от густоты клеточных суспензий известна также роль биомембран в регуляции транспорта кислорода кроме того, концентрация кислорода определяется не только его поступлением, но и потреблением в клетках. При изучении гипоксии у млекопитающих необходимо изучать также комплекс факторов, определяющих уровень кислорода в клетках, объем и скорость кровотока, артериально-венозную разницу, температуру тела, кровоснабжение разных органов, характер потребления кислорода и т. д. [c.263]

Представление о гомеостатической регуляции внутренней среды было введено Клодом Бернаром в конце XIX в. Эта способность животного поддерживать постоянным состав внутриклеточной среды означает, что все необходимые ферментативные реакции протекают со скоростями, соответствующими изменениям внутренней среды организма и его окружения. Клетку или организм можно считать больными, если они неадекватно реагируют на внутреннее или внешнее воздействие. Чтобы понять механизмы гомеостаза нормальных клеток и выяснить молекулярные основы различных заболеваний, важно представить, от каких факторов зависят скорости ферментативных реакций. [c.98]

Большинство живых организмов имеют хорошо выраженные гомеостатические свойства по отношению к основным, определяющим факторам внешней среды. Однако имеется и множество форм, не обладающих хорошим гомеостазом вообще. Так, в отнощении теплового режима говорят о гомойотермных и пойкилотермных животных в зависимости от того, насколько хорошо выражен у них эффект постоянства температуры. Аналогично, регуляция водного обмена н осмотического баланса у животных, обитающих в воде, проходит практически все градации — от пойкилоосмотического типа животных до гомойоосмоти-ческого (см. рис. 2.1,6). [c.48]

Регуляция пола у раздельнополых растений контролируется фитохромной системой и связана с содержанием и активностью фитогормонов. Действие факторов внешней средь, в значительной степени осуществляется через изменение гормонального обмена. Исследования влияния фитогормонов и ретардантов на сексуализацию дают основание для достаточно определенных выводов о роли гиббереллинов как гормонов, усиливающих маскулинизацию (мужскую сексуализацию), и о роли цитокининов, а также ауксина и этилена как фитогормонов, усиливающих феминизацию (женскую сексуализацию) растений. [c.376]

Обмен веществ, включая обмен белков и азотистых веществ, у человека и у высших животных, регулируется центральной нервной системой и особенно высшими ее отделами — корой больших полушарий головного мозга и подкорковыми центрами головного мозга. Регуляторные функции факторов внешней среды (витаминов) и внутренней среды (гормонов) подчинены регу-лятор1юй функции высшей нервной системы и вместе с нею составляют единую систему регуляции обмена веществ и координации многообразных функций организма. [c.434]

Учитывая значение открывания и закрывания устьиц в жизни растения, не следует удивляться тому, что движения устьиц регулируются не только водоснабжением растений, но также и некоторыми другими факторами внешней среды. У многих растений, например, открывание устьиц зависит в первую очередь от содержания СОг в воздухе, заполняющем подустьичную воздушную полость. Если концентрация СОг падает там ниже 0,03%, т. е. ниже уровня, нормального для атмосферного воздуха, то тургор замыкающих клеток увеличивается и устьица открываются. Обычно к такому результату приводит освещение замыкающих клеток, стимулирующее в них фотосинтетическую активность, вследствие которой снижается содержаниа СОг в прилежащих заполненных воздухом полостях. Открывание устьиц можно вызвать также искусственно, удаляя СОг из воздуха, а закрывание —повышением концентрации СОг в воздухе. Эта регуляция устьичных движений СОг позволяет понять, почему устьица обычно открыты днем и закрыты ночью. [c.190]

Совершенно ясно, что транспорт и распределение ростовых веществ в растении должны играть решающую роль п осуществлении пространственной координации роста и развития. Поэтому так много внимания было уделено выяснению 1) мест биосинтеза гормонов, 2) способа их передвижсш1я и раснределспия и 3) влияния различных факторов внешней среды, таких, как освещение или гравитация, на содержание и распределение гормонов в растении. Поэтому мы сначала рассмотрим некоторые из этих проблем, а затем перейдем к другим аспектам гормональной регуляции и координации развития. Последние главы будут посвящены возможной роли фитогормоиов во Брсмешюй координации ростового ответа па такие факторы внешпей среды, как длина светового дня и температура. [c.164]

Растительному организму присущи концентрационные, энергетические, протонные градиенты и механизмы регуляции обмена веществ и их адаптации к внешним факторам как необходимые условия существования живой системы. Характерной особенностью целостности растительного организма является саморегуляция, саморазвитие и самовосироизведеиие иа основе внутренних процессов взаимодействия различных частей и активного взаимодействия с внешне средой. [c.101]

Рассматривая физиологию развития, мы снова сталкиваемся с возможностью двух подходов. С одной стороны, довольно много знаний накоплено в области внутренней регуляции роста и диффереицировки с помощью гормонов, а с другой — четко показано, что для смены некоторых основных фаз жизненного цикла растения очень важны такие факторы внешней среды, как длина дня и температура. Правда, имеется немало данных, свидетельствующих о том, что внешняя среда часто влияет через изменение содержания и распределения гормоио В внутри растения. [c.10]

Установление автономного и индуцированного механизмов регуляции цветепия способствовало развитию концепции флоригеиа и прибавило к его определению как бикомпонеитного комплекса гормонов цветения новое представление о комплементарности, слагающейся из сочетания гормонов, возникающих в онтогенезе в разных органах в листьях в результате благоприятного фото-периодического воздействия или других факторов внешней среды и гормонов, генетически свойственных различным биотипам растеиий, образующихся во всех органах, в том числе и в апикальной меристеме стебля. [c.305]

Из сложной иерарлпческой и )ироды регуляции обмена веществ вытекает ряд важных следствий, касающихся взаимодействий между различными факторами среды и биохимией организма. Во-первых, изменение во внешней среде. может влиять на одно или несколько событий в иерархии уровней метаболической регуляции. Таким образом, в метаболических механизмах клетки есть несколько уязвимых мест. [c.26]

Одновременное и комплексное изучение индуцированной и автономной регуляции цветеиия сейчас особенно необходимо в связи с этими последними достижениями биологической науки индуцированной регуляции — потому что гормоны являются индукторами, влияющими на определенные звенья наследственного механизма, автономной регуляции — потому что эти звенья как раз и определяют тот или иной ход работы наследственного механизма. В этой связи можно допустить аналогию, которая, не имея силы прямого аргумента, помогает нам яснее представить себе картину взаимоотношения факторов внешпей среды, гормональных эффекторов и факторов генетических как на нианино ири полном наборе клавиатуры искусные руки пианиста приводят в движение определенные клавиши и их сочетания и рождается и звучит красивая мелодия, так и в геноме растении внешние факторы, а затем и внутренние гормональные эффекторы приводят в действие определенные гены и их сочетания, п растения ведут свою жизненную симфонию. [c.496]

Таким образом, суть активной регуляции в физиологических системах можно кратко сформулировать следующим образом. Целью первого уровня, которая достигается при функционировании механизмов активной регуляции, как и механизмов регуляции вообще, является поддержание стационарного состояния сйСтём т. е. обеспечение равенства темпов потоков (сначала независимых и зависимых, затем — среди зависимых — первичных и вторичных, рис. 7.2). В этом см .1сле цели активных и пассивных механизмов регуляции совпадают. Однако активные механизмы регуляции обладают по сравнению с пассивными лучшими регуляционными характеристиками большими коэффициентами усиления, большим быстродействием. Поэтому достигается и цель второго уровня при действии внешних возмущений активные механизмы в основном принимают нагрузку на себя, а на долю пассивных регуляторов остается лишь незначительная часть нагрузки, и они оказываются нечувствительными к возмущающим факторам. Что касается переменных состояния, входящих в цепи активной регуляции, то их высокая чувствительность следует и из общих соображений — см. формулу (7.17). [c.237]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология