Динамика и регуляция

Методы исследования в биофизике сложных систем специфичны. Сегодня они состоят в экспериментальном и теоретическом моделировании, в разработке адекватного математического аппарата, позволяющего интерпретировать сложные явления регуляции, и т. д. Сложная биологическая система изучается в ее динамике, во взаимоотношениях с окружающей средой. Такая система существует, сохраняя неравновесное стационарное состояние или необратимо изменяясь. Надо думать, что исследование периодических процессов, изучение биологических часов может очень помочь пониманию внутренних связей в сложной системе. Считая некое радиоэлектронное устройство черным ящиком, мы испытываем его в различных колебательных режимах и в результате раскрываем его внутреннюю структуру. [c.50]

Настоящая книга является итогом 12-летних исследований фитогормонов и природных ингибиторов, проведенных научным сотрудником лаборатории роста и развития В. И. Кефели в Институте физиологии растений имени К. А. Тимирязева Академии наук СССР в период 1961 — 1972 годов совместно с сотрудниками этой лаборатории и некоторых других научно-исследовательских учреждений. К началу этих исследований уже были установлены основные закономерности биосинтеза и физиологического действия фитогормонов, гормональной регуляции разнообразных ростовых процессов, разработаны методы их определения и выяснена динамика фитогормонов в разные периоды и при различных формах роста. Вместе с тем изучение ингибиторов роста находилось еще на первоначальном этапе своего развития. [c.5]

В 1954 г. он возглавил биохимический факультет в Оксфорде. После ухода с этого поста в 1967 г. Кребс вновь целиком посвятил себя исследовательской работе на медицинском факультете в Оксфорде. Он занялся изучением динамики и регуляции метаболизма и работал здесь очень активно вместе с несколькими сотрудниками вплоть до своей смерти в ноябре 1981 г. Кребс часто выступал с лекциями в университетах всего мира, и лекции его пользовались большой популярностью. Открытие цикла лимонной кислоты считается одним из важнейших в истории биохимии метаболизма. [c.485]

В данном случае налицо принцип отрицательной обратной связи, как, например, при поддерживании температуры в помещении с помощью терморегулятора. Температура — это регулируемая величина, и на ее изменения под внешними воздействиями (помехи) реагирует механизм, который по мере надобности включает обогрев или охлаждение. Благодаря этому быстро достигается величина заданной температуры (регулируемая переменная). Следовательно, подъем или снижение температуры под влиянием извне связаны чем-то, что направляет отклонения к норме (отрицательная обратная связь). Помещение и терморегулятор образуют замкнутую систему, так называемую систему регулирования. Приведенные здесь понятия из области кибернетики помогают в оценке сложных процессов регуляции динамики популяций 502]. [c.23]

Вместе с тем именно в области изучения механизмов регуляции существенно неравновесных процессов клеточного метаболизма были получены важные результаты на основе математического моделирования (см. гл. 1-1У). Описание динамики биологических процессов с помощью дифференциальных уравнений основано на том, что в сущности эти процессы подчиняются законам химической кинетики (см. гл. I). Это означает, что эволюция системы, установление и свойства ее стационарных состояний определяются не статистическими закономерностями, а прежде всего кинетическим характером взаимодействия составных элементов. [c.145]

После того как было обнаружено, что растительные гормоны действуют как агенты, контролирующие рост и развитие, естественно, были сделаны попытки использовать эти соединения в сельском хозяйстве и садоводстве в качестве регуляторов роста растений. В этом разделе мы обсудим применение природных и искусственно синтезированных веществ для регулирования динамики роста той или иной культуры. Пестициды и гербициды будут рассмотрены в следующей главе. Во многих случаях надежды, возлагавшиеся ранее на значительное повышение урожая с помощью гормонов, не сбылись, так как гормоны обычно не усиливают фотосинтеза, который в конечном счете и является основой урожайности культуры. Кроме того, применение природных гормонов часто сопровождается разрушением их избыточных количеств в результате адаптивного метаболизма растения. Однако целый ряд химических соединений, полезных для регуляции роста растений, применяется уже в течение многих лет. Большинство из них структурно сходны с природными гормонами, но не идентичны им, поэтому они не сразу [c.439]

Концепции конформации и динамики, развитые в части I, в особенности аспекты, касающиеся специфичности и каталитической мощности ферментов, регуляции их каталитической активности и образования компартментов (обособленных участков, отсеков) мембранами позволяют нам теперь обратиться к двум главным вопросам биохимии [c.6]

В итоге проведенных исследований выясняется объективная необходимость усиления направленного совершенствования произвольной импульсации в процессе двигательной адаптации при занятиях борьбой самбо. В целом характеристика динамики тремора у высококвалифицированных самбистов в соревновательных условиях позволяет объективно судить об уровне совершенства волевого механизма регуляции моторики. [c.91]

Изучение динамики безусловных рефлексов в процессе многократных предъявлений раздражителя позволило представить рефлекторные механизмы регуляции сенсорных процессов в анализаторном приборе как осуществляемые благодаря образованию условных ориентировочных, адаптационных и оборонительных рефлексов. Так, изменение чувствительности сенсорного процес- [c.116]

В геноме SV40 закодировано шесть белков. На ранней стадии образуются два белка, так называемые большой (Т) и малый (Л антиген ны. Затем — после начала репликации вирусной ДНК — идет синтез главным образом трех структурных белков вариона (VPI, VP2 и VP3). Функция и динамика синтеза шестого белка — агнопро-теина—изучены недостаточно. Регуляция экспрессии вирусного генома осуществляется прежде всего на уровне транскрипции. Так, вскоре после инфекции в зараженных клетках начинают накапли- [c.299]

Естественно, что помимо субгеномных (+)РНК одним из продуктов репликации / транскрипции должны быть и полноразмерные (геномные) (+)РНК, которые, во-первых, направляют синтез белков, закодированных в 5 -концевом районе генома, а во-вторых, включаются в дочерние вирусные частицы. Полноразмерные (-Н)РНК считываются с такой же (—)матрицы, как и субгеномные мРНК- Динамика образования различных видов вирус-специфических РНК различна синтез (—)РНК более характерен для ранних стадий инфекционного цикла, а синтез (+)РНК — для поздних обнаруживаются и различия в динамике синтеза субгеномных и полноразмерных (+)РНК. Известно, что в этой регуляции принимают участие вирус-специфические белки, но конкретные их функции пока не выяснены, если не считать, что некоторые из них входят в состав РНК-зависимой РНК-полимеразы. [c.323]

Хотя здесь речь шла о мышечных фосфорилазах, основные принципы действия этого фермента относятся и к печеночной фосфорилазе. Последняя также существует в двух формах — активной и малоактивной и их взаимопревращениями регулируется фосфоролиз в печени. Однако печеночная фосфорилаза отличается от мышечной как по строению, так и механизму регуляции, что вполне понятно исходя из различий динамики обмена гликогена в мышцах и печени. Новые интересные данные о печеночной фосфор илазе были получены в последние годы Ливановой [189]. [c.201]

В ферментных системах в большинстве случаев первой фермент цепи является скоростьопределяющим (Ньюсхолм, Старт, 1977). Очевидно, что инактивация (или активация) лимитирующего фермента может играть ключевую роль с точки зрения регуляции системы в целом. В некоторых случаях инактивационный процесс имеет ярко выраженный регуляторный характер. Рассмотрим кинетические закономерности в такого рода системах на примере ферментной системы синтеза простагландинов. Выще обсуждались эффекты инактивации эндопероксидпростагландинсинтета-зы в процессе реакции. Интересно выяснить, как процесс инактивации сказывается на динамике накопления и расхода простагландинов — сильных физиологически активных соединений, регуляторов многих процессов в животных клетках. [c.138]

На рис. 62 прослежено влияние процесса инактивации первого фермента на динамику образования и расхода РОЕг. На этом же рисунке приведены теоретические кривые для процессов в отсутствие инактивации ( = 0) и серия кривых с последовательным увеличением константы скорости инактивации фермента. Видно, что отсутствие процесса инактивации приводит к исключительно высокой концентрации сильнодействующего физиологически активного соединения, при этом в рамках предпосылок используемой модели его концентрация достигает стационарного состояния и не меняется во времени. Очевидно, что это может вызвать весьма глубокие физиологические эффекты. Можно думать, что для регуляции этих эффектов система обеспечила себя защитным механизмом, связанным с инактивацией первого фермента синтеза простагландинов. [c.141]

Представлен краткий обзор последних литературных данных, характеризующих сдвиги обмена веществ в головном мозгу во время спа. Подчеркнуто, что сон — активный процесс, связанный с усилением определенных сторон метаболизма в ЦНС, особенно при парадоксальной фазе сна. Отмечено, что, по-видимому, потребность во снс в нейрохимическом отношении не связана непосредственно с нарушениями биоэнергетики ЦНС при длительном бодрствовании. Изложены результаты собственных исследований автора и его сотрудников в области изучения некоторых сторон метаболизма белков и РНК в головном мозгу (крыс) при естественном сне, лишении его парадоксальной фазы, полной бессоннице, вызванной фенамином, а также во время сна и при лишении его парадоксальной фазы на фоне нарушений метаболизма медиаторов (серотонина и катехоламинов), участвующих в регуляции динамики циклов сна, под влиянием резерпина и ниаламида. В частности, ряд этих работ был выполнен цитоспектрофотометрически на уровне отдельных нейронов и их глиальных клеток-сателлитов супраоптического и красного ядер головного мозга. Высказано предположение, что одной из-важнейших нейрохимических функций сна должно быть осуществление специфических пластических репарационных процессов, тесно связанных прежде всего с метаболизмом белков и РНК. Илл. — 5, библ. — 61 пазв. [c.210]

В их совершенстве легко убедиться, рассмотрев даже простую схему гликолиза или брожения (176 (т. е. схему, не учитывающую своеобразия кинетического поведения системы, динамики взаимной регуляции отдельных этапов и т. п.). Ясно, что осуществление таких процессов, как брожение или гликолиз, требует решения в процессе эволюции ряда сложных задач. Главная задача — обеспечение возможно быстрого, однозначного и строго последовательного превращения веществ. Строгий порядок, точное выдерживание последовательности стадий в многоэтапных превращениях достигаются посредством строгой специфичности ферментов к своим субстратам. Из множества броунирую-щих в среде молекул фермент выбирает молекулу своего субстрата. Поэтому эволюция первичных гетеротрофов в основном состояла в совершенствовании специфичности ферментов. Итак, длительное, сотни миллионов лет сохраняемое, существование [c.136]

Итак, проведенная дифференциация факторов динамики численности и стратегий воспроизводства популяций фитофагов приобретает руководящую роль в определении общих (намеренно акцентируемых здесь) подходов к защите сельскохозяйственных культур от вредителей, особенно при индустриальных технологиях их возделывания. Выделенные элементы г-стратегии ориентируют защитные мероприятия на регуляцию численности популяций посредством усиления неспецифических факторов смертности против плодовитых, но малозащищенных г-стратиотов. Неспецифичность такого рода воздействий проявляется в однозначности результата — гибели членов популяции вне зависимости от вызывающих ее причин. Между тем выделенные элементы /(Г-стратегии ориентируют на регулирующие влияния через посредство специфичных факторов рождаемости при учете важнейшей роли вторичных соединений и метаболитов растений. Ведь именно рождаемость как слабое звено стратегии воспроизводства хорошо защищенных, но малоплодовитых -стратиотов предполагает регуляцию их численности с помощью специфичных по своей природе новых средств защиты растений и селекции сортов на устойчивость. Специфичность гормонов и феромонов привлеченного партнера по воспроизводству или же избранного кормового растения определяет реализацию рождаемости и ее уровень. [c.114]

В трехтомном нзланин, написанном учеными США, на самом современном уровне изложены основные прел-ставлення о биологических макромолекулах и методах исследования их структуры и функций. В третьем томе приведены материалы по термодинамике и кинетике аэаимодействня биополимеров друг с другом и с низкомолекулярными лигандами, основам ферментативного катализа, регуляции биологической активности биополимеров, кои-формационным превращениям нуклеиновых кислот и белков, а также по динамике мембранных структур. Кинга написана ясно и четко, на очень высоком научном уровне. [c.4]

Клетку можно представить как систему взаимосвязанных мембран, так как имеются небезосновательные предположения, что наружная мембрана клетки, эндоплазматический ретикулум, митохондриальная, лизосомная, ядернея мембраны и аппарат Гольджи тесно связаны между собой. Одна из функций наружной клеточной мембраны — регуляция обмена веществ между внутриклеточным пространством и внешней средой. Тем не менее еще мало известно о динамике и функции клеточных мембран или о деталях той регулирующей роли, которую они могут играть. Описано несколько случаев, когда облучение влияло на внешние клеточные мембраны. Например, облучение в дозах в диапазоне несколько десятков грей вызывает уменьшение проводимости нервного импульса в изолированных периферических нервах взрослых животных. Как известно, передача нервного импульса — результат избирательной диффузии ионов натрия и калия через мембрану аксона. Такие изменения электрической активности нервов, вызванные облучением, указывают на увеличение у аксона пассивной проницаемости для ионов. Изменения поведения и функции центральной нервной системы взрослых животных обнаруживаются после облучения в такой низкой дозе, как 0,5 Гр. Неизвестно, являются ли эти эффекты результатом первичных радиационных повреждений нервной ткани или же они обусловлены косвенным эффектом токсинов, освобождающихся из других поврежденных облучением тканей органов и систем. [c.44]

V Для моделей второй группы основное внимание уделяется темпам процессов в системе — скоростям обменных реакций на клеточном уровне, потокам и их скоростям — на уровне организма и его систем, динамике изменения численности популяций — на надорганизменном уровне [349]. В качестве цели, обеспечиваемой механизмами регуляции в таких моделях, называется обеспечение стационарного режима, т. е. равенства темпов поступления и расходования составляющего систему вещества— первичных и вторичных темпов. Такое равенство может достигаться или при постоянных во времени значениях переменных или в среднем — в ходе колебательных процессов. Что касается переменных состояния, то при построении моделей получению каких-либо специфических свойств или характеристик переменных состояния часто не уделяется достаточного внимания. [c.206]

Оз + 4Н+/ 2Н2О Однако для изучения динамики процессов кислородного обмена в хлоропласте и их регуляции важно не только исследование действия коротких вспышек, но и изучение действия одиночного светового импульса, индуцирующего полный комплекс реакций образования молекулярного кислорода. В этом случае регистрация выделения кислорода хлоропластами в широком диапазоне времени позволит получить информацию о сравнительно медленных реакциях трансмембранного переноса кислорода из внутритилакоид-ного пространства в реакционную среду и о регуляции процессов кислородного обмена. [c.192]

Сообщества основаны на количественной регуляции одних видов другими. В данном случае внимание биоценолога, естественно, сконцентрировано иа межвидовых отношениях. Однако регуляция численности популяций — достаточно сложный процесс. Динамика численности зависит и от ценотических и от внутрипопуляционных отношений (Шилов, 1977 и др.). [c.228]

Так как все вышеперечисленные компоненты, а также деградирующие их ферменты секретируются фибробластами, то клетки на основе генетической программы и системы обратных связей могут синхронизировать синтез этих веществ и менять их в динамике роста и старения соединительной ткани. Таким образом, вероятно, и происходит регуляция химических особенностей, структуры и функции тканей в эмбриогенезе. При заживлении ран вследствие другого клеточного состава и быстрого темпа развития соединительной ткани такой 1 0ординиро-ванный во времени и пространстве синтез может н0 осуществляться, что приводит к образованию неспецифических рубцовофиброзных структур. [c.106]

Очевидно, что инактивация (или активация) лимитирующего фермента может играть ключевую роль с точки зрения регуляции системы в целом. В некоторых случаях инактивационный процесс имеет ярко выраженный регуляторный характер. Представляет интерес проанализировать, каково влияние процесса инактивации эндопероксидпростагландинсинтетазы на динамику образования и расхода простагландинов. Рассмотрим кинетическую модель процесса [c.269]

Пырина ИЛ. Многолетняя динамика хлорофилла и продуктивность растительного планктона Рыбинского водохранилища // Экологические аспекты регуляции роста и продуктивности растений. Ярославль Яросл. гос. техн. ун-т, 1991. С. 253-259. [c.141]

В своих недавних работах, основьюаясь на результатах собственных исследований и современньк данных нейрофизиологии и нейропсихологии, П.В.Симонов (1987, 1993, 1997) при-щел к заключен]лю, что взаимодействие передних отделов фронтальной коры, гиппокампа, миндалины и гипоталамуса необходимо и достаточно для организации поведения в системе координат потребность — вероятность ее удовлетворения с вовлечением механизмов, реализующих регуляторные функции эмоций. По его мнению, все остальные образования мозга играют исполнительную или вспомогательную роль, будь то сенсорные системы, механизмы построения движений, системы регуляции уровня бодрствования и вегетативных функций. В целом динамика взаимодействия информационной (передние отделы неокортекса и гиппокамп) и мотивационной (миндалина и гипоталамус) систем в соответствие с представлениями П.В.Симонова выглядит следующем образом. Внутренние (метаболизм) или внещние (боль, запах и т.д.) побуждающие безусловные стимулы активируют мотивационные структуры гипоталамуса, который в свою очередь активирует гиппокамп и передние отделы новой коры. Благодаря гиппокампу щирокий круг внещних стимулов усиливает доминантное сотояние. В случае совпадения этих стимулов с действием подкрепляющих безусловных раздражителей гиппокамп оказывается первым местом встречи сочетаемых афферентаций. При сформированном поведенческом акте в результате совместной деятельности гиппокампа и фронтальной коры отбираются те внещние стимулы или их энграммы, которые ранее сопровождались удовлетворением данной потребности. Посредством сопоставления мотивационного возбуждения с наличными стимулами и энграммами, извлеченными из памяти, в мин- [c.76]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология