Гормоны эволюция

Рассмотрен подход к решению обратной структурной задачи, основанный на физической конформационной теории природных пептидов и белков, прежде всего оценке особой роли ближних взаимодействий в их структурной организации и использовании классификации пептидных структур на шейпы, формы и конформации. Показано, что можно добиться целенаправленного и контролируемого изменения структуры пептида за счет ближних взаимодействий простыми средствами, выработанными в процессе эволюции органического мира. Изложенный в книге подход к решению обратной задачи позволяет заранее, еще до синтеза и биологических испытаний целенаправленно конструировать модели искусственных аналогов, пространственные структуры которых отвечают низкоэнергетическим и физиологически активным конформационным состояниям природного пептида. Возможности теоретического моделирования искусственных аналогов продемонстрированы на конкретных примерах. Полученные результаты подтверждают необходимость его использования в изучении молекулярных механизмов функционирования пептидных гормонов, катализа ферментов, взаимодействий антител с антигенами и т.п. (см. гл. 17). [c.590]

Несопряженное дыхание (свободное окисление) выполняет важные биологические функции. Оно обеспечивает поддержание температуры тела на более высоком уровне, чем температура окружающей среды. В процессе эволюции у гомойотермных животных и человека сформировались специальные ткани (бурый жир), функцией которых является поддержание постоянной высокой температуры тела за счет регулируемого разобщения окисления и фосфорилирования в митохондриальной дыхательной цепи. Процесс разобщения контролируется гормонами. [c.313]

Для координации тканевых ответов на изменения условий внешней и внутренней среды необходимы механизмы межклеточной коммуникации. В ходе эволюции сформировались две основные системы, выполняющие эту функцию нервная, которую обычно рассматривают как систему проведения сигналов, обладающую жесткой структурой, и эндокринная, использующая в качестве мобильных посредников разнообразные гормоны, которые секретируются специфическими железами и затем транспортируются, воздействуя на прилежащие или удаленные ткани. [c.147]

Важная проблема дифференцировки состоит в том, как клетка того или иного типа решает , какие именно рецепторы должны быть на поверхности ее мембраны. Существенную роль в эмбриональном развитии играют гормоны. В целом высшие эукариоты, включая человека, нуждаются в гораздо более тонких механизмах регуляции экспрессии генов, чем микроорганизмы. Однако, исходя из принципов эволюционной генетики, можно предположить, что основные принципы регуляции экспрессии и дифференцировки должны иметь сходство. В ходе эволюции происходила многоэтапная адаптация ко все более сложной обстановке, которая требовала изощренной регуляции. Поэтому логично было бы исследовать различные биологические системы, опираясь на выводы теории эволюции и при переходе к более сложным системам соответственно усложнять интерпретации и модели. [c.130]

Типы желез. Как уже говорилось, есть два основных класса желез. Железы внутренней секреции (эндокринные) вырабатывают гормоны, которые попадают в кровяное русло и могут воздействовать на отдаленные клетки и органы тела. Некоторые из этих желез состоят из видоизмененных нервных клеток, обладающих не только обычными чертами нейронов (синаптическая передача, генерация нервных импульсов), но и способностью выделять гормоны. Такие клетки называют по-разному — нейросекреторными или нейроэндокринными клетками. Вероятно, они возникли на очень ранней стадии эволюции животного мира. Например, в нервной сети гидры некоторые клетки содержат крупные нейросекреторные гранулы. Как полагают, эти гранулы содержат гормоны, которые выделяются в период роста, почкования и регенерации и служат для активации и регулиро- [c.10]

Первичный океан содержал преимущественно К+ и Mg +, и потому появившиеся в ходе эволюции белки функционируют наилучшим образом именно в такой среде. Со временем состав морской воды изменился так, что преобладающими ионами стали Ка+ и Са +. В результате для обеспечения условий функционирования внутриклеточных белков потребовался механизм ограничения концентрации Ка+ и Са + в клетках при сохранении К+ и Mg +. Таким механизмом стали связанные с мембраной натриевый и кальциевый насосы, способные поддерживать высокий (1000-кратный в случае Са +) градиент концентрации иона между цитозолем и внеклеточной жидкостью. У современных многоклеточных организмов Na+ и Са +—это основные ионы внеклеточной среды. Гормоны и другие биологически активные вещества вызывают быстрые кратковременные изменения тока ионов кальция через плазматическую мембрану клетки и от одного внутриклеточного компартмента к другому. В итоге ионы кальция служат внутриклеточным медиатором, воздействующим на разнообразные обменные процессы (см. гл. 44). [c.194]

Таким образом, сопряженность эволюции с вырабатывающими разного рода противодействия растениями — важный фактор динамики численности популяций фитофагов, опосредуемый такими элементами их структуры, как полиморфизм, проявляющийся в выборе ее членами разных стратегий воспроизводства. Значение данной констатации тем более определенно, что многие насекомые используют в качестве собственных гормонов и феромонов заимствуемые из растений стероиды и другие соединения. [c.114]

Хорошо известно, что мутации, происходившие в процессе эволюции, обусловили индивидуальность разных видов растений и животных. Эволюция - это процесс постепенного изменения, в результате которого появляются новые виды, лучше приспособленные к условиям окружающей среды, чем их предки. При помощи процесса спонтанных мутаций виды способны адаптироваться к изменениям окружающей среды. Неспособность к адаптации приводит к вымиранию вида и замене его другим, более приспособленным. Спонтанные или естественно возникающие мутации являются важнейшими движущими силами эволюционного процесса. Причины этих мутаций еще изучены не до конца, хотя известно, что химические вещества, включая половые гормоны, УФ- и ионизирующее излучение, а также высокая температура могут повышать частоту возникновения мутаций у растений и животных. Относительный вклад этих факторов в возникновение спонтанных мутаций пока неизвестен. [c.100]

Наряду с совершенно очевидными медленными изменениями возможны и быстрые изменения. Это объясняется тем, что многие резкие структурные и функциональные изменения совершаются без участия структурных генов они определяются изменениями в регуляторной ДНК и даже внешними факторами, влияющими на Секрецию гормонов (см. гл. 21). Структурные гены, по-видимому, играют в эволюции скромную роль по сравнению с ролью нуклеотидных последовательностей регуляторных ДНК. [c.298]

НЫ изменяют предпочтение к соленой или пресной воде у костистых рыб, строго регулируют процессы развития у земноводных, в особенности метаморфоз у лягушек. Таким образом, если у низших позвоночных основные функции этих гормонов связаны с процессами развития и с устойчивостью к солям, то у высших млекопитающих функции эти расширяются и организм приобретает новое физиологическое качество — способность к терморегуляции. Благодаря этому эволюционному изменению среда, в которой находились клетки позвоночных, приобрела новое свойство отныне ее температура могла колебаться лишь в очень узких пределах. Эволюционные последствия этого, кажется, не были до сих пор должным образом оценены. Дело в том, что фиксация температуры представляет собой совершенно новый фактор, ограничивающий эволюцию птиц и млекопитающих их клеточный метаболизм оказывается в плену у постоянной температуры. [c.183]

В настоящее время накоплен большой экспериментальный материал, показывающий возможность применения полисопряжен-ных полимеров в качестве ингибиторов в процессах термической, термоокислительной, фото- и радиационной деструкции мономеров и полимеров. Известны каталитические и фотосенсибилизирующие свойства таких полимеров [277], их применение в качестве органических полупроводников [278], электронообменников [279] и др, Полисопряженные системы играют большую роль в формировании и эволюции белков и нуклеиновых кислот, а также являются основой структуры коферментов, витаминов, гормонов [280. [c.284]

Молекула П. (мол. масса ок. 23 тыс.) представляет собой одну полипептидную цепь, построенную из 199 аминокислотных остатков и имеющую три дисульфидные связи. Установлена первичная структура П. человека и нескольких видов животных. Видовые различия в хим. строении П. немногочисленны. N-Концевое положение в полипептидной цепи П. у человека и ряда животных (напр., свинья, кит) занимает остаток лейцина, у др. животных (напр., овца, крупный рогатый скот)-остаток треонина. С-Концевым аминокислотным остатком в молекуле П. независимо от видовой принадлежности является остаток цистеина. Молекула П. обладает довольно устойчивой третичной структурой ок. 50% полипептидной цепи находится в виде а-спирали, По хим. строению, физ.-хим. и биол. св-вам П, сходен с гормоном роста (со.штотропином) и плацентарным. гак-тогеном. Считается, что эти трн регуляторных белка произошли в процессе эволюции в результате дупликации гена [c.99]

Молекула С. представляет собой одну полипептидную цепь, состоящую из 190-191 аминокислотных остатков (мол. м. ок. 22 тыс.). По хим. структуре, физ.-хим. и биол. св-вам С. сходен с пролактином и плацентарным лактогеном и поэтому объединяется с ними в одно семейство. Считается, что эти три гормона произошли в процессе эволюции из общего предшественника. [c.383]

Одной из удивительных особенностей живых организмов является их способность сохранять постоянство внутренней среды —гомеостаз —при помощи механизмов саморегуляции, в которых одно из главных мест принадлежит гормонам. У высших животных координированное протекание всех биологических процессов не только в целостном организме, но и в микропространстве отдельной клетки и даже в отдельном субклеточном образовании (митохондрии, микросомы) определяется нейрогуморальными механизмами, сложившимися в процессе эволюции. При помощи этих механизмов организм воспринимает разнообразные сигналы об изменениях в окружающей и внутренней средах и тонко регулирует интенсивность [c.248]

Функционирование многоклеточного организма, каким является высшее растение, есть результат взаимодействия ряда регуляторных систем, которые схематически могут быть расположены в следуюш,ей усложняюш,ейся последовательности регуляторы клетки (гена, хромосомы, ядра, цитоплазмы), ткани и, наконец, регуляторы целого организма. Эти своеобразные этажи регуляции представляют собой схему для изучения регуляторных систем в биологическом объекте. Согласованное функционирование регуляторных систем на всех этажах иерархической лестницы целого организма поддерживает его нормальную жизнедеятельность и обеспечивает его ответную реакцию на воздействие внешней среды. Регуляторные системы более высоких этажей организма представляют собой механизмы, эволюционно сформированные на основе систем управления низших этажей , однако у этих высоких этажей появляются и специфические, только им присущие особенности регуляции. Так, способность координации роста органов, регулируемая у целого растения с помощью комплекса фитогормонов, это та специфическая система, которая присуща главным образом только верхнему, организмен-ному уровню регуляции. При переходе от нижнего уровня к верхнему старые механизмы регуляции не исчезают, а совершенствуются, что приводит к возникновению качественно новых систем управления, одной из которых и является гормональный механизм, функционирующий в растении. Формирование таких специфических метаболитов, как гормоны, есть одно из звеньев эволюции регуляторных систем. [c.7]

Если учесть, что полисопряженные системы, по-видимому, играют большую роль в формировании и эволюции белков и нуклеиновых кислот , а также являются основой структуры ко-ферментов, витаминов, гормонов и т. п. , то станет очевидным большое значение развития синтеза и исследования веществ с развитой системой сопряжения для решения ряда проблем био- химпи, биофизики и особенно биологического моделирования. [c.7]

Точнотакже, как в пределах ткани координируется активность клеток, должна бьггь координирована работа органов их систем. За это отвечают гормоны и нервная система. Как мы увидим далее, появление в процессе эволюции более сложных тканей, органов и систем органов со- [c.74]

Брассиностероиды. Этот класс фитогормонов открыт сравнительно недавно и сейчас активно изучается. Особый интерес исследователей вызывал тот факт, что брассиностероиды до недавнего времени были единственными известными гормонами растений стероидной природы. Учитывая, что у насекомых и животных стероиды играют огромную роль в процессах гормональной регуляции, сведения о брассиностероидах могли бы быть очень важными для осмысления эволюции гормональных систем растительного и животного мира. [c.342]

В ходе эволюции растения выработали собственную систему защиты от патогенов и вредителей. Сигнальным и регуляторным центром этой системы является фитогормон этилен. Биосинтез этилена резко усиливается под действием повреждений, вызываемых вредителем или патогеном. Свойство автокатализа синтеза этилена приводит к тому, что концентрация этого фитогормона повышается не только в зоне поражения, но и во всем растении. При этом может наблюдаться и аллелопатический эффект этилена, обусловленный его способностью диффундировать из растения и разноситься ветром, увеличивая, вследствие автокатализа, уровень данного гормона в растениях, находящихся в зоне его распространения. [c.364]

А. Кальциевый гомеостаз. На центральную роль ПТГ в обмене кальция указывает следующее наблюдение в процессе эволюции этот гормон впервые появляется у животных, пытающихся адаптироваться к наземному существованию. В основе физиологического механизма поддержания баланса кальция лежат долгосрочные эффекты ПТГ, который регулирует всасывание кальция в кишечнике путем стимуляции образования кальцитриола. В случаях хронической недостаточности Са в пище его поступление путем всасывания в кишечнике оказывается неадекватным потребностям и тогда включается сложная регуляторная система, в которой тоже участвует ПТГ. При этом ПТГ восстанавливает нормальный уровень кальция во внеклеточной жидкости путем прямого воздействия на кости и почки и опое- [c.195]

Кто бы мог подумать, что столь простое химическое соединение может иметь важнейшее значение для роста, функционирования и эволюции растений Этилен (СН2=СНг) при обычных температурах находится в газообразном состоянии. Как правило, клеточную дифференцировку и эволюцию связывают с генами, поэтому немыслимо предположить, чтобы растительный гормон представлял собой простое газообразное вещество. Констатируя это противоречие, Уоринг и Филлипс С Уаге1п ,. РЬНИрз, 1978) пишут Этилен в роли гормона может показаться курьезом . И все же этилен — это просто газообразный гормон, образующийся у высших растений из аминокислоты Ь-метионина (считающегося его единственным природным биохимическим предшественником). Этилен регулирует процессы развития через механизмы, не связанные непосредственно с биосинтезом белков. По-видимому, он воздействует на пролиферацию клеток, изменяя перенос протонов. [c.93]

С ним произошли следующие превращения. 1. Внешняя функция, зрение (глаз), превратилась во внутреннюю (секреция гормона). 2. Функция, присущая мозгу, стала функцией, присущей железам. 3. Вместо фоторецепторной функции появилась регуляция светочувствительности кожи. При этом на обеих стадиях эволюции сохранялась реакция на свет — сначала npiH помощи внешнего, потом внутреннего органа. [c.183]

У растений развился совершенный механизм регуляции направления роста при помощи гормонов. В процессе эволюции многоклеточных растений происходила их дифференцировка на корни и стебли. Что представляют собой эти органы с точки зрения воздействия гравитации Корни —это структуры, которые растут в направлении центра гравитации, стебли же растут в противоположном направлении, т. е. они научились противодействовать силе тяжести. Каждое твердое тело, каждая частица испытывают воздействие гравитационных сил, которые притягивают их к центру Земли. Каким же образом растительные клетки преодолевают это воздействие и, более того, так эффективно освобождаются от него Ведь ствол секвойи (Sequoia washingtonia) может возвышаться над землей на 106 м, образуя на этой высоте листья и цветки. [c.239]

Важно понять, что эволюция, определяемая физико-хнмиче-скими свойствами фосфатных групп или оснований РНК и ДНК, может бьгть совершенно независимой от эволюции, обусловленной воздействием внешней среды на фенотип данного организма. Кроме того, возможно, что эволюция, обусловленная физико-химическими свойствами клеточных мембран, не связана непосредственно с физико-химическими свойствами гормонов, вырабатываемых в ответ на изменения, происходящие в среде. [c.312]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология