Функции распределения и биологические системы

Несомненно, что и биологические функции, и механические свойства полисахаридов и углеводсодержащих биополимеров в большой мере определяются конформацией макромолекулы и распределением в ней реакционноспособных групп. Все эти факторы зависят, в конечном счете, от первичной структуры полимера. Поэтому понимание факторов, определяющих специфичность биологической функции углеводсодержащих соединений и технические свойства полисахаридов, зависит в первую очередь от развития теоретических представлений о связи между строением, конформацией, реакционной способностью и физико-химическими свойствами полисахаридов и смешанных биополимеров, содержащих олиго- и полисахаридные цепи. Установление этих связей является предпосылкой для осуществления направленного синтеза соответствующих физиологически активных веществ и направленной модификации полисахаридов для получения материалов с заранее заданными свойствами. Поэтому исключительно важной задачей является разработка надежных методов установления первичной структуры полисахаридных цепей, требующих минимальной затраты времени и минимального количества материала. Не менее важны эффективные подходы к точной характеристике конформаций полисахаридной цепи в целом и отдельных ее участков, вплоть до моносахаридных звеньев. Очевидна также необходимость изучения реакционной способности полисахаридной цепи, ее отдельных звеньев и различных функциональных групп, что позволит понять механизм взаимодействия углеводсодержащих биополимеров с их партнерами в биологических системах (например, с антителами при иммунологических реакциях), наметить целесообразный путь модификации природного полимера для придания ему нужных свойств и т. д. [c.625]

Функции распределения и биологические системы [c.59]

В любой системе, взаимодействующей с внешней средой, функции распределения подвергаются возмущающим влияниям, причем биологические системы представляют в этом отношении столь своеобразную картину, что ее необходимо описать подробнее. Одним из общих приемов изучения действия внешней силы на систему является метод, в котором предполагают, что возмущающая сила имеет динамическую природу, представляют эту силу добавочным членом в гамильтониане системы (Явн) 23] [c.59]

Так как биологические системы неравновесны, то нельзя говорить о ситуации, в которой внешние силы вызывают возмущение, а столкновения ликвидируют последствия возмущения, возвращая функцию распределения к ее равновесному виду. [c.61]

Пусть возникшая совокупность частиц является динамической в том смысле, что на одном конце частицы идет распад (дезагрегация), а на другом — наращивание частицы. Так как поток обтекает частицы, т. е. существует некоторая конечная скорость потока относительно частицы, то, наблюдая динамическую структуру в системе координат, связанной с частицей, можно получить устойчивую систему частиц, правильно ориентированных в пространстве и постоянно возобновляемых. Если между частицами возникнут химические связи в поперечном направлении, что вполне возможно, так как стерические препятствия для соответствующей реакции минимальны, то структура приобретает жесткость, и функция распределения формально сохранится (по отношению к цепеобразным фрагментам системы) или изменится незначительно. Химические связи фиксируют то расположение, которое создано гидродинамическими условиями. После этого в известной мере отпадает надобность в потоке как средстве поддержания определенной функции распределения. Можно предположить, что сложные структуры биологических систем носят на себе некоторый отпечаток создавших их гидродинамических потоков. [c.84]

Динамические системы способны к стойкому изменению функций распределения за счет кодовой части воздействия. Поэтому будем рассматривать главным образом динамические системы. Необходимо подчеркнуть, что жизнь представлена только динамическими структурами и динамичность есть коренное свойство всего живого с точки зрения излагаемой здесь концепции эта особенность связана с ролью кодовых процессов в биологических системах. Мост между живым и неживым состоит из динамических организаций, в которых коды управляют параметрическими процессами. [c.93]

Соотношение между микроэлементами, а также между микро-и макроэлементами в организме животных строго определенное. Оно обусловливается видовыми и индивидуальными особенностями животного, его способностью приспособиться к среде и использовать потенциальные возможности организма в выработке регулирующих систем (депонирование, выделительная" и барьерная системы, функция распределения микроэлементов между органами и тканями, синтез биологически активных соединений). Сдвиги этого соотношения приводят к серьезным нарушениям физиологи- [c.451]

На рис. 9 приведена кривая распределения частоты появления различных значений рНопт Для ста различных ферментов согласно данным, приведенным в [3]. При построении кривой распределения соответствующие ферменты были расположены в группы с ДрН=0,4, а на оси ординат отложено число ферментов в соответствующих группах для значений pH 0,2. В общем случае трудно усмотреть какую-либо связь между положением оптимумов pH, типом каталитической реакции или свойствами субстратов. Поэтому кривая распределения (рис. 9) скорее отражает адаптацию белковых молекул к выполнению каталитических функций при различных pH. Большинство рассмотренных ферментов, свойства которых приведены на рис. 9, в биологических системах функционируют при значениях pH, близких к 7,4, чем, вероятно, и определился подбор кислотно-основных групп в активных центрах ферментов. [c.74]

Это значительно расширило, а во многих случаях коренным образом изменило наши представления о значении минеральных элементов для процессов обмена веш,еств, о роли клеточных мембран в поглощении, распределении и выделении веществ клеткой, о механизме накопления, преобразования и использования энергии биологическими системами и многих других жизненно важных функциях растения. [c.12]

В неоднородной системе (IV.2.4) распределение источников вещества задается уже точечными химическими членами /(с1, С2,..., с ), которые действуют постоянно, а не только в начальный момент времени. Это и означает, что мы имеем дело с активной распределенной системой. В зависимости от вида точечных функций /(с1, С2,..., с ) в активных кинетических средах наблюдаются различные АВП. Однако, лишь в некоторых важных для биологии случаях удается провести качественное исследование при самых общих предположениях. Так, была рассмотрена задача распространения концентрационной волны, которая встречается, например, в экологии при распространении вида. Такое же явление наблюдается в процессах передачи информации в биологических системах путем движения концентрационной волны. Здесь в начальный момент времени есть область го, где с = 1 и она отделена резкой границей, так что при всех г > Го концентрация с = 0. При i = О начинается распространение волны ненулевых концентраций в область г > Го-Здесь взаимодействуют два процесса диффузия (частиц, особей, вида) и точечные процессы /(с) (химические реакции, размножение особей). В каждой точке г куда путем диффузии пришла очередная порция вещества с, начинается размножение за счет действия активного источника вещества /(с). В зависимости от вида /(с) возможны разные режимы распространения волны. В частности, если /(с) равна нулю при с = 0ис=1и положительная в промежуточных точках, то распространение волны концентраций носит автоволновой характер (рис. 1У.З) [c.91]

В животных организмах калий необходим для нормальной ра боты мышечных клеток и нервной системы. Нормальный ритм ра боты организма, в частности ритм сокращения сердца, поддержи вается при определенном соотношении концентраций ионов калия и натрия. Оценивая роль ионов калия и натрия в развивающихся системах — клетках и организмах, — приходится констатировать, что не химическое сходство, казалось бы такое очевидное, а довольно тонкие различия между ионами стали основой для того распределения биохимических функций, которое необходимо для действия биологических систем связи и регулирования. [c.153]

Основной причиной биологической активности фосфорорганических соединений (ФОС) типа (К)2Р(0)Х, где X — электроотрицательная группировка, является их способность инактивировать холинэстеразу (ХЭ) и таким образом прекращать гидролиз ацетилхолина. В настоящее время это доказано в отношении действия ФОС на функции нервной системы как позвоночных животных, так и насекомых (инсектицидное действие) [1--4]. Веете факты, которые будто бы противоречили этой точке зрения, постепенно находят объяснение главным образом в раскрытии особенностей поведения ФОС в живом организме (проникание, распределение, расиад, активация, выведение и т. д.). [c.424]

При таком методе очистки искусственно устроенный песчаный слой выполняет функции биологического фильтра. Для этой цели должна предусматриваться хорошая вентиляция. Устраивается она так же, как и для системы водораспределительных дрен, путем подсоединения вентиляционных труб к концам трубопроводов эти вентиляционные трубы выводятся на поверхность. Вентиляция предусматривается как для распределительной, так и для расположенной под ней дренажной трубы. Очищенную от ила сточную воду лучше всего подавать в распределительный трубопровод из многокамерного септика через камеру распределения, к которой следует проложить минимум два трубопровода на определенном расстоянии друг от друга. Как и при укладке системы распределительных труб, длина отдельных ниток не должна превышать 30 м, чтобы сточная вода равномерно распределялась по всей длине труб. Расстояние между фильтрующими траншеями обычно принимается равным 2 м или немного больше. Поскольку применяемый для устройства фильтра песок обладает хорошей водопроницаемостью, что бы- [c.50]

Не участвуя в распределении кислорода, кровеносная система насекомых редуцировалась до спинного сосуда, но при этом сохранила исходные функции переноса продуктов пищеварения от стенок кишечника к метаболически активным тканям и поддержания гомеостаза, то есть постоянства внутренней среды организма и ее защиты от агрессивных воздействий агентов. Вместе с тем гемолимфа обеспечивает осмотическое и гидростатическое напряжение стенок тела, клеток и органов являясь средой для биохимических реакций, она транспортирует и биологически активные соединения от мест их синтеза ко всем тканям. [c.27]

Амперометрические сенсоры часто защищают специальной мембраной, избирательно проницаемой для представляющих интерес частиц. Мембрана служит для изоляции электрода от биологической жидкости и удержания в тонком слое реагентов, например ферментов, необходимых для системы детектирования. С помощью мембраны можно устранить влияние белков, адсорбирующихся на электроде, на аналитические характеристики последнего. Кроме того, мембрана имеет еще две важные, хотя и не всегда должным образом оцениваемые функции. Во-первых, распределение частиц на границе раздела мембрана/раствор может приводить либо к ослаблению, либо к усилению сигнала. Это явление наблюдается помимо зарядовых или молекулярно-ситовых эффектов. Во-вторых, наличие мембраны относительно большой толщины (50-1000 мкм) создает дополнительный диффузионный барьер. В случае слишком толстой мембраны время отклика сенсора может заметно возрасти (до 5-10 мин). Однако такая мембрана имеет и преимущества, поскольку сигнал сенсора не зависит от движения (перемешивания) анализируемого раствора (внешнедиффузионный член уравнения (11.1) становится много больше внутридиффузионного). [c.140]

Чувствительность биологических процессов к pH обусловлена целым рядом причин.. Ионы водорода могут выступать в качестве катализатора ряда процессов, быть реагентом или продуктом реакции. Кроме того, при изменении pH может измениться проницаемость клеточной мембраны, а следовательно, и распределение веществ или ионов по обе ее стороны. Подобно другим биологическим структурам, мембраны содержат способные к ионизации группы, и в зависимости от степени их ионизации меняется конформация, а значит и биологическая активность молекул, в которые эти группы входят. Это прежде всего касается белков, а следовательно, ферментов. В некоторых белках небольшое изменение pH окружающей среды вызывает проявление биологической активности. На примере гемоглобина, основной функцией которого является перенос кислорода от легких к тканям, можно видеть, что при активном тканевом дыхании незначительное понижение pH в тканях в результате образования углекислоты и ионов водорода облегчает высвобождение кислорода. Процесс высвобождения кислорода сопровождается связыванием протонов гемоглобином, что увеличивает буферную емкость системы. [c.19]

Большой и яркий материал в этом отношении представляют биологические системы (см. работу Хирона [50]). Пригожин [49] провел анализ и сопоставление феноменологических уравнений для случая классически простой системы, которая может рассматриваться как модель живой клетки. Он показал, что в этой системе может устанавливаться стационарное неравновесное распределение веш ества, кото-рое определяется скоростью метаболической реакции внутри клетки. (В более обш ей форме этот вопрос рассмотрен недавно Барановским и Попплавским [51],) Пригожин рассматривает открытую систему, в которую из окружающей среды поступает компонент М. В системе он превращается в компонент который затем возвращается в окружающую среду. В систему поступает также компонент О, не участвующий ни в одной химической реакции он только связан с потоком компонента М за счет сил трения. ] 1ы не будем здесь повторять хода рассуждений Приго-жина, так как для разъяснения сути явления достаточно только исследовать функцию рассеяния для изотермических условий В нашем случае эту функцию можно представить в следующем виде [c.471]

Уравнение (И1, 8) и представляет ту функцию распределения, которая характерна для равновесного состояния системы. Обрапим внимание на то, что с точки зрения статистики наибольшей вероятностью обладают состояния, осуществляемые наибольшим числом способов. Именно этого и нет в биологических системах, где уникальность организации и почти полная невозможность произвольного варьирования структуры (хотя бы ее энергия и оставалась неизменной) составляют типичную черту. [c.45]

Анизотропные распределения зарядов приводят к появлению у молекулы большого днпольного момента. Весьма вероятно, что определенные распределения зарядов играют важную биологическую роль, способствуя связыванию других больших или малых молекул или, возможно, приводя к предпочтительным ориентациям в сильных электрических полях, напрнмер полях, существующих между обеими сторонами некоторых мембран. Кулоновские взаимодействия яиляются самыми дальнодействуюшими из сил, которые участвуют в сильных взаимодействиях, преобладающих в биологических системах, и, вероятно, можно найти примеры того, как эти силы специфически используются для достижения определенных функциональных целей. В ряде случаев заряды обнаруживаются внутри белковой молекулы, при этом они неизменно оказываются на остатках, непосредственно участвующих в процессе катализа или выполняющих другие функции. [c.107]

Огромные успехи исследований механизмов кодирования наследственной информации и биосинтеза белка, ферментативного катализа и регулирования активности ферментов, действия антибиотиков и гормонов, всей той области изучения живого, которую принято называть молекулярной биологией, приучили всех к мысли о том, что в структурах молекул жизни положение буквально каждого атома строго обусловлено и подчинено выполнению предназначенных для этих молекул биологических функций. Именно в атом смысле принято обычно говорить о специфичности биополимеров, прочно ассоциировавшейся в сознании исследователей с однозначным соответствием между структурой и выполняемой функцией. При таком комплексе стр>т<турного детерминизма трудно было освоиться с представлением о специфичности полисахаридов, для многих из которых характерна статистичность структур, микрогетерогенность и, нередко, хаотичность распределения различных моносахаридных остатков по цепи. И, тем не менее, накапливающийся материал по сложному и высоко специализированному функционированию углевод ных полимеров в живых системах убеждает в том, что и в этой области возможен и необходим перевод функций- нальных свойств биополимеров на язык молекулярных структур, т. е. применим основной принцип молекулярной) [c.162]

Заметно большее снижение антибиотической активности вызывает эпимеризация асимметрических центров 4 и 5а, а также превращение третичной аминогруппы в четвертичную аммониевую группу (соединения № 14, 15, 19, 38, 40, 42—44 и 65). В связи о допустимостью других глубоких изменений в верхней периферии молекул тетрациклинов это явление вряд ли может быть объяснено тем, что данный участок молекулы выполняет специфические рецепторные функции по отношению к протеинам или каким-либо иным субстратам. Представляется более вероятным, что происходяп ая в этих случаях частичная инактивация связана с нарушением характерной для тетрациклинов системы хелат-ных связей в группировках Е и F вследствие изменения конформации и распределения электронной плотности в молекуле, а возможно — и изменения направления енолизации карбонильных групп. Одна из наиболее распространенных в литературе точек зрения заключается в том, что химической сущностью антибиотического действия тетрациклинов является подавление ими бактериального синтеза протеинов путе.м связывания в прочные хелаты многовалентных катионов, нсобход,имых для нормального функционирования некоторых энзиматических систем (см. следующий раздел). Эта гипотеза позволяет понять, почему такие структурные изменения молекул тетрациклинов, как превращение карбоксамидной группы в нитрильную, дегидратация кольца С, сопровождающаяся его ароматизацией, или дегидрирование в положении 5а(Па), несомненно, нарушающие системы внутримолекулярных водородных связей в группировках Е и F, приводят к значительной инактивации или глубокому изменению характера биологического действия веп1,ества (соединения № 1, 52, 58, 67, 68, 71, 72, 76, 78—80, 86—88 и 93) [c.250]