Химическая у одноклеточных организмов

Вероятно, гликолиз представляет собой живое ископаемое -реликтовый биохимический процесс, сохранившийся с тех времен, когда в земной атмосфере не было кислорода и одноклеточные организмы существовали за счет расщепления органических молекул, встречающихся в естественных условиях. Когда живые организмы приобрели большие размеры, стали сложнее и увеличили свои энергетические потребности, а в земной атмосфере появился кислород, произошло развитие более сложного биохимического процесса, требующего намного большего количества энергии и известного под названием цикла лимонной кислоты . Но прежде чем мы рассмотрим этот процесс, следует познакомиться с универсальным способом запасания химической энергии в любых живых организмах. [c.327]

Потребность живых организмов в энергии объясняется двумя причинами. Во-первых, организмы используют имеющиеся в окружающей среде вещества для синтеза необходимых им соединений. Большинство происходящих при этом реакций являются эндотермическими. Чтобы вызвать протекание таких реакций, необходимо получать энергию из каких-либо внешних источников. Во-вторых, живые организмы обладают очень высокой организацией. Сложность всех веществ, образующих даже простейшие одноклеточные организмы, и взаимосвязей между множеством протекающих в них химических процессов поистине поразительна. С точки зрения термодинамики это означает, что живые организмы характеризуются очень низкой энтропией по сравнению с сырьевыми веществами, из которых они образованы. Высокая упорядоченность, присущая живым системам, достигается ценой затраты энергии. [c.441]

Источником всех видов энергии, используемых в биологических системах, является солнечный свет, а преобразование световой энергии в химическую происходит в ходе уникального и важнейшего для жизни процесса -фотосинтеза. Способностью к фотосинтезу обладают как эукариоты (высшие зеленые растения, зеленые, бурые и красные водоросли, некоторые одноклеточные организмы), так и прокариоты (синезеленые водоросли, зеленые и пурпурные бактерии). [c.92]

Химический состав одноклеточных организмов. Вес сырой биомассы бактерий определяют после отделения клеток от жидкой питательной среды путем центрифугирования. Осевшая клеточная масса содержит 70-85 % воды таким образом, сухая биомасса составляет 15-30 % от сырой массы. Если клетки содержат много запасного материала (липиды, полисахариды, полифосфаты или серу), доля сухой массы больше. Сухое вещество бактерий -- это в основном полимеры [белки (50%), компоненты клеточной стенки (10-20%), РНК (10-20%), ДНК (3%)], а также липиды (10%). Десять важнейших химических элементов представлены в клетках бактерий примерно следующим образом углерод — 50 %, кислород — 20 %, азот — 14 %, водород — 8 %, фос( юр — 3 %, сера — 1 %, калий — 1 %, кальций — 0,5 %, магний — 0,5 % и железо — 0,2 % [64]. [c.10]

Основная область научных работ— химическая кинетика. Установил (1921) механизм гомогенного мономолекулярного разложения многоатомных молекул. Обнаружил (1928—1931) явления предела воспламенения водорода в смеси с кислородом и объяснил их на основе цепных реакций как результат обрыва цепей. Исследовал (1920—1930-е) механизм многих гомогенных и гетерогенных процессов, установив разветвление цепей, роль стенок н других неспецифических катализаторов в изменении скорости реакций. Занимался (с 1938) изучением процесса роста бактерий в питательных средах, выявив зависимость скорости роста от концентрации двуокиси углерода в газовой фазе, присутствия токсинов, аминокислот и других веществ. Получил количественные зависимости, характеризующие метаболизм, наследственные изменения и размножение одноклеточных организмов. [c.541]

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]

Если сравнить ферментативные процессы, протекающие у животных, высших растений и микроорганизмов, то можно заметить сходство, даже единство, лежащее в основе жизнедеятельности самых разнообразных живых существ. Считают, что процессы, идущие в животной клетке (например, клетке мозга), растительной (например, меристемы) или железобактерии, весьма близки и их метаболизм отличается лишь в деталях. Конечно, правильно, что такие процессы, как синтез белка, перенос электронов, фосфорный обмен или цикл трикарбоновых кислот, как и множество других явлений, сходны у самых разнообразных многоклеточных и одноклеточных организмов. Однако наряду с этим необходимо всегда иметь в виду характерные, специфические особенности обмена веществ и, следовательно, ферментативных процессов у микроорганизмов, которые способны и отличными способами реагировать на физические и химические воздействия, и осуществлять сложные каталитические реакции таких типов, которые никогда не выполняются животными и высшими растениями. [c.113]

Иммунитет и привыкание. Иммунитет бывает врожденным и приобретенным. В химической защите растений иммунитет не является абсолютным понятием. Большое значение имеет и привыкание к ядам. Это явление противоположно кумуляции. При повторном действии яда на организм может наблюдаться не усиление его действия, а наоборот, ослабление, вследствие привыкания организма к яду. В этом случае обычные смертельные дозы не действуют, поэтому их иногда увеличивают. Привыкание к ядам отмечено как у многоклеточных, так и одноклеточных организмов. Привыкание — явление временное и может скоро исчезнуть. Оно может быть результатом применения слишком малого количества яда, или следствием действия других факторов, когда вредители не погибают. Например, при естественном отборе в первую очередь размножаются устойчивые индивидуумы, что очень часто наблюдается в отношении мух при применении ДДТ. Вредители, отличающиеся устойчивостью к ядохимикатам, называются резистентными. [c.22]

В 1970 г. было известно примерно 460 видов грибов, 80 видов бактерий, 225 вирусов, 250 одноклеточных организмов и 20 риккетсий, которые могут возбуждать болезни у вредных насекомых. Однако лишь незначительная часть этих организмов была исследована с медицинской точки зрения, хотя в отношении химических средств [c.256]

Химическая сигнализация у одноклеточных организмов-полезная экспериментальная модель [27] [c.284]

Химическая сигнализация между клетками многоклеточных животных могла возникнуть из тех приспособлений, с помощью которых одноклеточные организмы реагируют на химические изменения окружающей среды. В самом деле, некоторые внутриклеточные медиаторы используются организмами того и другого типа. [c.284]

Существуют ли вообще ископаемые намного древнее этих Тща тельное микроскопическое исследование очень древних пород доказало, что они содержат небольшие вкрапления, которые выглядят как окаменелые остатки очень простых организмов, несколько напоминающих некоторые одноклеточные организмы, обитающие сегодня на Земле. Это имеет большое значение Мы склонны предполагать что в процессе эволюции многоклеточные существа развились из этих древних организмов, которые имели только одну клетку. Хотя некоторые обстоятельства здесь все еще спорны, первые организмы такого типа появились примерно 2У2 3 2 миллиарда лет назад. Возраст Земли примерно 4% миллиарда лет После того как утих хаос ее первоначального формирования, наступил период длиною около миллиарда лет, в течение которого могла бы развиться жизнь на основе сложного химического состава земной поверхности, особенно в океанах, озерах и заводях Мы совсем не располагаем ископаемыми останками того периода, потому что все еще не обнаружены сохранившиеся фрагменты осадочных пород того времени [c.30]

Довольно широко известно свечение морских одноклеточных организмов, в частности ночесветок, — так называемая биологическая люминесценция. Это — холодное свечение, возникающее при окислении особого вещества, выделяемого светящимися животными. Процесс биологической люминесценции отличается очень высокой световой отдачей — его КПД близок к 100 % Это означает, что почти вся химическая энергия реагирующих веществ превращается в свет. Например, у берегов Приморского края 1 л морской в )ды с двумя тысячами ночесветок дает достаточно света, чтобы ночью читать газету. [c.112]

В результате различных, обычно длительных воздействий на организм некоторых химических веществ, ультрафиолетового и проникающего излучения, определенных вирусов происходит нарушение регуляторных механизмов. Специализированные клетки начинают вести себя подобно простейшим одноклеточным организмам — начинают раз- [c.163]

Наряду с закрытыми системами существуют открытые системы, в которых осуществляется обмен веществом с окружающей средой. Такие системы используют в некоторых случаях при проведении химических реакций. К ним относятся живые организмы, начиная с простейших одноклеточных. Общеизвестно, что неотъемлемой чертой живой материи является обмен веществ, т. е. поступление в организм продуктов питания, а в огромном числе случаев также и кислорода, и вывод из организма вредных продуктов метаболизма В открытых системах изменение количества молей каждого компонента складывается из двух частей — изменения в результате химического процесса и изменения при переносе вещества через границу системы. [c.167]

БАКТЕРИИ ж. т. Пр( стейшие в основном одноклеточные безъядерные организмы, размножающиеся делением используются в пищевой, микробиологической и химической промышленности. [c.49]

По данным В.Л. Мехтиевой, общий химический состав организмов, в особенности планктонных, в значительной степени обусловливается составом их оболочек. В оболочках одноклеточных планктонных организмов наиболее распространены различные полисахариды. Древнейшие представители жизни - микроскопические морские водоросли, а также морские красные и бурые водоросли не содержат лигнина, тогда как у зеленых водорослей он имеется. Для филогенетически наиболее молодых форм растений характерно наличие клетчатки. В составе покровных тканей беспозвоночных, помимо минеральных составляющих, содержатся хитин и белковое вещество. [c.190]

Миллионы лет назад клетки образовались из более простых структур, вероятно, из древних белков, нуклеиновых кислот и их комплексов. Остается неизвестным, что же послужило предпосылкой этой стадии в эволюции материи. Возможно, для этого были необходимы какие- о специальные полимерные структуры, в настоящее время на -Земле отсутствующие. Не исключено также, что они возникли из структур, похожих на современные белки и нуклеиновые кислоты, но были необходимы специфические условия для того, чтобы они смогли организоваться в примитивные клетки, способные к воспроизводству. И наконец, не исключено также и то, что и необходимые вещества, и специальные условия существуют до сих пор где-либо на Зем.че. Однако в настоящее время невозможно наблюдать образование клеток даже при использовании современных экспериментальных подходов из-за присутствия в о кружающей среде огромного числа одноклеточных организмов и их непрерывного воспроизводства. Теория зарождения жизни до сих пор продолжает оставаться одной из наиболее загадочных проблем биологии. Эта теория должна ответить в первую очередь на два основных вопроса первый — каким образом набор полимерных и низкомолекулярны.ч веществ появился в ходе химической эволюции второй — как эти вещества сумели объединиться в первые живые клеточные организмы. [c.20]

Обязательным процессом, происходящим при клеточном делении одноклеточных организмов, является репликация ДНК. Это справедливо также практически во всех случаях клеточного деления многоклеточных организмов. Обычно процесс требует также увеличения количества РНК и белковых молекул. Все эти биополимеры могут быть синтезированы из соответствуюн их мономеров внутри клетки в соответствии с клеточными программами. Синтез белков и РНК de novo обычно необходим и для функционирования неделящихся клеток. Кроме того, в таких клетках может также происходить синтез ДНК для того, чтобы реставрировать повреждения молекул ДНК, полученные вследствие действия различных химических и физических факторов, — так называемая репарация ДНК. Все эти процессы должны быть обеспечены соответствующими мономерами. Мономеры могут быть получены как из клетки, так и из окружающей среды. Получение мономеров внутри клетки возможно двумя противоположными способами биосинтезом, начинающимся из простых химических соединений, и гидролизом биополимеров, захваченных организмом. В обоих случаях необходимый материал должен быть перенесен из окружающей среды, а соответствующие химические превращения должны совершиться внутри клетки. Таким образом, основное свойство жизни требует, чтобы в клетке непрерывно проис.кодмли определенные химические превращения. Это, как правило, должно сопровождаться, во-первых, доставкой в клетку внешних материалов и, во-вторых, удалением из клетки побочных продуктов этих превращений. Следовательно, наследственные программы, присущие живым организмам, не могут быть реализованы без помощи ряда биохимических процессов, другими словами, без метаболизма. [c.21]

Никакой, даже самый примитивный, из известных в настоящее время живых организмов в сколь угодно стабильных внешних условиях не мог бы функционировать, если бы в нем одновременно и несбалансированно протекали. все запрограммированные биохимические процессы - транскрибировались все гены, транслировались все образовавшиеся информационные РНК, шли с нерегулируемой скоростью все присущие этому организму процессы синтеза и деградации низкомолекулярных соединений и биополимеров. Ясно, например, что интенсивность биосинтеза нуклеотидов и незаменимых аминокислот должна быть скоординирована с интенсивностью биосинтеза нуклеиновых кислот и белков, поскольку в противном случае бесполезно растрачивались бы необходимые для производства этих мономеров сырьевые и энергетические ресурсы клеток. На самом деле живые организмы живут в непрерывно меняющихся внешних условиях и должны, кроме того, реагировать на изменения, происходящие в окружающей их среде. Так, появление в среде, на которой выращиваются бактерии, какой-либо дефицитной аминокислоты должно сопровождаться снижением уровня ее биосинтеза клетками. Появление в среде нетипичного источника углерода и энергии должно стимулировать процессы, связанные с доставкой такого вещества в клетки и его усвоением. Даже цростейшие одноклеточные организмы должны располагать регуляторными механизмами, позволяющими в определенном диапазоне нивелировать действие возникающих в окружающей среде неблагоприятных внешних химических и физических факторов, таких, как появление агрессивных химических веществ, повышение температуры, интенсивное УФ-излучение. [c.419]

После того, как в 1870 г. Ю. Либих [28] развил чисто химическую теорию действия ферментов, Л. Пастер [29] в 1871 г. показал, что для осуществления брожения необходимы живые дрожжи. Результатом этих взаимоисключающих теорий явилось создание представлений о различиях между неорганизованными ферментами , как например пепсин, диастаз, и организованный , как дрожжи или молочнокислые бактерии. Введение Кюне термина энзим в 1878 г. было предпринято для того, чтобы избежать этих сложных названий. Мотивы этого предложения были изложены Кюне следующим образом Мы не намереваемся выдвигать какую-либо особую гипотезу, а только констатируем, что в дрожжах имеется что-то, что обладает той или иной ферментной активностью. Это название, однако, применимо не только к инвертину дрожжей. Оно должно подчеркнуть, что более сложные организмы, из которых можно получить такие ферменты, как пепсин, трипсин и т. д., не столь резко отличаются от одноклеточных организмов, как это принято думать [30]. [c.169]

Как получение химических соединений и пищевых добавок путем брожения, так и синтез антибиотиков всегда велись в асептических условиях, но некоторые современные процессы (например, образование белка одноклеточными организмами) осуществляют в еще более жестком режиме. Обеспечение таких особых условий —многоплановая задача. Она решается инже-нерами-химиками и микробиологами (подробнее об этом будет рассказано в гл. 10). С другой стороны, использование микроорганизмов при переработке отходов (гл. 6) не требует создания стерильных условий напротив, вообще говоря, чем больше разных микроорганизмов принимает в этом участие, тем лучше. Впрочем, при планировании и создании заводов по переработке отходов инженеры-химики и микробиологи столкнулись с проблемами иного круга. Процесс минерализации органических отбросов, основанный на использовании активного ила, был разработан в 1914 г. С тех пор он был существенно модернизирован, стал более сложным и производительным и используется сегодня во всем мире для переработки стоков. [c.13]

АТФ не только обеспечивает энергией мышечное сокращение, но и играет важную роль в деятельности нервной системы. Нервные клетки образуют важное для них химическое вещество — ацетилхолин — с помощью фермента холинацетилазы, и необходимая для его синтеза энергия берется от АТФ. АТФ может быть связан также с ферментными системами, обеспечивающими движение одноклеточных организмов, как это известно, по крайней мере для одного случая, а именно для продвижения сперматозоида к неоплодотворенному яйцу. [c.172]

В соответствие с этой концепцией были предложены многочисленные методы, способные обнаружить метаболическую активность микроорганизмов. По классификации Имшенецкого (1970), все предложенные методы могут быть разделены на прямые и косвенные. К последним относятся химические анализы грунта и атмосферы планеты, астрономические методы и др. Прямые методы основаны на передаче обзорных панорам в случае поиска макроформ и констатации роста и размножения одноклеточных организмов. Прямые методы могут быть разделены на наиболее надежные, заслуживающие внимания, и менее надежные. К наиболее надёжным Имшенецкий (1970) относит определение нарастания биомассы нефелометрия, УФ-фотометрия, количественное определение железонор-фириповых белков и АТФ, определение количества 14 СО-2, выделяющегося в процессе утилизации меченых питательных веществ, содержащихся в среде, измерение pH и Eh культуральных жидкостей. Заслуживают внимания такие методы, как определение оптической активности, количественное определение флавинов, белка, нуклеиновых кислот и аминокислот, обнаружение фосфатазной активности, а также манометрия. Менее надежными следует признать методы с применением 0, 0, калориметрию, определение митогенетического излучения. [c.108]

Для функционирования каждой клетки необходимо, чтобы внутриклеточная жидкость и жидкость, окружающая клетку извне, имели строго ПОСТОЯННЫ химически состав. В случае одноклеточного организма это достигается простой диффузией, обеспечивающей взаимный переход веществ между внутриклеточной и внешне жидкостями. Если же клетки объединены в т ани, органы и, наконец, в сложный организм, то одного процесса диффузии уже недостаточно, чтобы поддерживать необходимое равновесие между ж Дкостя-ми. Возникает необходимость в системе циркуляции, или переноса, способной доставлять питательные вещества, ферменты, гормоны и другие вещества в ткани, а отходы переносить к органам выделения. Наиболее интенсивно циркулирует в организме <ровь опа состоит из клеток, суспендированных в жидкой среде — плазме. К транспортным системам тела относятся также тканевая /кидкость межклеточных пространств и подобная плазме жидкость — лимфа, передвигающаяся более медленно, чем кровь, по системе сосудов, носящих название лимфатических. Лимфу и тканевую жид1 ость объединяют под общим названием интерстициальной (промежуточной) жидкости ее вес составляет приблизительно 15% веса тела. Посредством интерстициаль- [c.387]

Одноклеточные организмы получают питательные вещества непосредственно из окружающей их среды и выдел5тют в окружающую среду продукты, образующиеся в результате их превращений. Такой непосредствен ный контакт одноклеточных с внешней средой создает для них известные трудности в использовании пищевых веществ, их ассимиляции. Они вынуж дены захватывать высокомолекулярные вещества, неспособшзю дифундиро-вать через их оболочки и внутри клетки подвергать их химической пере работке. [c.504]

Очевидно, этот вериод т не может быть неограничен, должен иметь минимальный предел. Он выражает то время, которое необходимо для приготош1ения всех сложнейших химических соединений, строящих тело бактерий, и в которых идут сложные процессы, связанные с их делением. Я думаю, что название здесь деление ие вполне может быть сравнимо с делением, идущим в одноклеточных организмах и в клетках тканей Melazoa и Metaphyta, с которым его часто сравнивают. [c.292]

Многие виды химической сигнализации между клетками многоклеточных животных могли возникнуть из тех приспособлений, с помощью которых одноклеточные организмы реагируют на химические изменения в окружающей среде. В самом деле, как уже говорилось, некоторые внутриклеточные посредники используются организмами того и другого типа К наиболее изученным реакциям одноклеточных на внешние сигналы относятся явления хемотаксиса, при которых движение клетки направляется к источнику определенного вещества или от него. Хемотаксис эукариотических клеток рассмотрен в разд. 14.3.2 на примере клеточной стадии слизевика Di tyostelium dis oideum и в разд. 11.6.4 на примере нейтрофилов человека. Мы закончим эту главу описанием бактериального хемотаксиса, который в основном благодаря успехам генетического анализа - особенно четко и элегантно иллюстрирует центральную роль адаггтации в ответах на химические сигналы. [c.385]

Существенным является решение вопроса о том, какая функциональная задача достигается осцилляциями у Physa-гит. Так как равномерное распределение веществ в цитоплазме легко достигается одноклеточным организмом, то, вероятнее всего, с помощью осцилляций решается внешняя задача - движение в необходимом направлении. Частота сокращений отдельных единиц формируется независимо от других под влиянием местных химических условий. Если какая-то единица чувствует пищу, это усиливает частоту ее сокращений и таким образом побуждает организм к положительному хемотаксису (Durham, Ridgway, 1976). [c.108]

Из-за трудности изучения молекулярных механизмов, лежащих в основе организации клеток высших животных в сложные ткани, много исследований было проведено на более простых системах. Некоторые одноклеточные организмы, в частности миксобактерии и миксомицет Di tyostelium dis oideum, при голодании агрегируют с образованием многоклеточного плодового тела. В обоих случаях агрегация голодающих клеток является ответом на продуцируемый самими клетками химический сигнал у Di tyostelium таким сигнальным фактором служит циклический АМР. Клетки некоторых губок прикрепляются к клеткам своего вида с помощью секретируемых ими макромолекулярных видоспецифических факторов агрегации . Диссоциированные клетки различных эмбриональных тканей позвоночных при смешивании объединяются предпочтительно с клетками той же ткани молекулярные основы такого тканеспецифического узнавания неизвестны. [c.211]

К наиболее изученным ответам одноклеточных организмов на внешние сигналы относятся реакции хемотаксиса, при которых движение клетки направляется к источнику определенного химического сигнала или от него. Мы уже кратко рассматривали хемотаксис у клеточного слизевика Di tyostelium dis oideum (разд. 12.1.2). Значительные успехи были достигнуты в понимании молекулярных механизмов хемотаксиса у бактерий благодаря наличию большого числа мутантов в частности, хорошо изучен молекулярный механизм адаптации. Все больше данных указьшает на то, что некоторые механизмы адаптации, свойственные бактериям, участвуют и в регулировании хемотаксиса лейкоцитов у позвоночных. [c.285]

Вместе с тем представление о катаморфозе как о специализации, связанной с упрощением организации — общей дегеперацней, нуждается в уточнении. Это положение трудно применимо к паразитическим простейшим. Переход к паразитизму у жгутиковых н инфузорий часто связан не с упрощением, а с усложнением организации, интерпретируемым как ароморфоз (Догель, 1954 Полянский, 1970, 1972). Подобная ситуация вполне объяснима именно для одноклеточных организмов, для которых химическая среда является основным комплексом факторов, требующих адаптации. Химизм же среды для паразитических форм несравненно сложнее, чем для свободно живущих, прежде всего благодаря большему разнообразию биологически активных веществ внутри организма-хозяина, чем в естественных водоемах или в почвенной воде. В этом своеобразии реакция адаптации простейших к условиям паразитизма состоит одно из выражений своеобразия организации простейших как клеток-организмов (Полянский, 1970, 1972). [c.201]

Внутриюхехочная регуляция физиологических процессов с использованием метаболитов - химических передатчиков импульса возбуждения от плазмалеммы к органеллам, по-видимому, вначале возникла у одноклеточных организмов, где плазмалемма непосредственно получала сигнал из внепшей среды. [c.105]

Согласно симбиотической теории происхождения пластид, хлоропласт - потомок цианобактерий, который был захвачен эукариотической клеткой путем эндоцитоза, что привело к своеобразному симбиозу двух ранее самостоятельных организмов. Есгественно, сенсорные способности хлоропласта должны проявшггься вн> и клетки подобно реактщи одноклеточного организма на внешний химический стимул. Это предположение согласуется со структурой пластиды хлоропласт окружен двойной мембраной (оболочкой). Внешняя мембрана хлоропласта малопроницаема к различным соединениям, и в нее встроены специальные транспортные белки. Между внешней и внутренней мембранами находится узкое межмембранное пространство. Внутренняя мембрана окру- [c.106]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология