Мир инновационных технологий

Существенную роль в катализе играют не только каталитические группы фермента, но и аминокислотные заместители, составляющие его адсорбционный центр (центр связывания субстрата с ферментом). Это обеспечивает строгую специфичность и оптимальную активность биокатализатора.
Составными компонентами биосферы являются 22 элемента. В процессе химической эволюции возникло 30 или около этого первичных молекул, которые абиогенным путем (бесклеточным) могут дать начало всем природным молекулам, составляющим четыре класса жизненно важных соединений (нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и жиры), способных служить строительными блоками живой клетки и организма в целом. Что же дальше? Клетка живет. Она дышит, ей нужна энергия и материал для движения, роста, размножения. Откуда взять энергию? Где ее хранить? Из чего строить новые органические вещества? На все эти вопросы можно получить ответы, познакомившись с динамической биохимией, которая изучает ферменты и превращаемые ими субстраты.
Энергия питательных веществ заключена в различных ковалентных связях природных молекул. Например, при гидролизе ковалентной пептидной связи освобождается 12 600 Дж/моль. При окислении глюкозы освобождается 2 950 000 Дж/моль. В живой клетке это огромное количество энергии не освобождается одновременно, как при сгорании вещества в кислоте. Освобождение энергии происходит постепенно, путем ряда последовательных реакций. В клетке не происходит резких изменений температуры: только часть энергии, освобождаемая в результате химических реакций, расходуется в виде теплоты. Большая часть ее превращается в энергию новых химических связей, веществ, используемых по мере потребности клетки.

отзывы (0)

Кроме белков и липидов, в биомембране присутствуют также углеводы. Они образуют комплексы с липидами — гликолипиды (ганглиозиды) — или комплексы с белками — гликопротеиды (в качестве углеводного компонента здесь выступает сиаловая кислота).
Гликопротеиды и липопротеиды располагаются на наружном поверхности структурных белков мембраны. В этом случае клеточная поверхность оказывается отрицательно заряженной. Концевые группы сналовой кислоты, входящие в состав глпкопротеидов и ганглиозидов, могут связывать ионы Са2+ и Ка+. Подобный комплекс характеризуется молекулярной асимметрией, т. е. «однобокостью», которая заключается в осуществлении переносов вещества через мембрану при участии ферментов. Через мембрану, например, может происходить активный перенос ионов К+ и N8+ из мест с меньшими концентрациями в места с большими концентрациями против градиента концентрации.
В клеточной мембране присутствуют ферментные системы, способные использовать энергию АТФ для активного переноса различных веществ против градиента концентрации, причем перенос одного вещества через мембрану из клетки приводит к сопряженному переносу других веществ внутрь клетки. Например, «откачивание» ионов N8+ приводит к сопряженному перемещенню внутрь клетки аминокислот и углеводов. Большинство клеток обладает способностью концентрировать сахара и аминокислоты из разбавленных внеклеточных растворов внутри клеток. Клеточные стенки содержат соответствующие белки-переносчики, специфичные к определенным соединениям. Из мембран клеток кишечной палочки был выделен низкомолекулярный белок с относительной молекулярной массой 36 ООО, специфичный к переносу лейцина.
Толщина мембраны обычно составляет 6—10 нм. Эти размеры значительно превышают размеры молекул глюкозы или аминокислот (0,5—0,6 нм) и даже молекул небольших глобулярных белков (2,5—3,5 нм). Значит, белок-переносчпк должен преодолеть большое расстояние, чтобы перенести молекулу соответствующего соединения. Как происходит активный перенос через мембрану? На этот вопрос современная наука не имеет окончательного ответа, но он находится в поле зрения современной молекулярной биологии.

отзывы (0)

Процент потерь, как видим, немал. Но он еще больше увеличивается, пока собирают, хранят и вывозят навоз на поле. Если к этому добавить неизбежную специализацию сельского хозяйства, при которой районы производства кормовых культур могут быть достаточно удалены от районов развитого животноводства, то станет очевидным: за счет скота в самом лучшем случае удастся вернуть земле 20-30 процентов взятого из нее. Где же еще можно набрать недостающие проценты?
До того благословенного времени, когда автомобиль стал не роскошью, а средством передвижения, крупным поставщиком органических удобрений был город с его гужевым транспортом и конками. Сейчас на лошадь в городе смотрят уже почти как на чудо. Отходы же заменившего буланку «паккарда» способны разве только отравить городской воздух. Единственно, что оставалось взять у города, – это послать на поля канализационный сток.
В Японии и Китае уже много тысячелетий подряд выливают содержимое общественных и частных туалетов на посевы. Исследования показали, что в этом случае удается вернуть земле очень многое. Однако и здесь есть свои «но».
Прежде всего, современный промышленный центр спускает в канализацию далеко не все, что полезно растению. И здесь требуются скрупулезнейшие исследования: что сливает, например, мыловаренный завод и что завод искусственных кож, городская прачечная и прочие объекты. Сток этих и многих других предприятий не всегда возможно отделить от общественного стока, строить же универсальные и громоздкие очистные
сооружения – занятие дорогое.
Существенны и возражения против использования фекалий со стороны современных деятелей санитарии. В результате пока что считается, к сожалению, более безопасным засорять городским стоком не поля, а реки. На практике это ведет к тому, что уже сейчас многие крупные американские и западноевропейские города, лежащие в низовьях рек, пьют почти на все 100 процентов то, что извергают их соседи, расположенные выше по течению. И, несмотря на колоссальные очистные сооружения, вода остается отвратительной на вкус и едва ли полезной для здоровья.

отзывы (0)

Об отравлении почвы препаратами для борьбы с вредителями мы уже писали. Не все вредные последствия этого отравления еще выявлены и учтены. О том, как плохо мы представляем себе эти последствия, говорят недавние сообщения об отравлении океана.
Считают, что именно сельскохозяйственные препараты виновны в исчезновении рыбы на тихоокеанском побережье США. Одним из последствий использования ДДТ называется невероятно большое размножение так: называемых венценосных морских звезд, естественные враги которых погибли от отравы. Теперь знаменитый Ив Кусто выясняет, как избавиться от этих прожорливых существ. Дело в том, что любимым их блюдом являются… острова, точнее, коралловые острова и рифы.
К 70-м годам текущего столетия большинство исследователей, должно было признать, что использование ядохимикатов для борьбы с сельскохозяйственными вредителями дает неисчислимые побочные отрицательные последствия. Но весьма сомнительна и прямая
результативность. Вполне вероятно, кто именно яды способствуют все большему увеличению численности насекомых и росту их разновидностей. Насекомое легко приспосабливается к отраве, а вот враги его – прежде всего птицы – нет.
Конечно, если насекомых будет много, то они, вероятно, не побрезгуют и здоровыми растениями после того, как полакомятся больными. А оздоровление почвы, оздоровление растений, селекция последних – все это очень мощные, но пока еще слабо используемые рычаги борьбы с крылатыми волками. Может быть, с их помощью и не удастся решить проблему на все 100 процентов. Но ведь в запасе еще различные биологические и механические методы борьбы!
Насекомые отнимают у нас сейчас не менее 10- 20 процентов урожая. Видимо, столько же они отнимали и у первых земледельцев. Тратим же мы на борьбу с этими зловредными крылатыми тварями в тысячу раз больше, чем библейский Авель. При таких огромных затратах, право же, стоило бы поработать и над тем, как бы избежать ядохимикатов и обеспечить себе более полноценный стол, заставив голодать насекомое. Если оно хоть немного похоже на волка, то человечество выиграет битву с ним очень скоро.

отзывы (0)

Благодаря тесному взаимодействию этих круговоротов и происходит распространение изменений. При этом по вертикальным связям изменения проникают в глубь природных систем, передаваясь от одного компонента к другому, а по горизонтальным — вширь, распространяясь (главным образом с помощью водных и воздушных потоков) от места к месту. Очевидно, что без вертикальных связей воздействия и последствия замыкались бы в тех компонентах, в которых возникли, а без горизонтальных они были бы строго локализованы в пространстве.
Все многообразие воздействия общества на природу можно объединить в четыре группы: изъятие вещества или энергии; преобразование (целенаправленное изменение) компонентов или процессов природы; привнесение отходов или других веществ (ядохимикатов и т. п.), а также энергии; привнесение технических или техногенных (часто чуждых природе) объектов.
Основные виды последствий, возникающих под непосредственным влиянием измененной природы, также могут быть сведены к нескольким группам: ухудшение качества природных ресурсов; уменьшение количества природных ресурсов, ухудшение условий работы техники и условий ведения хозяйства; ухудшение окружающей человека среды, т. е. условий жизни населения (что влечет за собой повышенную заболеваемость и т. п.); ухудшение качества и уменьшение количества готовой продукции. При этом одни измененные компоненты природы (вода) оказывают сквозное воздействие практически на все виды деятельности, другие (воздух, растительность) — на
большинство видов, третьи — только на некоторые виды.

отзывы (0)

Однако существуют так называемые челночные механизмы, с помощью которых электроны, отщепляемые от НАДН при его окислении в цитоплазме, могут проникать внутрь митохондрий и поступать в дыхательную цепь. Челночный механизм проиллюстрирован на рисунке 24. С помощью фермента глицерофос-фатдегндрогепазы, коферментом которой является НАДН, продукт гликолиза диоксиацетон-фосфат восстанавливается в глицерофосфат. Глицерофосфат свободно проникает через мембраны митохондрий, захватив с собой электроны от НАДН, который превратился в НАД.
Здесь под действием внутрнмитохондриальной глицерофосфатде-гндрогеназы, которая корепным образом отличается от глицерофос-фатдегидрогеназы цитоплазмы, происходит обратная реакция превращения глицерофосфата в диоксиацетон-фосфат. Глицерофосфатдегидро-геназа митохондрий в качестве кофермента использует не НАД+, а флавиновую группировку, которая прочно связана с ферментом в виде простетнческой группы. Образовавшийся диоксиацетон-фосфат проникает через мембраны митохондрий обратно в цитоплазму, и цикл окисления цитоплазматической НАДН таким образом замыкается. Флавнновая глицерофосфатдегндрогеиаз а передает полученные в результате окисления глицерофосфата электроны на кофермент О дыхательной цепи. Таким образом в процессе их переноса на молекулярный кислород происходит не три, а два акта фосфорилирования. Глицерофосфатный челночный механизм является односторонним в том смысле, что он обеспечивает перенос электронов только внутрь митохондрий. В клетках существует еще один челночный механизм, работающий с помощью малатдегпдрогеназы цитоплазматической и митохондрпальной. Под действием цитоилазматической малатдегидрогеназы НАДН окисляется оксалацетатом, который при этом восстанавливается до малата. Малат проникает внутрь митохондрий. Здесь в матриксе митохондрии происходит обратная реакция под действием малатдегидрогеназы и образованный в результате ее оксалацетат снова переходит с помощью механизма активного переноса через мембраны митохондрий в цитоплазму.

отзывы (0)

Аминокислоты в живой клетке являются предшественниками белковых молекул, и этим определяется их главная роль в организме. Кроме этого, амипокислоты могут служить субстратами для синтеза других биологически активных веществ, а в некоторых случаях они могут использоваться в окислительно-восстановительных процессах в качестве источника энергии. У высших растений обмен аминокислот носит очень сложный характер. Это объясняется тем, что в растениях встречаются и другие аминокислоты, помимо первичных. Так как большинство растений находится в состоянии непрерывного роста, то обмен аминокислот у них направлен главным образом в сторону синтеза. Основными путями распада белка и аминокислот являются протеолиз (ферментативное расщепление белка) и окислительное расщепление аминокислот.
Перед включением в ферментативное окисление белки сначала подвергаются гидролизу с участием специфических ферментов — пептидаз. Это объясняется тем, что белки не могут проникать через биомембраны клетки, тогда как аминокислоты свободно проходят через них.
Наиболее подробно изучен процесс расщепления белка на примере процессов, происходящих в кишечном тракте позвоночных.
У высших животных в желудок выделяется неактивный предшественник фермента пепсина — пепсиноген. Этот белок с относительной молекулярной массой 40 ООО под действием свободного пепсина п хлороводородной кислоты превращается в пепсин. Относительная молекулярная масса пепсина — 32 700. Активация пепсиногена в пепсин является автокаталитическим процессом, в ходе которого от ГШг-конца пепсиногена отщепляется 42 аминокислоты в виде смеси пептидов.
Процесс активации неактивной формы протеолитических ферментов-зимогенов очень характерен для большого числа ферментов этого класса, так как сами свободные ферменты расщепляют различные белки, а это полезно только в определенных местах организма. Так, трипсин, химотрипсин, карбоксипептпдаза и эластаза образуются в неактивной форме в поджелудочной железе и поступают затем в двенадцатиперстную кишку в виде зимогенов — трипслногена, химотрписиногена, прокарбоксипептидазы и проэластазы.

отзывы (0)

Постепенно место плуга в кулундинских хозяйствах стало занимать непривычное орудие – плоскорез, оставлявший после себя поле как бы нетронутым: более рыхлое в глубине, чем с поверхности, где оно покрыто
растительными остатками после уборки урожая. Исчез плуг, исчезла и борозда. Вслед за плоскорезом на поле появились столь же непривычные сеялки с непривычным названием: прессовые, стерневые. Преобразился и внешний вид возделанного поля: вместо широких квадратов и прямоугольников к ним как бы вернулась древняя пестрота лоскутного одеяла: полоса пшеницы – полоса пара, перемежающиеся клиньями сеяных трав.
По обочинам полей зазеленели лесонасаждения, встречающие грудью напор ветров. Многому научились кулундинцы, и главное – терпению. Не сразу возродилась почва, не сразу и воздала она сторицей за труды. Медленно повышались урожаи. В 1967 году, в условиях жестокой засухи, труженики совхоза «Кулундинский» смогли собрать лишь по 3,8 центнера с гектара пашни. В 1968 году жара стояла такая же, как и в предыдущем году, однако получили больше – 7,8 центнера с гектара. В 1970 году осадков выпало еще меньше, чем в наиболее засушливом 1967-м, однако в закрома с каждого гектара свезли уже по 9,8 центнера. Восстанавливались силы земли, повышались и урожаи.
Задуматься об эрозии и ее последствиях заставили нас события, происшедшие преимущественно в восточных районах. Именно здесь она впервые показала свои острые зубы, именно здесь были достигнуты и первые успехи в борьбе с ней.
По сравнению с восточными районами более старые по культуре районы черноземной полосы европейской части страны, безусловно, более верны традициям. Конечно, почвы здесь существенно отличны от алтайских и южносибирских – они более тяжелые и труднее развеиваются ветрами. Вероятно, именно эти обстоятельства объясняют тот факт, что здесь менее охотно принимают на вооружение новую технологию полностью безотвальной обработки или некоторого ограничения области использования плуга. Однако там, где это делается, причем делается именно в комплексе с другими
противоэрозионными мероприятиями, практический успех несомненен.

отзывы (0)

Полимеризации в Г-актин сопровождается дефосфорилированием связанной АТФ и освобождением неорганического фосфата. В каждой цепи содержится на виток около 13 молекул С-актина. Диаметр двойной спирали равен 7—8 нм. Г-актин соответствует тонким белковым нитям мышечной клетки.
Вне клетки при смешивании актина и миозина образуется белок — актомнозин, способный сокращаться в присутствии АТФ. Актомиозин имеет вид пера. Аналогичный вид имеют комплексы тяжелого меромиозина и Г-ак-тина.
Тропомиозин имеет молекулу длиной около 40 нм с относительной молекулярной массой 54 ООО. Как и легкий меромиозин, он состоит из двух полнпептидных цепей, закрученных в а-спираль. Он обладает способностью образовывать кристаллоподобную решетку, а на схеме располагается в пластинке.
Парамиозин — белок, аналогичный тропомиозину. Он обнаружен в некоторых мышцах моллюсков и способен развивать большое напряжение в течение долгого периода времени, например в запирательной мышце моллюска.
Согласно современной теории мышечного сокращения, которая носит название «теория скользящих нитей», предполагается, что на конце каждого мостика имеется один ферментативный центр, способный расщеплять АТФ, и другой центр, взаимодействующий с актином. Каждая реакция расщепления АТФ сопровождается небольшим смещением одной нити сократительного белка относительно другой. Поперечные мостики, образованные большим меромиозином, могут колебаться (осциллировать) и вступать в контакты с определенными местами молекулы актина. Расщепление одной молекулы АТФ на каждый поперечный мостик миозина обеспечивает перемещение на расстояние от 5 до 10 нм.

отзывы (0)

Когда возможны их улучшения при соответствующих затратах труда и средств (иначе произойдут еще более глубокие изменения), и необратимые, когда их коренные улучшения требуют большого отрезка времени (в пределах сроков составления прогноза существенно улучшить или изменить ситуацию оказывается невозможным).
Значимые последствия изменений возобновимых ресурсов и геосистем (последствия) объединялись в два основных типа: неблагоприятные и благоприятные (последние в прогнозе не рассматривались). Неблагоприятные последствия делились по глубине на: 1) опустошающие, 2) глубокие (критические) и 3) неглубокие; и по сферам проявления — интенсификация стихийных процессов, сокращение воспроизводства возобновимых ресурсов, ухудшение условий сохранения здоровья.Применявшаяся схема анализа неблагоприятных последствий деятельности человека, а на стр. 26 дана систематизация неблагоприятных последствий для возобновимых ресурсов в «номенклатуре», выявившаяся в процессе исследований по различным районам и использовавшаяся в прогнозных построениях.
Изменения природных систем рассматривались в рамках двух категорий — разрушение (полное или частичное) и нарушение (связей или способности к самовозобновлению).
Воздействия характеризовались по типу и характеру источника, длительности (краткое — одно-два десятилетия и длительное — несколько десятилетий), по характеру проявления — экстенсивное и интенсивное.
Различия в устойчивости природных систем к воздействию рассматривались в нескольких категориях соответственно общим географическим условиям развития систем: сравнительно хорошая способность к самовозобновлению и самоочищению, замедленность самовозобновления и самоочищения, неустойчивость самовозобновления, слабая способность к самовозобновлению, но хорошая способность к самоочищению.

отзывы (0)