Мир инновационных технологий

Цереброзиды, сфинголипиды и гликолипиды содержатся в клеточных мембранах. Особенно много их в мембранах нервных клеток. Обнаруженные в цереброзидах жирные кислоты необычны в том отношении, что они содержат 24 атома углерода.
Другой большой класс гликолипидов — ганглиозиды. Это очень большие молекулы, содержащие в своей полярной части сложный полисахарид, состоящий из пяти различных моносахаридов. Ганглиозиды находятся на внешней поверхности клеточных мембран, особенно в нервных клетках.
Воска — это эфиры высших жирных кислот и высших спиртов. При омылении они дают одну молекулу жирной кислоты и одну молекулу высокоатомного спирта. Воска образуют защитную смазку на коже, шерсти и перьях, покрывают листья и плоды высших растений. У некоторых растений обнаружены в восках спирты, содержащие от 26 до 34 атомов углерода. Все рассмотренные воска являются омыляемыми, а это значит, что в результате щелочного гидролиза расщепляются их сложноэфирные связи. Неомыляемых липидов гораздо меньше, чем омы-ляемых, и они представлены двумя основными типами: стероидами и терпенами.
К стероидам относятся желчные кислоты, целый ряд гормонов, некоторые яды. В клетках эти соединения присутствуют в мизерных количествах и только стерины в этом смысле представляют исключение. Наиболее распространенный стерпи животных тканей — холестерин. Стероиды — это производные сложного полициклического соединения — пергндрофенантрена, а стерины — это группа стероидов, содержащих спиртовую группу при углеродном атоме (С-3) и разветвленную алифатическую цепь из восьми или большего числа атомов углерода в положении С-17. Для примера на схеме изображен холестерин:
Спиртовая гидроксильная группа холестерина способ-па образовывать эфиры с жирными кислотами. Холестерипом богаты плазматические мембраны многих животных клеток. У растений имеются стерины, которые называют фитостеринамп. Наиболее распространенными из них являются стигмастерип и ситостерин.

отзывы (0)

Второй случай произошел в Библиотеке имени В. И. Ленина. Роясь в картотеке, я наткнулся на карточку с заинтриговавшим меня названием книги. Издана она была в 1912 году неким Рихардом Браунгартом и называлась весьма претенциозно: «Прародина сельского хозяйства всех индогерманских народов». Во введении автор писал: «Земледелие и сельскохозяйственное производство любой страны в значительной степени носят отпечаток присущего этой стране климата, почвы, условий произрастания растений. Почвообрабатывающие орудия, напротив, меньше зависят от этих факторов, чем от проявлений народного духа».
Итак, таинственному народному духу славян приписывается то обстоятельство, что у сохи два лемеха, что соха – соха, а не, скажем, плуг Гесиода. Последний – проявление специфического духа Эллады… Дальше
пошли сентенции уже в полном соответствии с духом великодержавного пруссачества – предтечи национал-социализма. Так оказывается, что именно древние германцы принесли диким славянским племенам земледельческую культуру, а вместе с ней и… соху; точно так же известный украинский плуг – тоже немецкое изобретение. И вообще достаточно лихому профессору
обнаружить, к примеру, сходные рукоятки на иранском плуге и немецком Pfluge, как тут же объявляется доказанным факт заимствования оного персами у германцев.
Однако стоит ли спорить? Уж больно очевидно натянутыми кажутся все эти разглагольствования о приоритете, да и так ли уж нужен этот последний – авторское свидетельство на орудие, которому «стукнуло» лет этак несколько тысяч. Патента на него не возьмешь, тем более лицензии. Оказывается, стоит.
Первое техническое руководство – пособие для производства и эксплуатации плугов – было издано довольно давно: более 2 тысяч лет назад. Принадлежало оно перу древнегреческого поэта Гесиода, и было написано строгим гомеровским гекзаметром:
Режь и побольше суков искривленных из падуба; всюду
В поле ищи и в горах и, нашедши, домой относи их:
Нет превосходнее скрепы для плуга, чем скрепа такая,
Если рабочий Афины, к рассохе кривую ту скрепу
Прочно приладив, гвоздями прибьет ее к плужному дышлу…
Дышло из вяза иль лавра готовь – не точат их черви;
Скрепу из падуба делай, рассоху – из дуба…

отзывы (0)

Как-то по дороге из Ростова в Новочеркасск мы встретили цыганский табор – штук десять бричек, переполненных глазастыми ребятишками, пестро одетыми женщинами и мужчинами с роскошными курчавыми бородами. На задках повозок красовались ковры – символ зажиточности… Удивительно, какая неведомая сила заставляет этих людей, вновь и вновь сниматься с насиженных было уже мест, отказываться от всех благ и удобств современного быта? Правда, оно уже исчезает, это последнее кочевье… А сколько тысячелетий должно было пройти, чтобы древние наши предки расстались со своими цыганскими привычками? За это время нужно было не только преодолеть прочно въевшийся в кровь зуд странствий, но и, прежде всего, создать себе приличные условия существования «на стационаре». Для этого следовало настолько развить технику и технологию собирания, запасания и переработки продуктов природы, чтобы племя было обеспечено всем необходимым целый год – до следующего сезона.
Переход к оседлости наступает на высшей стадии развития собирательской экономики. Люди все больше и больше тяготеют к районам, наиболее богатым утилизируемыми продуктами, в том числе и съедобными растениями. Как правило, они оседают близ реки или другого источника, снабжающего их водой, рыбой, съедобными растениями. Племени еще непривычен новый, «неподвижный» образ жизни: мужчины часто уходят в отдаленные районы на охоту, женщины устраивают экскурсии за растениями, которых нет поблизости. Еще иногда продолжаются сезонные странствия, но во все более и более узкой области, и все чаще возвращаются кочевники к облюбованным местам обитания. Они это делали и раньше, перемещаясь вслед за мигрирующими животными, но теперь, по крайней мере, один раз в год, возвращаются в те места, где их ожидает верный и обильный источник пищи: растения не имеют ног, как бизоны.

отзывы (0)

Первыми, кто воспринял опыт голландцев, были англичане. Со свободными пахотными площадями у них тоже дела обстояли неважно. Одним из поборников голландской системы был лорд Тауншед, бывший долгое время посланником английской короны в Голландии. В своем поместье, в графстве Норфолькском, он ввел дренаж болотистой почвы, удобрение мергелем, приступил к разведению искусственных лугов, применил, наконец, знаменитый впоследствии четырехпольный севооборот: турнепс – ячмень – клевер – пшеница. Получивший название норфолькского, этот севооборот стал очень популярным, а его автор удостоился даже прозвища «лорд Турнепс Тауншедский».
Вслед за Англией, но несколько позже, увлечение земледелием охватило и Францию. «Около 1750 года, – говорит Вольтер, – французский народ, пресыщенный стихами, трагедиями, комедиями, операми, романами и еще более размышлениями о морали и богословских вопросах, стал, наконец, думать о хлебе. Даже виноградники были забыты, говорили лишь о пшенице и ржи. Писали полезные вещи о земледелии, которые читались всеми, за исключением одних… крестьян. Возвращаясь, домой из Opera comique, устанавливали тот факт, что Франция имеет массу хлеба для вывоза…»
К концу XVIII столетия мода на сельское хозяйство докатилась до отсталой Пруссии. Не пожелавший прослыть человеком отсталым, король Фридрих II, названный верноподданными историками «Великим», повелел отправить за границу нескольких молодых людей за опытом передового земледелия. В число «стажеров» попал и молодой Шубарт. Он объездил Англию, Голландию, побывал в Италии, Швейцарии, России.
В 1783 году Прусская академия предложила на конкурс ряд вопросов о наиболее выгодных кормовых культурах. Первая премия досталась Шубар. Предложенные им реформы, предусматривали последовательную смену на полях зерновых, трав (люцерны, клевера, эспарцета), корнеплодов, технических и масличных культур (рапс, табак, марена).

отзывы (0)

В результате накопления НАДН стимулируются эти циклы метаболизма и увеличится поток электронов к кислороду по цепи цитохромов, т. е. увеличится количество образованной воды в результате соединения атома кислорода, обогащенного двумя электронами (О2-) с освободившимися в процессе окисления субстратов протонами (Н+). Если же накопится большое количество восстановленной формы НАДН, то дегпдрогеназная реакция затормозится, уменьшится скорость транспорта электронов по дыхательной цепи и, в конце концов, может остановиться.
Как же можно ускорить процесс окислительного фосфорилирования для осуществления необходимых процессов жизнедеятельности? Допустим, что мы имеем дело с мышечной клеткой, которая в результате физической нагрузки истратила большое количество АТФ, в результате чего образовалось большое количество АДФ и, следовательно, ускорился процесс синтеза АТФ в митохондриях. Как следствие этого должна увеличиться концентрация окисленной формы НАД+. Это в свою очередь должно стимулировать циклы трикарбоновых кислот и окисления жирных кислот. Весь аппарат клетки включился в работу по производству необходимой для мышечного сокращения энергии. Здесь уместна аналогия с автомобилем. Потребление АТФ при мышечном сокращении и образование АДФ можно рассматривать как своего рода нажатие на акселератор, заставляющий мотор автомобиля работать быстрее.
Регуляция процессов биосинтеза. Подобно тому, как пара пиридиновых нуклеотидов — восстановленного и окисленного НАД — служит для регуляции энергетического обмена, другая пара пиридиновых нуклеотидов — окисленного и восстановленного НАДФ — используется для осуществления протекающих при биосинтезе восстановительных реакций. В клетке существует фермент — транс-гидрогеназа, который катализирует реакцию:
В результате этой обратимой реакции один кофермент окисляется, а другой восстанавливается. Теперь уже нетрудно отыскать взаимосвязь между регулированием энергетического обмена и процессами синтеза.

отзывы (0)

Совсем иной структурный класс составляют глобулярные белки. Их полипептидные цепи компактно свернуты в трехмерные почти сферические образования, которые принято называть глобулами. Глобулярные белки легко растворимы в воде и легко диффундируют. Более 1000 известных в настоящее время ферментов относится к глобулярным белкам. Глобулярными белками являются также антитела, некоторые гормоны, различные транспортные белки, такие, как сывороточный альбумин н дыхательный белок гемоглобин. Некоторые белки принадлежат к промежуточному классу. Таким, например, является миозин — структурный компонент мышц, а также фибриноген крови, необходимый для тромбообразования. Эти белки, как и глобулярные,- легко растворимы в воде, но подобно фибриллярным белкам состоят из длинных палочкообразных структур.
Для обозначения различных уровней организации белка обычно используют специальные понятия. Первичная структура белка — это аминокислотная последовательность в полипептидной цепи; вторичная структура определяет организацию фибрилл в фибриллярных белках (вытянутая структура) или спирализацию полипептидных цепей, формирующих глобулярные белки. Пептидная связь в полипептидной цепи представляет собой жесткую плоскую систему связей. Поэтому звенья цепи в полипептидах свободно ориентированы относительно друг друга за счет поворота групп не в области «жесткой» пептидной связи, а рядом с пей — за счет свободного вращения по простой С—С-связи. В качестве «единиц» полипептндной цепи сейчас рассматривают не аминокислотные остатки — 1ЧН — СНИ — СО —, соединяемые пептидной связью, а вводят специальное понятие пептидной единицы СШЯ—СО—ГШ с линейным размером около 0,36 нм. Полипептндная цепь представлена формулой, где а — аминокислотные остатки; б — пептидные единицы:
Этот переход имеет простой физический смысл и несколько упрощает обсуждение структурных вопросов. Дело в том, что в пределах амипокнслотного остатка —HN—CaHR—СО — по двум простым связям у а-углеродного атома главной цепи валентностей (Н—С и С—С) осуществляется свободное вращение, что усложняет анализ конформаций (химических структур).

отзывы (0)

Были получены следующие экспериментальные данные: значительная часть белков в мембранах находится не в растянутом виде, а в виде глобулярных структур; содержание липидов во многих мембранах оказывается недостаточным для формирования классического двойного слоя; для разных типов мембран отношение белок — липид сильно отличается (от 4,5 в мембранах бактериальных клеток до 0,4 в биомембранах клеток мозга); было показано, что заметное количество полярной поверхности липидных структур находится не в контакте с белками, а свободно и находится на поверхности мембран в контакте с водой; были получены снимки биомембран при электронно-микроскопических исследованиях, на которых многие мембраны выглядят глобулярными, а не трехслойными. Были созданы различные универсальные модели биомембран. Универсальной моделью биомембраны, учитывающей все возможные экспериментальные факты, является модель мозаичной мембраны Капальди — Грина.
Согласно данным современной науки белки, входящие в состав мембраны, можно разделить на три вида, два из которых являются внутренними белками мембраны, а один — внешними белками. Внешние белки прикрепляются к полярной поверхности липидного слоя за счет электростатических взаимодействий и могут легко перейти в раствор цитоплазмы под действием регуляторных механизмов клетки. Некоторая часть внешних белков может быть связана с внутренними белками. Внутренние белки могут быть свободно плавающими в липидном слое так, что большая часть глобулы погружена в мембрану, а меньшая часть — в окружающую водную среду. Второй вид внутренних белков представлен белками больших размеров или белковыми комплексами, которые пронизывают мембрану насквозь. К этому виду внутренних белков мембраны принадлежит, например, цитохромоксидаза.
Липиды мембраны также разделяются на два вида: свободные липиды и липиды, прочно связанные с белками в липопротеидные комплексы. Доля связанных липидов в биомембранах не превышает 30 %.
Мозаичная модель биомембраны является универсальной, она разрешает все противоречия, возникающие при экспериментальном изучении их строения.

отзывы (0)

Правда, человек редко отказывал себе в удовольствии устроить небольшой пожар, тем более что в лесах не устанавливали тогда внушительные надписи: «Не разводи костров». Те же австралийские туземцы частенько выжигали большие куски прерий, чем облегчали себе охоту на пострадавших от ожогов мелких грызунов. Тем не менее, постоянное выжигание лесов или степей охотничье-собирательскими племенами никогда не практиковалось. Одним словом, подсечную систему следует, безусловно, признать более поздней.
Как утверждают археологи, переход к постоянному земледелию в Западной Европе совершился лишь в первые столетия нашей эры. К этому времени цивилизации Востока имели за собой тысячелетнюю историю, освещенную в многочисленных письменных источниках. Грандиозные пирамиды древнего царства, сложное ирригационное земледелие с применением плуга, развитая металлургия меди и бронзы, иероглифическая письменность Египта и Передней Азии, Кносский дворец на Крите и критское фонетическое письмо – все эти свидетельства культуры Востока создавались в то время, когда в Европе господствовал каменный век буквально на всей ее территории.
Наиболее древние следы земледелия обнаружены в Палестине, в долине Иерихон. Натуфийская культура датируется VII-VI тысячелетиями до н. э. и относится к эпохе позднего мезолита. Долина расположена в глубокой котловине, сложенной из плодородных наносов Иордана. Древний Иерихон находился в 100 метрах от последних предгорий Иудейского хребта. Во время зимних дождей (лето здесь крайне сухое) на его территорию попадают многочисленные ручейки, сносящие с гор продукты водной эрозии. Обстановка очень напоминает описанный выше район южной Туркмении, полное же отсутствие среди орудий производства, найденных при раскопках, почвообрабатывающих приспособлений заставляет думать, что и здесь растения возделывались в условиях лиманной системы, не требовавшей никакой обработки земли.

отзывы (0)

Эффективность удобрений оказалась ограниченной! Урожаи не могли быть увеличены выше некоторого порога! Оставалось либо согласиться с тем, что человечество ожидает голодная смерть, либо… признать ограниченность теории минерального питания. Конечно, ученые, настроенные несколько оптимистичнее, чем Либих, предпочли сделать второе. Кстати, к этому времени (конец XIX века) были накоплены некоторые дополнительные сведения относительно почвы и питания растений, которые представили минеральную теорию в несколько ином свете.
Прежде всего, рухнуло представление о почве как мертвом теле, продукте эрозии безжизненных скал, и в то же время было установлено, что земля – материк обитаемый.
Еще Дарвин писал: «Плуг принадлежит к числу древнейших и имеющих наибольшее значение изобретений человека, но еще задолго до его изобретения почва правильно обрабатывалась червями».
Что почва населена, знали давно. Но лишь к концу XIX века, главным образом благодаря трудам известного русского микробиолога С. Виноградского, удосужились начать «перепись ее населения». Эта перепись не закончена и по настоящее время. Надежные данные получены только для части обитателей «темного царства». Биологи неожиданно оказались в положении, значительно более тяжком, чем астрономы. Те уже давно успели издать звездные каталоги, пересчитать биллионы звезд, шаровых созвездий, открыть новые объекты типа радиогалактик и загадочных квазаров. С подобной исчерпывающей точностью население пахотного горизонта еще не пересчитано, и знаем мы о нем во многом меньше, чем об удаленных на миллионы световых лет пульсарах. А между тем деятельность всей этой огромной армии почвенных организмов для нас вовсе не безразлична.
Известно, например, что вся поверхность нашей планеты покрыта тонким слоем почвы, которая уже не один раз побывала в желудке у червя.

отзывы (0)

Как и большинство рек, Нил течет ниже своей поймы, которую затопляет лишь в период паводков. Чтобы как следует промочить почву и дать илу осесть, в большинстве случаев старались задерживать воду на орошаемом участке. Для этого приходилось обваловывать берега реки дамбами, препятствовавшими преждевременному стоку воды назад в реку. В дамбах оставляли каналы для прохода воды при паводках. Отдельные поля также отгораживали друг от друга дамбами, создавая, таким образом, сообщающиеся друг с другом бассейны. Именно система таких бассейнов и послужила прообразом для иероглифа, обозначавшего страну фараонов.
Но в долине реки было немало мест, куда вода при разливе сама по себе попасть не могла. Эти места могли находиться на одном уровне с поймой или даже лежать ниже ее, но были отгорожены от реки естественными дамбами – прошлыми наносами. Орошение всей долины оказалось возможным только после проведения соответствующих каналов. Кроме того, недостаточно высокий в отдельные годы подъем воды, приводивший к уменьшению площади засеваемых земель, вынуждал сооружать плотины и водохранилища.
Когда один сиутский номарх (правитель области в Древнем Египте), живший примерно лет тысяч пять назад, захотел прославить себя в веках, он приказал высечь на своей гробнице надпись: «Я был Нилом для своего народа».
В отличие от Нила другая великая река – Евфрат – течет выше своей поймы. От нее он отгородился намытыми в течение тысячелетий довольно высокими дамбами – банкетами. Для напуска воды на поля здесь достаточно только прорыть перемычку. И вот уже великий Хаммурапи за 2300 лет до н. э. грозит нерадивому хозяину: «Если кто-нибудь откроет свои оросительные каналы и, небрежно пуская воду, затопит поле своего соседа, он должен возвратить соседу зерно в количестве, пропорциональном площади
затопленного поля».

отзывы (0)