 |
Роль мочевины в процессе зимней спячки
|
|
|
|
Абиотические и биотические факторы среды
Абиотические факторы — это все компоненты неживой природы; температура, свет, влажность и другие компоненты климата, состав водной, воздушной и почвенной среды.
Биотические факторы – взаимодействие между различными особями в популяциях, между популяциями в природных сообществах.
Интенсивность факторов, наиболее благоприятную для жизнедеятельности, называют оптимальной или оптимумом.
Оптимальное значение того или иного фактора у каждого вида различно.
Отклонение интенсивности действия фактора от оптимальных значений угнетает жизнедеятельность для организмов данного вида.
Границы за пределами которых наступает гибель организма называются верхним и нижним пределом выносливости.
Также еще выделяют ограничивающие и антропогенные факторы среды.
Биохимические механизмы адаптации животных к экстремальным температурным условиям среды
Все живые существа приспосабливаются к определенному температурному диапазону характерному для места их обитания.
Большинство жизненных процессов происходит в диапазоне температур до 0 до 60-85 градусов Цельсия. По отношению к температурным условиям организмы подразделяются на пойкилотермные и гомойотермные.
Пойкилотермные животные (холоднокровные) – температура тела меняется в зависимости от температуры внешней среды. Все беспозвоночные, из позвоночных – рыбы, земноводные и пресмыкающиеся. Температура тела на 1-2 градуса выше температуры окружающей среды или равна ей.
Главный источник поступления тепловой энергии – внешнее тепло. При повышении или понижении температуры внешней среды за пределы оптимума пойкилотермные животные впадают в оцепенение или гибнут.
|
|
|
Приспособления пойкилотермных животных к низким температурам: накопление в тканевой жидкости гликопротеинов (арктические рыбы) и глицерина (насекомые), препятствующих образованию кристаллов льда в организме; увеличение теплопродукции за счет активного сокращения мускулатуры; обмен тепла между сосудами кровеносной системы (холодноводные рыбы); выбор мест на солнце для обогрева или смена различных поз для увеличения поверхности обогрева (многие насекомые, рептилии и амфибии).
Приспособление пойкилотермных животных к высоким температурам окружающей среды: теплоотдача за счет испарения влаги с поверхности тела или со слизистой верхних дыхательных путей; увеличение тока крови по сосудам кожи за счет подкожной сосудистой регуляции (например, у ящериц).
Гомойотермные животные – теплокровные (птицы и млекопитающие).
Приспособления к низким температурам: физические механизмы – регуляция отдачи тепла во внешнюю среду; химические механизмы – термогенез – регуляция продукции тепла в организме.
Приспособления гомойотермных животных к высоким температурам: потоотделение и испарение воды со слизистой рта и верхних дыхательных путей (у птиц нет потовых желез и у них только последний способ); усиление теплоотдачи путем расширения кровеносных сосудов, расположенных близко к поверхности кожи (у птиц через неоперенные участки тела, например, гребень).
Адаптационные механизмы формируются и реализуются двумя путями: генотипическими и фенотипическими механизмами.
Генотипические механизмы обусловлены: действием биологических антифризов (многоатомные спирты, высокомолекулярные пептиды и гликопротеины, присутствующие в крови глюкоза, аминокислоты и соли); поддержанием определенного агрегатного состояния мембранных липидов; мутациями, приводящими к аминокислотным заменам.
|
|
|
Фенотипические механизмы адаптации применяются при сезонных или более кратковременных колебаниях температуры: синтез индуцированных температурой изоформ тех или иных ферментов, которые больше приспособлены к новым условиям
Опишите механизмы термогенеза
Основные источники термогенеза у гомойотермных животных – бурая жировая ткань, дрожательный и не дрожательный термогенез.
Тепло в жировых клетках вырабатывается при участии белка термогенина.
Термогенный ответ бурой жировой ткани на понижение температуры: холодовые рецепторы активируются и посылают сигнал в мозг (гипоталамус); из гипоталамуса сигнал поступает в бурую жировую ткань через симпатические нейроны; из нервных окончаний выделяется норадреналин; норадреналин связывается с β-адренорецепторами; β-адренорецепторы активируют аденилатциклазу; аденилатциклаза образует сАМР из АТР; сАМР активирует протеинкиназный каскад, приводящий к активации липазы; липаза расщепляет триглицериды до жирных кислот и глицерина.
Термогениновый механизм – это механизм разобщения синтеза АТФ и активирование термогенеза при понижении внешней температуры.
Помимо охлаждения механизмы разобщения в бурой жировой ткани включаются также при двух состояниях: пробуждение от зимней спячки; термогенз, обусловленный избыточным потреблением пищи.
Термогенз, связанный с дрожью – во время дрожи под влиянием нервных импульсов усиливается деятельность АТРаз сократительной системы, но это приводит не к координированной мышечной активности, а лишь к особым движениям малой амплитуды. Встречается у некоторых насекомых, например, шмелей. Это необходимо для поддержания нормальной температуры летательных мышцы или их согревания.
Термогенез в «холостых циклах». В холостых циклах одновременно действуют ферменты катализирующие противоположные реакции. Холостые циклы могут заключаться в одновременном синтезе и гидролизе триацилглицеридов, распаде и ресинтезе гликогена и глюкозы и действии фосфофруктокиназы (ФФК) фруктозобисфосфатазы (ФБФазы). Активность ФФК обычно выше всего в тканях с высокой способностью к гликолизу (скелетные мышцы), а ФБФазы – в тканях, где идут процессы глюконеогенеза (печень, корковое вещество надпочечников). Во время разогрева мышц происходит одновременная активация этих двух ферментов что приводит к гидролизу АТР и выделению тепла.
|
|
|
Биолюминесценция
Биолюминесценция – это способ трансформации энергии химической реакции в свет. Способностью к БЛ обладают бактерии, грибы, моллюски, насекомые. БЛ – это свечение живых организмов, видимое глазом.
Механизм реакции включает в себя химическое превращение низкомолекулярного субстрата – люцефирина, катализируемое ферментом люцеферазой.
БЛ бывает внутриклеточной и секреторной.
Цикл преобразования люцефирина в свет делиться на 4 стадии: образование промежуточного фермент-субстратного комплекса; образование вещества с возбужденными электронами (эмиттер); испускание кванта света; выделение фермента в исходное состояние.
В присутствии ионов кальция люцеферин подвергается химическим превращениям с образованием продукта в возбужденном электронном состоянии. Эффект БЛ напрямую зависит от концентрации ионов кальция.
У бактерий наблюдается яркое свечение. У грибов – тусклое, цель привлечение насекомых. У жгутиковых водорослей яркие, короткие вспышки, цель – отпугивание хищников. Медузы и кишечнополостные – яркая вспышка или чередование коротких вспышек, цель отпугивание. Кольчатые черви выделяют в окружающую среду или наблюдаются внутриклеточные яркие вспышки, цель – отпугивание хищников или средство ухаживания. Моллюски секреторный тип свечения, отвлечение внимания, маскировка. Ракообразные – секреторный тип, выброс в виде облака, цель – отвлечение, приманка, маскировка, устрашение. Насекомые – свечение импульсного типа, цель – приманка, маскировка, ухаживание, устрашение. Иглокожие – серия быстрых вспышек.
Роль мочевины в процессе зимней спячки
Зимняя спячка – это форма временного угнетения жизни у млекопитающих (суслики, сурки, летучие мыши, ежи, медведи).
Признаки зимней спячки: уменьшение двигательной активности с наступлением холодов; постепенное снижение температуры тела с принятием позы характерной для сна; глубокое оцепенение которое длиться 6-8 месяцев в году.
|
|
|
Спячка состоит из циклов с продолжительностью 7-30 дней. За спячкой следуют кратковременные пробуждения (от нескольких часов до суток).
Первая реакция цикла мочевины – это образование карбамоилфосфата в печени с помощью фермента карбамоилфосфатсинтетазы I (КФС-1) в присутствии ацетил-КоА.
По мере образования мочевина не накапливается, а подвергается расщеплению до НСО3 (гидрокарбонат) и аммиака. Углекислый газ удаляется через легкие.
Механизм вторичной переработки мочевины у животных при спячке обеспечивает: регуляцию кислотно-щелочного равновесия (предотвращается закисление среды); сохранение свободной воды и использование ее для поддержания внутренней среды организма.
|
|
|
