Эволюция циркуляции жидкости
Концепция самоорганизации материи: Эволюция Вселенной: Большой Взрыв Расширение пространства Снижение температуры и плотности Образование нейтрального газа Потеря однородности, образование газопылевых скоплений Образование звезд Эволюция звезд первого поколения Термоядерный синтез «Выгорание» Н, Не с образованием тяжелых химических элементов до Fe Гравитационное сжатие, взрыв сверхновой Обогащение межзвездной среды тяжелыми химическими элементами Эволюция Солнечной системы Образование и фрагментация газопылевого диска Образование планет из планетезималей Эволюция Земли – геологическая и биологическая
. А.И. Опарин (1924), Дж. Холдейн (1929): возникновение жизни - результат длительной эволюции углеродных соединений Первый этап - синтез низкомолекулярных органических соединений из первичной атмосферы Второй этап - образование в растворе (возможно, с участием минеральных матриц) биополимеров - примитивных белков и нуклеиновых кислот Третий этап – объединение полимеров в многомолекулярные комплексы и образовывали фазообособленные системы, способные взаимодействовать с окружающей средой (коацерваты). Четвертый этап - появление примитивных одноклеточных организмов, обладающих генетическим и белоксинтезирующим аппаратом, а также обусловленным их наличием наследуемым обменом веществ
Появление жизни результат структурной эволюции молекул, приведшей к появлению морфологической биологической единицы - клетки. результат эволюции химических процессов, сложившихся в устойчивую циклическую систему, обеспечивающую непрерывный биотический круговорот 80-е годы XX века, A.M. Уголев: все разнообразие специализированных функций у высших организмов может быть охарактеризовано как различные комбинации значительно меньшего количества универсальных функциональных блоков (УФБ), выполняющих элементарные функции. УФБ являются основой построения специализированных систем и эволюции функций. УФБ могут быть представлены частью определенной молекулы, отдельной молекулой или надмолекулярным комплексом
Основные положения (Уголев A.M., 1990): Различные физиологические функции, в том числе специализированные, выполняемые клетками тканей и органов высших организмов, складываются из элементарных функций, реализуемых определенными функциональными блоками, число которых ограничено. Эти стандартные блоки, сочетаясь друг с другом и распределяясь в различных количественных соотношениях в разных частях клеток и организмов, обеспечивают их функциональную специализацию. Эволюция функций связана с рекомбинацией и перераспределением функциональных блоков, которые близки или идентичны у организмов, стоящих на разных ступенях эволюционной лестницы. Изменение функциональных эффектов клеток и органов также связано с перераспределением функциональных блоков.
Типы УФБ Транспортные - насосы, каналы, конформационные переносчики и т.д. Ферментные, реализующие каталитические функции. Сократительные и цитоскелетные. Рецепторные, как правило состоящие из акцепторного, медиирущего и транслирующего первичных белков. Энергезирующие, снабжающие энергией вышеперечисленные блоки. Специализированные хемосигнальные - гормоны, нейротрансмиттеры, медиаторы. Комбинированные блоки высшего порядка, образованные из нескольких ФБ более низкого порядка. Специально организованные системы ФБ, выполняющих «сложные элементарные» специализированные функции (например, экзо- и эндоцитозы).
Гипотетический первичный примитивный одноклеточный организм(прокариотический анаэробный гетеротроф), обладающий набором УФБ: Элементарные функции УФБ осуществляются в водной среде Обмен веществ – непрерывное их поступление в клетку и выведение в среду – обеспечивается диффузией Увеличение размеров клеток у эукариотов и появление многоклеточности ухудшает условия для обмена веществ путем диффузии.
Проблемы многоклеточного организма: Обеспечение контакта всех клеток с жидкой средой Создание условий для обмена веществами между всеми клетками и этой средой Обеспечение непрерывности этого обмена Обеспечение целостности организма в протекании процессов жизнедеятельности и во взаимодействии с окружающей средой. Решение – формирование внутренней среды – жидкости, находящейся в конвективном движении, т.е. циркулирующей жидкости
Внутриклеточные Гиалоплазма Внеклеточные Гидролимфа – непосредственный контакт со всеми клетками организма и с жидкостью окружающей среды Гемолимфа – непосредственный контакт со всеми клетками организма, но не с окружающей средой Гемальная система (кровь, лимфа, тканевая жидкость) – опосредовныый контакт как с клетками организма, так и с жидкостью окружающей среды
Животные Объем внеклеточной жидкости (% к общей массе тела) Моллюски 90-64 Черви 50-47 Членистоногие 51-33 Хрящевые рыбы 24-18 Костистые рыбы 11-16,6 Амфибии, рептилии 22-24 Птицы, млекопитающие 18-25 Количество внеклеточной жидкости в организме некоторых животных
Животные Na + ммоль / л K + ммоль / л Беспозвоночные Морская вода 470,2 9,96 Кишечнополостные 454 10,2 Моллюски 460 23,7 Ракообразные 442 15 Пресная вода 0,48 0,059 Моллюски 13,9 0,28 Скорпион 210 1,4 Хордовые Круглоротые 116,4 7,5 Костистые рыбы 163 3,1 Амфибии (лягушка) 104 2,5 Рептилии (варан) 181 3,4 Млекопитающие (крыса) 150 4,4
Животные Белок, мг / мл Кишечнополостные 0,4 Кольчатые черви 0,9 Моллюски 1,09 Круглоротые 36 Млекопитающие (крыса) 58 Млекопитающие (человек) 75 Содержание белка в жидкости тела некоторых животных
Буферные системы: Химические Карбонатная Фосфатная Аминокислотные Белковые (в том числе пигментные) Буферная емкость циркулирующих жидкостей резко возрастает с развитием пигментов и клеток Колебания рН: Большинство беспозвоночных - 6-8 Птицы 7,43-7,34 Человек – 7,35-7,38
