О природе живого: механизмы и смысл - Ичас М.
ISBN 5-03-002805-6
Скачать (прямая ссылка):
Если теория симбиогенеза верна, то ранняя эволюция эукариот шла весьма необычным путем. Вместо постепенного изменения отдельного вида и выработки у него различных адаптаций здесь
несколько совсем несходных видов вначале эволюционировали независимо, а затем вдруг объединили свои достижения. В результате получился совершенно новый организм множественного происхождения. Таким образом, и мы сами, будучи эукариотами, не можем похвастаться “чистотой” своего происхождения: мы тоже составные организмы, ведущие свое начало от нескольких предко-вых форм, в то время еще одноклеточных и сильно различавшихся между собой.
Глава 9
Мозг клетки
КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ. Функции клетки координируются главным образом путем регулирования каталитической активности ферментов. Один фермент может активировать или подавлять другой, и в клетке они образуют сеть, которая по формальным признакам сходна с нервной системой. На своей поверхности клетка имеет даже аналоги органов чувств.
Ферменты —- это белки, проявляющие каталитическую активность только тогда, когда они имеют определенную трехмерную конфигурацию, которая зависит от их аминокислотной последовательности. Эта конфигурация может изменяться в случае присоединения или отделения каких-либо химических группировок. Таким способом активность одного фермента может быть изменена другим, который катализирует соответствующие процессы (например, присоединение фосфата, ионов кальция и т. п.). Клетка располагает рядом механизмов, позволяющих ей повышать или снижать внутриклеточную концентрацию ионов Са2+, впуская их извне или “откачивая” из цитоплазмы.
Поскольку один фермент может активировать другой, цепь таких ферментов способна работать как усилитель сигнала, Одна молекула первого йз таких ферментов активирует много молекул второго, а каждая их этих последних в свою очередь приводит в действие много молекул третьего и т. д. — получается “каскад” реакций, дающий очень сильный конечный эффект. Примером может служить процесс свертывания крови.
Сигнальная система эффективна только в том случае, если ее можно включать и выключать. В клетке сигнал обычно выключается путем разрушения или инактивации сигнальной молекулы. Если клетке это не удается, механизм может “застрять” во включенном или выключенном положении. Например, изменение в каком-то белке может привести к тому, что он не сможет “выключить” молекулу, которая действует как сигнал к росту и делению клетки. Так могут возникать злокачественные клетки.
Клетка способна “чувствовать” окружающую среду своими рецепторами, находящимися на ее поверхности и связывающими определенные молекулы. Это своего рода химическая чувствительность, подобная восприятию запаха и вкуса. Если такая молекула попадает на рецептор, она связывается с ним и изменяет его конформацию. Это изменение запускает цепь реакций, усиливающую эффект по принципу каскада, что приводит к появлению множества сигнальных молекул — “вторых посредников”. Они и определяют ответ клетки.
«зоооошосюсюооооо&ххх^^
Обработка сигналов
Главную роль в определении видов синтезируемых клеткой белков играют особые гены, от которых зависит, какие гены, непосредственно кодирующие клеточные белки, будут “включены”. В результате этого возникают, различные типы дифференцированных клеток. Кроме того, есть еще механизмы, регулирующие активность тех белков-ферментов, которые уже имеются в клетках данного типа. Без таких механизмов не могли бы существовать сложно устроенные многоклеточные животные и растения. Работа этих регуляторных приспособлений сходна с работой нервной системы.
Нервная система характерна для животных. Она построена из нервных клеток,“или нейронов, передающих электрические сигналы от сенсорных органов (таких, как глаз или нос) к органам-эффекторам (главным образом мышцам). Когда сигнал приходит к эффектору, он приводит его в действие (в случае мышцы — вызывает сокращение). Иногда сигналы прямо, без каких-либо промежуточных этапов, следуют от места возникновения к месту назначения. Однако чаще они по пути подвергаются “обработке”, т. е. на их передачу могут влиять другие сигналы. Вот простейшая схема:
Нейрон 1
у
Нейрон 2 -------> Нейрон 3
Сигнал от нейрона 1 может либо способствовать, либо препятствовать прохождению сигнала от нейрона 2 к нейрону 3. Подобного рода схемы используются и в мозгу, и в компьютерах.
Один фермент может регулировать активность другого
В клетке нет нейронов, но она обладает системой ферментов, которые способны видоизменять и контролировать активность друг друга. Они образуют сеть, которая формально похожа на нервную систему или схему компьютера. Рассмотрим, например, такую схему:
Фермент 2
(+)
Фермент 1
I
А —----¦—> В
Реакция
Фермент 1 катализирует реакцию А В, если он активирован ферментом 2, а тот в свою очередь может быть инактивирован ферментом 3. Таким образом могут формироваться весьма сложные сети, подобные “логическим схемам” мозга или компьютера.
