Эволюция циркуляции жидкости
Биологическая эволюция и принцип глобального эволюционизма 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
Гипотеза биохимической эволюции 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
Концепция универсальных функциональных блоков 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
Концепция универсальных функциональных блоков Основные положения (Уголев A. M. , 1990): l 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. l Эволюция функций связана с рекомбинацией и перераспределением функциональных блоков, которые близки или идентичны у организмов, стоящих на разных ступенях эволюционной лестницы. l Изменение функциональных эффектов клеток и органов также связано с перераспределением функциональных блоков.
Концепция универсальных функциональных блоков Типы УФБ l Транспортные - насосы, каналы, конформационные переносчики и т. д. l Ферментные, реализующие каталитические функции. l Сократительные и цитоскелетные. l Рецепторные, как правило состоящие из акцепторного, медиирущего и транслирующего первичных белков. l Энергезирующие, снабжающие энергией вышеперечисленные блоки. l Специализированные хемосигнальные - гормоны, нейротрансмиттеры, медиаторы. l Комбинированные блоки высшего порядка, образованные из нескольких ФБ более низкого порядка. l Специально организованные системы ФБ, выполняющих «сложные элементарные» специализированные функции (например, экзо- и эндоцитозы).
Эволюция циркулирующих жидкостей l Гипотетический первичный примитивный одноклеточный организм(прокариотический анаэробный гетеротроф), обладающий набором УФБ: l l l 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.
Эволюция циркулирующих жидкостей l Проблемы многоклеточного организма: l l l 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
Циркулирующие жидкости l Внутриклеточные l l Гиалоплазма Внеклеточные l l l 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
Эволюция объема внеклеточной жидкости Количество внеклеточной жидкости в организме некоторых животных Животные Моллюски Объем внеклеточной жидкости (% к общей массе тела) 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
Эволюция состава внеклеточной жидкости 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 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 Хордовые
Эволюция состава внеклеточной жидкости Содержание белка в жидкости тела некоторых животных Животные Белок, мг/мл Кишечнополостные 0, 4 Кольчатые черви 0, 9 Моллюски 1, 09 Круглоротые 36 Млекопитающие (крыса) 58 Млекопитающие (человек) 75
Эволюция кислотно-основного баланса Буферные системы: v. Химические ØКарбонатная ØФосфатная v. Аминокислотные v. Белковые (в том числе пигментные) Буферная емкость циркулирующих жидкостей резко возрастает с развитием пигментов и клеток Колебания р. Н: Большинство беспозвоночных - 6 -8 Птицы 7, 43 -7, 34 Человек – 7, 35 -7, 38
Скачать презентацию Эволюция циркуляции жидкости Биологическая эволюция и принцип
Лекция_Эв_Цирк_Жидк.ppt