Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
В начале начал ⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4
Недавно В.П. Скулачев – действительный член РАН, президент Российского биохимического общества — предложил интересную систему взглядов на происхождение и эволюцию биологических механизмов запасания энергии. По его мнению, все началось с АТФ. В те далекие времена, когда жизнь на Земле только зарождалась, основным источником энергии для первичных биохимических реакций был ультрафиолетовый свет. Именно тогда, еще до образования живых клеток, под действием ультрафиолета вместе с другими первичными нуклеотидами появился аденин, затем аденозинмоно- и аденозиндифосфаты. Затем под влиянием все того же ультрафиолета из аденозиндифосфата и этилмонофосфата) возник АТФ и ряд коферментов, способных принимать энергию от возбужденного ультрафиолетом аденина и использовать ее для проведения энергоемких химических реакций (например, восстановления простых веществ среды до сложных соединений первичной клетки). Появление в процессе эволюции высокомолекулярных ферментов, с их огромной избирательностью в отношении субстратов, и фосфолипидов – уникальных веществ, способных самопроизвольно образовывать тончайшую, непроницаемую для белков и углеводов пленку и сворачиваться в обособленные маленькие пузырьки из этой пленки, увенчалось тем, что первичные клетки освоили механизм активной откачки протонов во внешнюю среду за счет энергии АТФ с помощью специального белка, встроенного в клеточную мембрану. Можно полагать, что с образованием Н+-АТФазы завершилось формирование первичной клетки, использовавшей ультрафиолетовый свет в качестве источника энергии для жизнедеятельности. Следующим принципиальным шагом в эволюции была замена ультрафиолетового света на видимый — менее опасный и свободно проходящий сквозь постепенно формирующийся в атмосфере озоновый слой. Однако новый фотосинтез по-прежнему использовал АТФ: эта эволюционная находка прочно заняла место «конвертируемой энергетической валюты» в клеточном метаболизме. Важнейшее «открытие» сделали цианобактерии: около 3 млрд. лет назад они приобрели способность использовать в качестве донора электронов не сероводород (как пурпурные бактерии), а вездесущую воду. Побочным продуктом фотосинтеза у цианобактерий и растений является молекулярный кислород. Нарастание его концентрации в атмосфере привело к появлению у живых клеток особых ферментов, убирающих этот сильный окислитель, опасный для жизнедеятельности. В ходе эволюции аэробные микроорганизмы научились извлекать пользу из данного процесса: они создали дыхательную цепь электронного транспорта, сопряженного с откачкой протонов, причем принцип устройства и работы дыхательной цепи в основных чертах повторил фотосинтетическую цепь. При появлении сложно организованных эукариотических клеток, из которых состоят тела растений и животных, «энергетическими подстанциями» растительных клеток стали цианобактерии (они превратились в хлоропласты). Животные клетки, в свою очередь, «захватили» в плен аэробных бактерий, превратив их в митохондрии – «энергетические подстанции» другого типа. Такова сложившаяся в ходе исследований различных организмов многоплановая картина функционирования и эволюции систем преобразования энергии живыми клетками. В настоящее время строение большинства белков, осуществляющих трансформацию энергии, и их взаимное расположение в биологических мембранах детально изучено. Получены основные представления о путях движения электронов по молекулярным комплексам. Теперь необходимо понять, как на уровне сложного многоклеточного организма (например, человека) контролируется точность работы молекулярных трансформаторов энергии и как происходит управление интенсивностью работы систем энергообеспечения. Для этого придется тщательно проанализировать огромную массу молекулярно-биологических сведений вместе с результатами расшифровки генетических последовательностей, цитологическими и биофизическими данными. Успешное развитие представлений в области энергетики живых систем крайне важно для понимания человеком своего места во Вселенной. Дополнительная литература:
|