Пламен Пенев
преподава по Биология
в град Чирпан
Големина на текста:
ЕКОЛОГИЧНА БИОХИМИЯ
(лекции)
доц. д-р С. Илиев
Дата: 26.03.2003 г. Лекция № 1
1. ЕКОЛОГИЧНА БИОХИМИЯПРЕДМЕТ, ЗАДАЧИ И РАЗВИТИЕ
1. Предмет
Екологичната биохимия е дял от общата биохимия, който има за предмет разкриване на
биохимичните механизми на екологичните взаимодействия. Тази наука е изключително млада с
време на развитие последните 2-3 десетилетия. Тази все още оформяща се в наше време
дисциплина има за цел, на базата на изясняване биохимичните механизми на екологичните
взаимодействия, да допринася за поддържане и възстановяване на екологичното равновесие в
Биосферата.
В последно време механизмите на поддържане на екологичното равновесие придобиват
изключително важно значение и специално място в тях се пада на т. нар. вторични
метаболити, съставляващи част от т. нар. химичен път или химичен канал на общуване в
Биосферата. Химичния канал на взаимодействие между организмите може да се раздели на два
типа:
(1) взаимодействия с участието на веществата, които са източник на енергия или
пластификатори (градивни материали);
(2) взаимодействия с участието на молекули, предаващи информация.
Първият тип взаимодействия са предмет на курса по обща биохимия, а втория тип
взаимодействия са предмет на екологичната биохимия.
2. Природа на веществата енергоносители и предаващи информация
Веществата енергоносители са: въглехидрати, липиди, белтъци, нуклеинови к-ни и др.
Втората група вещества се отделят в незначителни количества в сравнение с
пластификаторите и енергоносителите. По своята химична природа, това са най-разнообразни
съединения, които се наричат екологични хемомедиатори или хемоефектори. Част от тези
вещества проявяват своето действие, като повлияват на съответните ензимни реакции, като ги
инхибират или активират и могат да бъдат отнесени към групата на антиметаболитите. За друга
част хемоефекторите механизма на действие е все още неразкрит.
Организъм
продуцент на
хемоефектори
алексини
антибиотици
хормони, алеопатини
кинини мускуси феромони токсини
и др. фитоцини
и др.
Клетки Организъм от Организъм от
Екологична биохимия (лекции), доц. Ст. Илиев
от същия същия биологичен друг биологичен
организъм вид вид
3. Еволюция на химичния канал
Химичният канал на взаимодействие е най-старият канал. Възприемането на сигнали от
средата е именно хеморецепция, а ответните реакции – хемотаксиси. В зависимост от това
дали химичните сигнали привличат или отблъскват органични вещества хемотаксисите биват
положителни или отрицателни. Само клетки, които са притежавали способността правилно да
разпознават химичните сигнали и правилно да реагират на тях са могли да оцелеят.
Преди около 20 млрд. год., след голям междузвезден взрив, пространството на Земята се изпълва с
положителни субатомни частици, към които се привличат отрицателно заредени електрони и по този начин
се образуват химичните елементи. Днес присъстващите атоми във Вселената, включително атомите влизащи
в състава на живите организми са възникнали в резултат на този взрив.
По съвременни научни данни възрастта на Земята е 4,6 млрд. год., а живота се е зародил преди 3,8 млрд.
год. Първите научни хипотези за произхода на живота възникват през 1924 г. Руският биохимик А. И.
Опарин и Холдейн през 1929 г. предлагат научна хипотеза обобщаваща всички до това време научни факти
по този проблем. Според тази хипотеза възникването на живота е резултат на дълга еволюция на
въглеродните съединения. Тази хипотеза, която лежи в основата на научната представа за този процес се
разделя на четири етапа:
І
-ви
етап – синтез на нискомолекулни съединения от газовете на първичната земна атмосфера (метан,
амоняк, водни пари и др.);
ІІ
-ри
етап – полимеризация на мономерите с образуване на полимери (от аминокиселини се получават
белтъци, от мононуклеотиди – полинуклеотиди, от монозахариди – полизахариди);
ІІІ
-ти
етап – образуване на фазово обособени системи от органични вещества, отделени от външната
среда чрез мембрани;
ІV
-ти
етап – възникване на най-примитивните клетки, притежаващи свойствата на живите системи в това
число и репродуктивен апарат.
Първите три етапа се отнасят към периода на химична еволюция, а с четвъртия етап започва
биологичната еволюция.
Не е известно, как са изглеждали първите същества, но най-вероятно те са били близки до днешните
бактерии. По обмяна на веществата тези организми са били хетеротрофи. Те са се хранили с органични
вещества, които са разграждали за задоволяване на енергийните и пластичните си нужди. Храната не е била
равномерно разпределена върху повърхността на първичният океан и първите организми са били изправени
пред проблема да намират храната си. Необходимо е било да различават богатите от бедните на хранителни
вещества места. Също така и токсичните от безопасните съединения и в зависимост от това да ги избягват или
използват.
С размножаването и увеличаването на броя на първите хетеротрофи, започва
обедняването на първичния бульон на хранителни вещества и това поставя първите му
обитатели пред алтернативата да се научат да усвояват атмосферния кислород и въглерод и да
ги превръщат в органични съединения или да започнат да унищожават себеподобни в
конкуренцията за храна. Първият път е довел до появата на автотрофните организми
синьозелени водорасли (цианобактерии). Те са могли да фотосинтезират и усвояват
атмосферния азот. По-късно са се появили и висшите автотрофи - растения, които също
фотосинтезират, но не могат да усвояват атмосферния азот.
Организмите появили се по втория път са първите “агресори” на земята. Смята се, че те
са “основоположници” на появата на антибиотиците. С обедняването на първичния бульон
хетеротрофите са се приспособили към оползотворяване на продукти на тяхната жизнена
дейност. Появяват си и първите паразити. Това е накарало автотрофите да потърсят начини за
борба със своите неприятели (фитоцини). По време на еволюцията растенията се усложняват и
усъвършенстват, както и техните химични средства. Дори някои от тях от отбранителни са се
превърнали в средства за нападение.
С появата на първите едноклетъчни започва и сложният процес на видообразуване.
Заедно с обособяването на различните видове е възникнала и способността за разпознаване на
2
Екологична биохимия (лекции), доц. Ст. Илиев
клетките от един и същи вид. Например при процеса конюгация (прехвърляне на част от ДНК
от една клетка в друга), за да настъпи този процес е необходимо клетките да се разпознават.
Необходимостта от разпознаването отново се базира на химични сигнали. Необходимостта от
разпознаване е още по-голяма при едноклетъчните, водещи колониален начин на живот, както и
висшите едноклетъчни. Тъй като тези организми са лишени от каквито и да е осезателни органи
могат да разпознават себеподобните си индивиди само по химичен път. Разпознаването става,
като всеки организъм отделя във водата вещества различни от тези на останалите.
След възникване на първите колонии от едноклетъчни, започва и производството на два
вида вещества, носители на информация. Първата група вещества, предават информация в
самите колонии и те могат да се разглеждат като предшественици на днешните хормони.
Втората група служи за установяване на контакт между различните колонии. Тези вещества са
предшественици на съвременните феромони.
Въпреки, че в хода на еволюцията при животните са се образували осезателни органи,
химичния канал не само, че не загубва значението си, но и за много от тях е останал основен.
Химичния канал също се е специализирал и усъвършенствал в процеса на еволюция. Появяват
се специализирани органи – жлези, които секретират във външната среда молекули с
информационна функция. Постепенно се обогатява съдържанието на химични сигнали, за да се
стигне до днес, когато именно чрез тях животните се разпознават, размножават, намират дома
си, изразяват емоционалното си състояние, съобщават за опасност и т.н.
Химичната сигнализация стои в основата на организацията и поддържането на реда в
едни от най-изрядните съобщества, познати на Земята – обществените насекоми. С помощта
на такива вещества се регулира и плътността на популацията в съобществата на висшите
животни.
В хода на еволюцията част от животните са се поставили в тясна зависимост с
растенията. Тези от тях, които се хранят с тях от гледна точка на растението са вредни, а тези от
тях, които ги опрашват – полезни. Това определя и отношението на растението към едните и
другите, което то изразява чрез химични сигнали. Растението е способно да произвежда
привличащи вещества – атрактанти или отблъскващи вещества – репеленти.
Както се вижда универсалността на химичния канал се използва от всички живи
организми, следователно живите организми отделят химични вещества в околната среда с най-
различно предназначение. Една част от тях са доловими и от нас, а други – не, но за тези
съединения може да се съди, или чрез много чувствителна апаратура или чрез поведението на
животните. Докато жлезите с вътрешна секреция и други вътрешни органи са предназначени за
задоволяване на нуждите на организма и оцеляването му, то веществата, отделяни във външната
среда се отнасят до други индивиди от същия вид и така спомагат за оцеляването на вида.
Развитието на изучаването на тези взаимоотношения е претърпяло особен напредък през
последните години след развитието на други науки, изясняващи микроструктурата на тези
съединения. Рационална класификация за тях все още няма, но общо те се наричат алумони
и каеромони, като към първите се отнасят вещества, които носят полза за организма-
продуцент, а към вторите такива, които носят полза за организма-реципиент.
Към алумоните се отнасят: репеленти, антибиотици, токсини и др.
Към каеромоните се отнасят: атрактанти, различни стимулатори, феромони, автотоксини
и автоинхибитори на адаптацията.
4. Методи на Екологичната биохимия
Екологичната биохимия използва химични, биохимични и етологични методи.
Химични методи. От изключителна важност са микроаналитичните и
високочувствителни техники за анализ. Поради това, че хемоефекторите се отделят в много
малки количества, анализите се правят с малко количество вещество. Изясняването на състава и
3

Това е само предварителен преглед

За да разгледате всички страници от този документ натиснете тук.

Екологична биохимия - лекция

Екологичната биохимия е дял от общата биохимия, който има за предмет разкриване на биохимичните механизми на екологичните взаимодействия. Тази наука е изключително млада с време на развитие последните 2-3 десетилетия...
Изпратен от:
Ivelin Mollov
на 2010-08-28
Добавен в:
Лекции
по Биохимия
Статистика:
191 сваляния
виж още
 
Домашни по темата на материала
Ефекти на алкохола върху обмяната на въглехидрати и липиди
добавена от bobis.westworld 21.03.2013
1
12
 
Онлайн тестове по Биохимия
Тест по Биохимия за студенти от 1-ви курс
тематичен тест по Биохимия за Студенти от 1 курс
Тестът е предназначен за студенти, които учат в Медицински университет. Съдържа 19 въпроса, всеки от които има само един верен отговор.
(Труден)
19
11
1
6 мин
04.09.2018
Метаболитни процеси, протичащи в клетката - тест
състезателен тест по Биохимия за Ученици от 12 клас
Тестът е предназначен за ученици от 9 до 12 клас, които имат знания по биохимия и са надградили учебно ниво от първо равнище. Тестът е на ниво, така че всеки може да опита да го реши за да задълбочи знанията си в тази област на биохимията. Въпросите са с един верен отговор.
(Труден)
12
132
1
1 мин
27.06.2012
» виж всички онлайн тестове по биохимия

Екологична биохимия - лекция

Материал № 543370, от 28 авг 2010
Свален: 191 пъти
Прегледан: 415 пъти
Предмет: Биохимия, Биология
Тип: Лекция
Брой страници: 42
Брой думи: 12,792
Брой символи: 80,016

Потърси помощ за своята домашна:

Имаш домашна за "Екологична биохимия - лекция"?
Намери бързо решение, с помощтта на потребители на Pomagalo.com:

Намери частен учител

Пламен Пенев
преподава по Биология и Химия
в град Чирпан
с опит от  4 години
26

Недялко Симеонов
преподава по Биохимия
в град Силистра
с опит от  12 години
55

виж още преподаватели...
Последно видяха материала
Сродни търсения