Жизнь и ее проявления - [7]
Итак, хемосинтетики, как и автотрофные организмы, сами строят органические вещества из неорганических. Но если автотрофным организмам для этого необходим свет, то хемосинтетики обходятся без света, получая энергию в процессе окисления неорганических веществ.
Можно найти много общего в способах ассимиляции и у других групп организмов. Так, например, миксотрофные организмы — насекомоядные растения — занимают как бы промежуточное звено между автотрофными и гетеротрофными организмами.
Эти обстоятельства дают основание считать, что все живые организмы, населяющие Землю, имеют единую принципиальную основу в процессах ассимиляции. Для всего живого питание — это строительный материал для организма и средство накопления энергии.
Окисление органических веществ — основа жизни
Органические вещества и заключенная в них энергия, образовавшаяся в клетках любого организма в процессе ассимиляции, претерпевают обратный процесс — диссимиляцию. При диссимиляции освобождается химическая энергия, которая в организме же превращается в различные формы энергии — механическую, тепловую и т. д. Освобожденная при диссимиляции энергия является той самой материальной основой, которая осуществляет все жизненные процессы — синтез органических веществ, саморегулирование организма, рост, развитие, размножение, реакции организма на внешние воздействия и другие проявления жизни.
Диссимиляция, или окисление, у живых организмов осуществляется двумя способами. У большинства растений, животных, человека и простейших организмов окисление органических веществ происходит с участием кислорода воздуха. Этот процесс получил название «дыхание», или аэробный (от лат. аэр — воздух) процесс. У некоторых групп растений, которые способны существовать без воздуха, окисление происходит без кислорода, то есть анаэробным путем, и называется брожением. Рассмотрим каждый из этих процессов в отдельности.
Понятие «дыхание» первоначально означало лишь вдыхание и выдыхание воздуха легкими. Затем «дыханием» стали называть обмен газами между клеткой и окружающей ее средой — потребление кислорода и выделение углекислоты. Дальнейшие углубленные исследования показали, что дыхание является очень сложным многоступенчатым процессом, который совершается в каждой клетке живого организма с обязательным участием биологических катализаторов — ферментов.
Органические вещества, прежде чем превратиться в «топливо», дающее энергию клетке и организму в целом, должны быть соответствующим образом обработаны с помощью ферментов. Эта обработка заключается в расщеплении крупных молекул биополимеров — белков, жиров, полисахаридов (крахмала и гликогена) — в мономеры. Тем самым достигается определенная универсализация питательного материала.
Таким образом, вместо многих сотен различных полимеров, например пищи, в кишечнике животных образуется несколько десятков мономеров — аминокислот, жирных кислот, глицерина и глюкозы, которые затем доставляются клеткам тканей животных и человека по кровеносным и лимфатическим путям. В клетках происходит дальнейшая универсализация этих веществ. Все мономеры превращаются в более простые молекулы карбоновых кислот с углеродной цепочкой, содержащей от двух до шести атомов. Если мономеров насчитывается несколько десятков, из них двадцать аминокислот, то карбоновых кислот всего десять. Так окончательно утрачивается специфика питательных веществ.
Но и карбоновые кислоты являются лишь предшественниками материала, который можно назвать «биологическим горючим». Они непосредственно еще не могут быть использованы в энергетических процессах клетки. Следующий этап универсализации — отщепление от карбоновых кислот водорода. При этом образуется углекислый газ (СО>2), который организм выдыхает. Атом водорода содержит электрон и протон. Для энергетики клетки и организма в целом (биоэнергетики) роль этих составных частей атома далеко не равноценна. Энергия, заключенная в атомном ядре, недоступна для клетки. Превращение же электрона в атоме водорода сопровождается выделением энергии, которая используется в процессах жизнедеятельности клетки. Поэтому освобождением электрона заканчивается последний этап универсализации биологического топлива. В этот период специфика органических веществ, их составных частей и карбоновых кислот не имеет значения, ибо все они в конечном счете приводят к образованию носителя энергии — электрона.
Возбужденный электрон соединяется с кислородом. Приняв два электрона, кислород заряжается отрицательно, присоединяет два протона и образует воду. Так совершается акт клеточного дыхания.
Окисление органических веществ в клетках происходит в митохондриях, которые, как уже было отмечено в предыдущей брошюре, играют роль динамомашины, преобразующей энергию сгорания углеводов и жиров в энергию аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ).
Окислению в организме подвергаются в первую очередь углеводы. Начальные и конечные процессы окисления углеводов можно выразить такой суммарной формулой: C>6H>12O>6 + 6O>2 = 6СO>2 + 6Н>2O + энергия.
В животном и растительном организмах процесс дыхания в основе своей одинаков: биологический смысл его в обоих случаях состоит в получении энергии каждой клеткой в результате окисления органических веществ. Образуемая при этом АТФ используется как аккумулятор энергии. Именно этим аккумулятором восполняется потребность в энергии, в каком бы месте клетки любого организма она не возникла.
Биология — наука о жизни. Знания о ней человечество накапливало по крупицам с древнейших времен. Преодолевая недоверие, предрассудки, терпя гонения со стороны духовенства, ученые шаг за шагом проникали в тайны природы.Автор предлагаемой брошюры сквозь горнило войны с фашизмом пронес громадную любовь к жизни, неистребимую жажду знания. Он видел смерть своих товарищей по оружию, не раз сам оказывался на волосок от гибели. Он видел, как фашисты, на ременных пряжках у которых было написано: «С нами бог», убивали мирных жителей сел и городов, стариков и детей.
В серии «Ученые беседуют с верующими» мы освещаем важнейшие события в жизни различных наук. Ряд брошюр посвящен биологической науке. В брошюре того же автора «Так начиналась биология» речь шла о развитии этой науки до Ч. Дарвина. В предлагаемой брошюре сообщается о трех этапных открытиях в биологии, в частности, первая глава посвящена Ч. Дарвину, труды которого составили целую эпоху и вооружили естествоиспытателей истинно научным методом изучения природы. О сущности жизни и поступательном развитии живой природы будет рассказано в следующих брошюрах.
С давних времен человечество стремится разгадать загадку своего происхождения. В предлагаемой брошюре прослеживается длительный путь эволюционного развития и становления современного человека, рассказывается о достижениях биологических наук и прежде всего антропологии, благодаря которым мы можем заглянуть в глубь своей истории на десятки миллионов лет.Книжка написана ясным языком, хорошо иллюстрирована и адресуется самым широким читательским массам.Автор — доктор биологических наук, профессор В. И. Фурсов — уже знаком читателям по ряду брошюр, в которых в популярной форме излагались основы естествознания.Этой брошюрой мы по просьбе читателей возобновляем серию «Ученые беседуют с верующими».
Петр Ильинский, уроженец С.-Петербурга, выпускник МГУ, много лет работал в Гарвардском университете, в настоящее время живет в Бостоне. Автор многочисленных научных статей, патентов, трех книг и нескольких десятков эссе на культурные, политические и исторические темы в печатной и интернет-прессе США, Европы и России. «Легенда о Вавилоне» — книга не только о более чем двухтысячелетней истории Вавилона и породившей его месопотамской цивилизации, но главным образом об отражении этой истории в библейских текстах и культурных образах, присущих как прошлому, так и настоящему.
Научно-популярный журнал «Открытия и гипотезы» представляет свежий взгляд на самые главные загадки вселенной и человечества, его проблемы и открытия. Никогда еще наука не была такой интересной. Представлены теоретические и практические материалы.
«Что такое на тех отдаленных светилах? Имеются ли достаточные основания предполагать, что и другие миры населены подобно нашему, и если жизнь есть на тех небесных землях, как на нашей подлунной, то похожа ли она на нашу жизнь? Одним словом, обитаемы ли другие миры, и, если обитаемы, жители их похожи ли на нас?».
Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал.
Взыскание Святого Грааля, — именно так, красиво и архаично, называют неповторимое явление средневековой духовной культуры Европы, породившее шедевры рыцарских романов и поэм о многовековых поисках чудесной лучезарной чаши, в которую, по преданию, ангелы собрали кровь, истекшую из ран Христа во время крестных мук на Голгофе. В некоторых преданиях Грааль — это ниспавший с неба волшебный камень… Рыцари Грааля ещё в старых текстах именуются храмовниками, тамплиерами. История этого католического ордена, основанного во времена Крестовых походов и уничтоженного в начале XIV века, овеяна легендами.
В занимательной и доступной форме автор вводит читателя в удивительный мир микробиологии. Вы узнаете об истории открытия микроорганизмов и их жизнедеятельности. О том, что известно современной науке о морфологии, методах обнаружения, культивирования и хранения микробов, об их роли в поддержании жизни на нашей планете. О перспективах разработок новых технологий, применение которых может сыграть важную роль в решении многих глобальных проблем, стоящих перед человечеством.Книга предназначена широкому кругу читателей, всем, кто интересуется вопросами современной микробиологии и биотехнологии.
Что собою представляют психические болезни? Какие бывают расстройства психики и как они протекают? Какие причины вызывают нарушения психической деятельности человека? Как религиозность влияет на психику верующего? Ответы на эти и ряд других вопросов содержатся в предлагаемой книге.