Biyokimyasal adaptasyonun özellikleri. biyokimyasal adaptasyon

Olumsuz çevresel faktörlere verilen tepkiler, yalnızca belirli koşullar altında canlı organizmalar için yıkıcıdır ve çoğu durumda uyarlanabilir bir değere sahiptir. Bu nedenle bu tepkiler Selye tarafından "genel uyum sendromu" olarak adlandırılmıştır. Daha sonraki çalışmalarında "stres" ve "genel uyum sendromu" terimlerini eşanlamlı olarak kullandı.

adaptasyon- bu, olumsuz koşullarda stabilitede bir artış ve ontogenez akışını sağlayan genetik olarak belirlenmiş bir koruyucu sistemlerin oluşum sürecidir.

Adaptasyon, bir bitki organizması da dahil olmak üzere biyolojik bir sistemin değişen varoluş koşullarında kararlılığını artıran en önemli mekanizmalardan biridir. Organizma bir faktöre ne kadar iyi adapte olursa, onun dalgalanmalarına karşı o kadar dirençli olur.

Bir organizmanın, dış ortamın etkisine bağlı olarak, belirli sınırlar içinde metabolizmasını değiştirme yeteneğinin genotipik olarak belirlenmiş yeteneğine denir. reaksiyon hızı. Genotip tarafından kontrol edilir ve tüm canlı organizmaların karakteristiğidir. Reaksiyon normunun sınırları içinde meydana gelen değişikliklerin çoğu uyarlanabilir öneme sahiptir. Habitattaki değişikliklere karşılık gelirler ve dalgalı çevresel koşullar altında bitkilerin daha iyi hayatta kalmasını sağlarlar. Bu bağlamda, bu tür modifikasyonlar evrimsel öneme sahiptir. "Reaksiyon hızı" terimi, V.L. Johansen (1909).

Bir türün veya çeşidin çevreye göre değişiklik yapma yeteneği ne kadar büyükse, tepkime hızı o kadar geniş ve uyum yeteneği o kadar yüksek olur. Bu özellik, dayanıklı tarımsal ürün çeşitlerini ayırt eder. Kural olarak, çevresel faktörlerdeki hafif ve kısa süreli değişiklikler, bitkilerin fizyolojik işlevlerinin önemli ölçüde ihlal edilmesine yol açmaz. Bunun nedeni, iç ortamın göreceli dinamik dengesini ve değişen bir dış ortamda temel fizyolojik işlevlerin kararlılığını koruma yetenekleridir. Aynı zamanda, keskin ve uzun süreli darbeler bitkinin birçok fonksiyonunun bozulmasına ve sıklıkla ölümüne yol açar.

Adaptasyon, türlerin hayatta kalmasına katkıda bulunan ve stabiliteyi artıran tüm süreçleri ve adaptasyonları (anatomik, morfolojik, fizyolojik, davranışsal vb.) içerir.

1.Anatomik ve morfolojik uyarlamalar. Bazı kserofit temsilcilerinde, kök sisteminin uzunluğu birkaç on metreye ulaşır, bu da bitkinin yeraltı suyunu kullanmasına ve toprak ve atmosferik kuraklık koşullarında nem eksikliği yaşamamasına izin verir. Diğer kserofitlerde kalın bir kütikülün varlığı, yaprakların tüylenmesi ve yaprakların dikenlere dönüşmesi, nem eksikliği koşullarında çok önemli olan su kaybını azaltır.

Yanan tüyler ve dikenler, bitkileri hayvanlar tarafından yenmekten korur.

Tundradaki veya yüksek dağ yüksekliklerindeki ağaçlar, çömelmiş sürünen çalılara benziyor, kışın karla kaplı, bu da onları şiddetli donlardan koruyor.

Günlük sıcaklık dalgalanmalarının büyük olduğu dağlık bölgelerde, bitkiler genellikle yoğun aralıklarla çok sayıda gövdeye sahip düzleştirilmiş yastıklar şeklindedir. Bu, yastıkların içindeki nemi ve gün boyunca nispeten eşit bir sıcaklık tutmanıza olanak tanır.

Bataklık ve su bitkilerinde, hava deposu olan ve suya daldırılmış bitki kısımlarının nefes almasını kolaylaştıran hava taşıyan özel bir parankim (aerenkima) oluşur.

2. Fizyolojik ve biyokimyasal adaptasyonlar. Sulu meyvelerde, çöl ve yarı çöl koşullarında büyümek için bir adaptasyon, CAM yolu boyunca fotosentez sırasında CO2'nin asimilasyonudur. Bu bitkiler gün içerisinde kapalı stomalara sahiptir. Böylece bitki iç su rezervlerini buharlaşmadan korur. Çöllerde su, bitki büyümesini sınırlayan ana faktördür. Stomalar geceleri açılır ve bu sırada CO2 fotosentetik dokulara girer. CO2'nin fotosentetik döngüye müteakip katılımı, zaten kapalı stomalar ile gündüz gerçekleşir.

Fizyolojik ve biyokimyasal adaptasyonlar, stomaların dış koşullara bağlı olarak açılıp kapanma yeteneğini içerir. Hücrelerdeki absisik asit, prolin, koruyucu proteinler, fitoaleksinler, fitokitler, organik maddelerin oksidatif parçalanmasına karşı koyan enzimlerin aktivitesinde bir artış, hücrelerde şeker birikimi ve metabolizmadaki bir dizi başka değişiklik, bir olumsuz çevresel koşullara karşı bitki direncinde artış.

Aynı biyokimyasal reaksiyon, aynı enzimin (izoenzimler) çeşitli moleküler formları tarafından gerçekleştirilebilirken, her izoform, sıcaklık gibi bazı çevresel parametrelerin nispeten dar bir aralığında katalitik aktivite sergiler. Bir dizi izoenzimin varlığı, bitkinin, her bir izoenzim ile karşılaştırıldığında, çok daha geniş bir sıcaklık aralığında reaksiyonu gerçekleştirmesine izin verir. Bu, tesisin değişen sıcaklık koşullarında hayati fonksiyonları başarıyla yerine getirmesini sağlar.

3. Davranışsal uyarlamalar veya olumsuz bir faktörden kaçınma. Bir örnek efemera ve efemeroidlerdir (haşhaş, yıldız çiçeği, çiğdemler, laleler, kardelenler). İlkbaharda, sıcaklık ve kuraklığın başlangıcından önce bile, 1.5-2 ay boyunca gelişimlerinin tüm döngüsünden geçerler. Böylece stresörün etkisine girmekten bir nevi ayrılırlar veya kaçınırlar. Benzer şekilde, erken olgunlaşan tarımsal ürün çeşitleri, olumsuz mevsimsel olayların başlangıcından önce bir ürün oluşturur: Ağustos sisleri, yağmurlar, donlar. Bu nedenle, birçok tarım ürününün seçimi, erken olgunlaşan çeşitlerin oluşturulmasına yöneliktir. Çok yıllık bitkiler, kar altında toprakta köksap ve soğan gibi kışı geçirir ve bu da onları dondan korur.

Bitkilerin olumsuz faktörlere adaptasyonu, tek bir hücreden bir fitosenoza kadar birçok düzenleme seviyesinde aynı anda gerçekleştirilir. Organizasyon seviyesi (hücre, organizma, popülasyon) ne kadar yüksek olursa, bitkilerin strese adaptasyonunda eşzamanlı olarak yer alan mekanizmaların sayısı o kadar fazla olur.

Hücre içindeki metabolik ve adaptif süreçlerin düzenlenmesi, sistemlerin yardımıyla gerçekleştirilir: metabolik (enzimatik); genetik; zar. Bu sistemler birbiriyle yakından ilişkilidir. Bu nedenle, zarların özellikleri gen aktivitesine bağlıdır ve genlerin farklı aktiviteleri zarların kontrolü altındadır. Enzimlerin sentezi ve aktiviteleri genetik düzeyde kontrol edilir, aynı zamanda enzimler hücredeki nükleik asit metabolizmasını düzenler.

Üzerinde organizma seviyesi hücresel adaptasyon mekanizmalarına, organların etkileşimini yansıtan yenileri eklenir. Olumsuz koşullar altında, bitkiler, tam teşekküllü tohumlar oluşturmak için gerekli maddelerle yeterli miktarlarda sağlanan çok sayıda meyve elementi yaratır ve tutar. Örneğin, ekili tahılların çiçek salkımlarında ve meyve ağaçlarının taçlarında, olumsuz koşullar altında, bırakılan yumurtalıkların yarısından fazlası düşebilir. Bu tür değişiklikler, fizyolojik olarak aktif ve besinler için organlar arasındaki rekabetçi ilişkilere dayanmaktadır.

Stres koşulları altında, alt yaprakların yaşlanma ve düşme süreçleri keskin bir şekilde hızlanır. Aynı zamanda, bitkiler için gerekli maddeler, organizmanın hayatta kalma stratejisine cevap vererek onlardan genç organlara geçer. Alt yapraklardaki besinlerin geri dönüşümü sayesinde daha genç olanlar, üst yapraklar canlı kalır.

Kayıp organların yenilenme mekanizmaları vardır. Örneğin, yaranın yüzeyi ikincil bir integumenter doku (yara peridermi) ile kaplanır, gövde veya daldaki yara akıntılarla (nasır) iyileşir. Apikal sürgünün kaybı ile bitkilerde uyku halindeki tomurcuklar uyanır ve yan sürgünler yoğun bir şekilde gelişir. Sonbaharda düşen yapraklar yerine ilkbaharda yapılan restorasyon da doğal organ yenilenmesine bir örnektir. Bitkilerin kök bölümleri, rizomlar, thallus, gövde ve yaprak kesimleri, izole hücreler, bireysel protoplastlar tarafından vejetatif üremesini sağlayan biyolojik bir cihaz olarak rejenerasyon, mahsul üretimi, meyve yetiştiriciliği, ormancılık, süs bahçeciliği vb. için büyük pratik öneme sahiptir.

Hormonal sistem de bitki düzeyinde koruma ve adaptasyon süreçlerinde yer alır. Örneğin, bir bitkideki olumsuz koşulların etkisi altında, büyüme inhibitörlerinin içeriği keskin bir şekilde artar: etilen ve absisik asit. Metabolizmayı azaltır, büyüme süreçlerini engeller, yaşlanmayı, organların düşmesini ve bitkinin uyku durumuna geçişini hızlandırırlar. Büyüme inhibitörlerinin etkisi altında stres altında fonksiyonel aktivitenin inhibisyonu, bitkiler için karakteristik bir reaksiyondur. Aynı zamanda, dokulardaki büyüme uyarıcılarının içeriği azalır: sitokinin, oksin ve giberellinler.

Üzerinde nüfus düzeyi seçim eklenir, bu da daha uyumlu organizmaların ortaya çıkmasına neden olur. Seleksiyon olasılığı, çeşitli çevresel faktörlere karşı bitki direncinde popülasyon içi değişkenliğin varlığı ile belirlenir. Dirençteki popülasyon içi değişkenliğe bir örnek, fidelerin tuzlu toprakta düşmanca görünmesi ve bir stres etkeninin etkisinin artmasıyla çimlenme süresindeki varyasyonun artması olabilir.

Modern görüşte bir tür, çok sayıda biyotipten oluşur - daha küçük ekolojik birimler, genetik olarak özdeş, ancak çevresel faktörlere karşı farklı direnç gösterir. Farklı koşullar altında, tüm biyotipler eşit derecede hayati değildir ve rekabetin bir sonucu olarak, yalnızca verilen koşulları en iyi karşılayanlar kalır. Yani bir popülasyonun (çeşitliliğin) belirli bir faktöre karşı direnci, popülasyonu oluşturan organizmaların direnci ile belirlenir. Dirençli çeşitler, olumsuz koşullarda bile iyi verimlilik sağlayan bir dizi biyotipe sahiptir.

Aynı zamanda, uzun süreli yetiştirme sürecinde, popülasyondaki biyotiplerin bileşimi ve oranı çeşitlerde değişir, bu da çeşitliliğin üretkenliğini ve kalitesini etkiler, çoğu zaman daha iyi değildir.

Dolayısıyla adaptasyon, bitkilerin olumsuz çevre koşullarına (anatomik, morfolojik, fizyolojik, biyokimyasal, davranışsal, popülasyon vb.)

Ancak en etkili adaptasyon yolunu seçmek için asıl şey, vücudun yeni koşullara uyum sağlaması gereken zamandır.

Aşırı bir faktörün ani hareketi ile yanıt ertelenemez, tesise geri dönüşü olmayan bir zarar gelmemesi için hemen takip edilmelidir. Küçük bir kuvvetin uzun vadeli etkileri ile, olası stratejilerin seçimi artarken, uyarlanabilir yeniden düzenlemeler kademeli olarak gerçekleşir.

Bu bağlamda, üç ana uyum stratejisi vardır: evrimsel, ontogenetik Ve acil. Stratejinin görevi, ana hedefe ulaşmak için mevcut kaynakların verimli kullanımıdır - organizmanın stres altında hayatta kalması. Adaptasyon stratejisi, hayati makromoleküllerin yapısal bütünlüğünü ve hücresel yapıların fonksiyonel aktivitesini korumayı, hayati aktivite düzenleme sistemlerini sürdürmeyi ve bitkilere enerji sağlamayı amaçlar.

Evrimsel veya filogenetik adaptasyonlar(filojeni - biyolojik bir türün zaman içinde gelişimi) - bunlar evrimsel süreç sırasında genetik mutasyonlar, seçim temelinde ortaya çıkan ve kalıtsal olan adaptasyonlardır. Bitkilerin hayatta kalması için en güvenilir olanlardır.

Evrim sürecindeki her bitki türü, varoluş koşulları ve işgal ettiği ekolojik niş için uyarlanabilirlik, organizmanın çevreye istikrarlı bir şekilde adaptasyonu için belirli ihtiyaçlar geliştirmiştir. Spesifik bitki türlerinin nem ve gölge toleransı, ısı direnci, soğuğa dayanıklılık ve diğer ekolojik özellikleri, ilgili koşulların uzun süreli etkisi sonucunda oluşmuştur. Böylece, sıcağı seven ve kısa gün bitkileri güney enlemlerinin, daha az ısı gerektiren ve uzun gün bitkileri kuzey enlemlerinin karakteristiğidir. Kserofit bitkilerinin kuraklığa karşı sayısız evrimsel adaptasyonu iyi bilinmektedir: suyun ekonomik kullanımı, derin kök sistemi, yaprak dökülmesi ve uyku durumuna geçiş ve diğer adaptasyonlar.

Bu bağlamda, tarımsal bitki çeşitleri, üreme ve üretim biçimlerinin seçiminin gerçekleştirildiği çevresel faktörlere tam olarak direnç gösterir. Seçim, bazı olumsuz faktörlerin sürekli etkisinin arka planına karşı birkaç ardışık nesilde gerçekleşirse, çeşitliliğin buna karşı direnci önemli ölçüde artırılabilir. Güneydoğu Tarım Araştırma Enstitüsü (Saratov) tarafından yetiştirilen çeşitlerin, Moskova bölgesinin üreme merkezlerinde oluşturulan çeşitlerden kuraklığa daha dayanıklı olması doğaldır. Aynı şekilde, elverişsiz toprak ve iklim koşullarına sahip ekolojik bölgelerde, dirençli yerel bitki çeşitleri oluşmuş ve endemik bitki türleri, habitatlarında ifade edilen stresörlere karşı dirençlidir.

Tüm Rusya Bitki Endüstrisi Enstitüsü koleksiyonundan bahar buğdayı çeşitlerinin direncinin karakterizasyonu (Semenov ve diğerleri, 2005)

Doğal bir ortamda, çevresel koşullar genellikle çok hızlı değişir ve stres faktörünün zarar verici düzeye ulaştığı süre, evrimsel adaptasyonların oluşması için yeterli değildir. Bu durumlarda bitkiler kalıcı değil, oluşumu genetik olarak önceden belirlenmiş (belirlenmiş) stres etkeni kaynaklı savunma mekanizmalarını kullanır.

Ontogenetik (fenotipik) uyarlamalar genetik mutasyonlarla ilişkili değildir ve kalıtsal değildir. Bu tür adaptasyonların oluşumu nispeten uzun bir zaman gerektirir, bu nedenle bunlara uzun vadeli adaptasyonlar denir. Bu tür mekanizmalardan biri, bir dizi bitkinin kuraklık, tuzluluk, düşük sıcaklıklar ve diğer stres faktörlerinin neden olduğu su eksikliği koşulları altında su tasarrufu sağlayan CAM tipi bir fotosentez yolu oluşturma yeteneğidir.

Bu adaptasyon, normal koşullarda inaktif olan fosfoenolpiruvat karboksilaz geninin ekspresyonunun indüklenmesi ve CO2 alımının CAM yolunun diğer enzimlerinin genlerinin, ozmolitlerin (prolin) biyosentezi ile antioksidan aktivasyonu ile ilişkilidir. sistemler ve stoma hareketlerinin günlük ritimlerindeki değişikliklerle. Bütün bunlar çok ekonomik su tüketimine yol açar.

Tarla bitkilerinde, örneğin mısırda, normal büyüme koşulları altında aerenkima yoktur. Ancak köklerdeki dokularda sel ve oksijen eksikliği koşulları altında, kök ve gövdenin birincil korteksindeki hücrelerin bazıları ölür (apoptoz veya programlanmış hücre ölümü). Yerlerinde, oksijenin bitkinin hava kısmından kök sistemine taşındığı boşluklar oluşur. Hücre ölümü için sinyal, etilenin sentezidir.

Acil uyum yaşam koşullarındaki hızlı ve yoğun değişimlerle ortaya çıkar. Şok koruyucu sistemlerin oluşumu ve işleyişine dayanmaktadır. Şok savunma sistemleri, örneğin, sıcaklıktaki hızlı bir artışa tepki olarak oluşan ısı şoku protein sistemini içerir. Bu mekanizmalar, zarar verici bir faktörün etkisi altında kısa vadeli hayatta kalma koşulları sağlar ve böylece daha güvenilir uzun vadeli özel adaptasyon mekanizmalarının oluşumu için ön koşulları yaratır. Özel adaptasyon mekanizmalarına bir örnek, düşük sıcaklıklarda yeni antifriz proteinlerinin oluşumu veya kışlık mahsullerin kışlanması sırasında şekerlerin sentezidir. Aynı zamanda, faktörün zarar verici etkisi vücudun koruyucu ve onarıcı yeteneklerini aşarsa, kaçınılmaz olarak ölüm meydana gelir. Bu durumda, organizma, aşırı faktörün etkisinin yoğunluğuna ve süresine bağlı olarak, acil veya özel adaptasyon aşamasında ölür.

Ayırmak özel Ve spesifik olmayan (genel) stresörlere bitki tepkileri.

Spesifik olmayan reaksiyonlar oyunculuk faktörünün doğasına bağlı değildir. Yüksek ve düşük sıcaklıklar, nem eksikliği veya fazlalığı, toprakta yüksek konsantrasyonlarda tuz veya havadaki zararlı gazların etkisi altında aynıdırlar. Her durumda, bitki hücrelerinde zarların geçirgenliği artar, solunum bozulur, maddelerin hidrolitik ayrışması artar, etilen ve absisik asit sentezi artar ve hücre bölünmesi ve uzaması engellenir.

Tablo, çeşitli çevresel faktörlerin etkisi altında bitkilerde meydana gelen spesifik olmayan değişikliklerin bir kompleksini göstermektedir.

Stresli koşulların etkisi altında bitkilerde fizyolojik parametrelerdeki değişiklikler (G.V., Udovenko, 1995'e göre)

Tablodaki verilere dayanarak, bitkilerin çeşitli faktörlere karşı direncine tek yönlü fizyolojik değişikliklerin eşlik ettiği görülebilir. Bu, bir faktöre karşı bitki direncindeki bir artışın, diğerine dirençte bir artışın eşlik edebileceğine inanmak için sebep verir. Bu, deneylerle doğrulanmıştır.

Rusya Bilimler Akademisi Bitki Fizyolojisi Enstitüsü'ndeki (Vl. V. Kuznetsov ve diğerleri) deneyler, pamuk bitkilerinin kısa süreli ısıl işlemine, sonraki tuzlanmaya karşı dirençlerinde bir artış eşlik ettiğini göstermiştir. Bitkilerin tuzluluğa adaptasyonu, yüksek sıcaklıklara karşı dirençlerinin artmasına neden olur. Isı şoku, bitkilerin sonraki kuraklığa uyum sağlama yeteneğini arttırır ve tersine, kuraklık sürecinde vücudun yüksek sıcaklığa karşı direnci artar. Yüksek sıcaklıklara kısa süreli maruz kalma, ağır metallere ve UV-B radyasyonuna karşı direnci artırır. Önceki kuraklık, bitkilerin tuzluluk veya soğukluk koşullarında hayatta kalmasını desteklemektedir.

Farklı nitelikteki bir faktöre adaptasyonun bir sonucu olarak vücudun belirli bir çevresel faktöre karşı direncini artırma sürecine denir. çapraz adaptasyon.

Genel (spesifik olmayan) direnç mekanizmalarını incelemek için büyük ilgi, bitkilerin bitkilerde su eksikliğine neden olan faktörlere tepkisidir: tuzluluk, kuraklık, düşük ve yüksek sıcaklıklar ve diğerleri. Tüm organizma düzeyinde, tüm bitkiler su eksikliğine aynı şekilde tepki verir. Sürgün büyümesinin inhibisyonu, kök sisteminin büyümesinin artması, absisik asit sentezi ve stoma iletkenliğinde azalma ile karakterizedir. Bir süre sonra alt yapraklar hızla yaşlanır ve ölümleri görülür. Tüm bu reaksiyonlar, buharlaşan yüzeyi azaltarak ve ayrıca kökün emme aktivitesini artırarak su tüketimini azaltmayı amaçlar.

Spesifik reaksiyonlar herhangi bir stres faktörünün etkisine verilen tepkilerdir. Böylece fitoaleksinler (antibiyotik özellikli maddeler) bitkilerde patojenlerle (patojenler) temasa tepki olarak sentezlenir.

Tepkilerin özgüllüğü veya özgüllüğü, bir yandan bir bitkinin çeşitli stres etkenlerine karşı tutumunu ve diğer yandan farklı tür ve çeşitlerdeki bitkilerin aynı stres etkenine karşı karakteristik tepkilerini ifade eder.

Bitkilerin spesifik ve spesifik olmayan tepkilerinin tezahürü, stresin gücüne ve gelişme hızına bağlıdır. Stres yavaş gelişirse ve vücudun onu yeniden inşa etmek ve buna uyum sağlamak için zamanı varsa, spesifik tepkiler daha sık ortaya çıkar. Spesifik olmayan reaksiyonlar genellikle stres etkeninin daha kısa ve daha güçlü etkisiyle ortaya çıkar. Spesifik olmayan (genel) direnç mekanizmalarının işleyişi, bitkinin, yaşam koşullarındaki normdan herhangi bir sapmaya yanıt olarak özel (spesifik) adaptasyon mekanizmalarının oluşumu için büyük enerji harcamalarından kaçınmasını sağlar.

Bitkinin strese karşı direnci, ontojeni aşamasına bağlıdır. Uyuyan bir durumda en kararlı bitkiler ve bitki organları: tohumlar, soğanlar şeklinde; odunsu uzun ömürlü - yaprak düştükten sonra derin bir uyku hali durumunda. Bitkiler en çok genç yaşta hassastır, çünkü stres koşulları altında ilk etapta büyüme süreçleri zarar görür. İkinci kritik dönem gamet oluşumu ve döllenme dönemidir. Bu dönemde stresin etkisi bitkilerin üreme fonksiyonlarında azalmaya ve verimde azalmaya neden olur.

Stres koşulları tekrarlanırsa ve yoğunluğu düşükse, bitkilerin sertleşmesine katkıda bulunurlar. Bu, düşük sıcaklıklara, ısıya, tuzluluğa ve havadaki artan zararlı gaz içeriğine karşı direnci artırma yöntemlerinin temelidir.

Güvenilirlik Bir bitki organizmasının tanımı, biyolojik organizasyonun farklı seviyelerindeki (moleküler, hücre altı, hücresel, doku, organ, organizma ve popülasyon) başarısızlıkları önleme veya ortadan kaldırma yeteneği ile belirlenir.

Olumsuz faktörlerin etkisi altında bitkilerin yaşamlarında bozulmaları önlemek için prensipler, fazlalık, işlevsel olarak eşdeğer bileşenlerin heterojenliği, kayıp yapıların onarımı için sistemler.

Yapıların ve işlevselliğin fazlalığı, sistemlerin güvenilirliğini sağlamanın ana yollarından biridir. Fazlalık ve fazlalığın birden çok tezahürü vardır. Hücre altı düzeyde, genetik materyalin rezervasyonu ve çoğaltılması, bitki organizmasının güvenilirliğinin artmasına katkıda bulunur. Bu, örneğin DNA'nın çift sarmalı tarafından, ploidi artırılarak sağlanır. Bitki organizmasının değişen koşullar altında işleyişinin güvenilirliği, çeşitli haberci RNA moleküllerinin varlığı ve heterojen polipeptitlerin oluşumu nedeniyle de korunur. Bunlar, aynı reaksiyonu katalize eden, ancak fizikokimyasal özellikleri ve değişen çevresel koşullar altında moleküler yapının stabilitesi bakımından farklılık gösteren izoenzimleri içerir.

Hücresel düzeyde, bir fazlalık örneği, hücresel organellerin fazlalığıdır. Böylece mevcut kloroplastların bir kısmının bitkiye fotosentez ürünleri sağlamaya yeterli olduğu tespit edilmiştir. Kalan kloroplastlar olduğu gibi yedekte kalır. Aynısı toplam klorofil içeriği için de geçerlidir. Fazlalık, birçok bileşiğin biyosentezi için büyük bir öncül birikiminde de kendini gösterir.

Organizma düzeyinde, fazlalık ilkesi, büyük miktarda polen, ovül, tohumda nesillerin değişmesi için gerekli olandan daha fazla sürgün, çiçek, spikelet oluşumu ve farklı zamanlarda döşenmesinde ifade edilir.

Nüfus düzeyinde, fazlalık ilkesi, belirli bir stres faktörüne direnç bakımından farklılık gösteren çok sayıda bireyde kendini gösterir.

Onarım sistemleri ayrıca farklı seviyelerde çalışır - moleküler, hücresel, organizma, popülasyon ve biyosenotik. Onarıcı süreçler, enerji ve plastik maddelerin harcanmasıyla devam eder, bu nedenle onarım ancak yeterli bir metabolik hız korunursa mümkündür. Metabolizma durursa, onarım da durur. Dış ortamın aşırı koşullarında, onarım süreçleri için enerji sağlayan solunum olduğundan, solunumun korunması özellikle önemlidir.

Uyarlanmış organizmaların hücrelerinin rejeneratif yeteneği, proteinlerinin denatürasyona karşı direnciyle, yani proteinin ikincil, üçüncül ve dördüncül yapısını belirleyen bağların stabilitesi ile belirlenir. Örneğin, olgun tohumların yüksek sıcaklıklara direnci, genellikle dehidrasyondan sonra proteinlerinin denatürasyona dirençli hale gelmesiyle ilişkilidir.

Solunum için bir substrat olarak ana enerji materyali kaynağı fotosentezdir, bu nedenle hücrenin enerji arzı ve ilgili onarım süreçleri, fotosentetik aparatın stabilitesine ve hasardan kurtulma yeteneğine bağlıdır. Bitkilerde aşırı koşullar altında fotosentezi sürdürmek için tilakoid membran bileşenlerinin sentezi aktive edilir, lipid oksidasyonu engellenir ve plastid ultrastrüktür geri yüklenir.

Organizma düzeyinde, rejenerasyonun bir örneği, büyüme noktaları hasar gördüğünde uyku halindeki tomurcukların uyanması olan yedek sürgünlerin gelişmesidir.

Bir hata bulursanız, lütfen bir metin parçasını vurgulayın ve tıklayın. Ctrl+Enter.

Çevresel nesnelerde patojenik bakterilerin üreme olasılığını sağlayan adaptasyon mekanizmalarını incelemek için Listeria monocytogenes ve Yersinia pseudotuberculosis'in referans suşları çeşitli mineral ve organik ortamlarda 6-8°C, 18-20°C ve 37°C. Düşük sıcaklıklarda (6-8°C), ilk başta bakteri üremesinde bir gecikme gözlemlendiği, ancak daha sonra büyüme eğrisinin 37°C sıcaklıktaki ile aynı göstergelere ulaştığı gösterilmiştir. Aynı zamanda, çalışılan kültürlerin düşük sıcaklıklarda hayatta kalmasına değil, üremeye dair kanıtlar elde edildi. Yersinia tarafından asetiltiyokolinin düşük sıcaklıklarda hidroliz hızı, 37°C sıcaklığa kıyasla artmıştır. Sıcaklık koşullarında bir değişiklik ile çalışılan kültürlerin enzimlerinde konformasyonel değişikliklerin varlığı gösterilmiştir. Psödotüberküloz ve listeriosis bakterilerinin düşük sıcaklıkta kültivasyonu sırasında, bakterilerin 37°C sıcaklıkta kültivasyonuna kıyasla NAD ve NADP sentezinde 1.5-2 kat ve RNA sentezinde %7-8 oranında bir artış ortaya çıktı. Düşük sıcaklıklarda mineral ve organik ortamlarda yetiştirilen Y. pseudotuberculosis'te, zarlarda 37°C'ye göre daha yoğun bir doymamış yağ asitleri birikimi kaydedilmiştir.

saprozoonozlar

sıcaklık

biyokimyasal adaptasyonlar

1. Adam R. Hücre kültüründe radyoaktif izotopların kullanımı. - E.: Nauka, 1985. - 110 s.

2. Aseeva I.V., Lysak L.V. Psikrofilik toprak bakterilerindeki nükleik asitlerin içeriğine yetiştirme sıcaklığının etkisi // Mikrobiyoloji. - 1981.- T.50, No. 5. - S. 818-822.

4. Gerhard F. Genel bakteriyoloji yöntemleri.- M.: Mir, 1984. - V.2. – 467 s.

5. Lyakh S.P. Mikroorganizmaların düşük sıcaklıklara adaptasyonu - M.: Nauka, 1976. - 159 s.

6. Skvortsova I.N., Panikova E.L. Toprak psikrofilik pseudomonas çalışması // Mikrobiyoloji. - 1977. - T.46, No. 4 .. - S. 1127-1129.

9. Khochachka P., Somero J. Biyokimyasal adaptasyon. - M.: Mir, 1988. - 568 s.

Bu çalışmanın amacı- çevresel nesnelerde patojenik bakterilerin üreme olasılığını sağlayan adaptasyon mekanizmalarının incelenmesi.

Malzeme ve araştırma yöntemleri

Gram pozitiflerin referans suşları Listeria monocytogenes Ve Yersinia psödotüberküloz tipik biyolojik özelliklere sahiptir. Ekim için mineral ortam kullanıldı: Hirsch, Gerhard, Klassovsky, bentonit, zeolit, fosfat tampon çözeltisi ve organik ortam: hümik asit çözeltileri, bitki substratı, balık besin suyu. Yetiştirme sıcaklığı 6-8°C, 18-20°C ve 37°C idi. Kolinesterazların aktivitesini incelemek için aşağıdaki substratlar kullanıldı: asetiltiyokolin, butiriltiyokolin ve propiyoniltiyokolin. Enzim aktivitesi, standart yöntemlere göre incelendi. Bakterilerin büyüme eğrilerini oluşturmak için, bakteri sayısının dinamiği kültür ortamının bulanıklığı ile belirlendi. Çalışılan kültürlerin düşük sıcaklıklarda hayatta kalmasını değil, üremesini kanıtlamak için trityum etiketli timidin kullanılarak bir radyoizotop yöntemi kullanıldı.

Araştırma sonuçları ve tartışma

Düşük ve yüksek sıcaklıklarda (6-8°C, 18-20°C ve 37°C), farklı trofik koşullarda (mineral ortam: Hirsch, Gerhard, Klassovsky, bentonit, zeolit, fosfat tampon çözeltisi ve organik ortam: hümik asit çözeltileri, bitki substratı, balık besin suyu), çalışılan bakterilerin büyüme eğrilerinin farklı bir karaktere sahip olduğunu gösterdi. Aynı zamanda, nispeten yüksek bir sıcaklıkta (37°C, 18–20°C), herhangi bir organik ortamda bakteri üreme dinamikleri olağan S-şekilli bir eğri olarak ifade edildi ve kültürler 15-30. günlerde öldü. , suş ve ortama bağlı olarak. Buna karşılık, düşük sıcaklıklarda (6-8°C), hem organik hem de mineral ortamlarda, ilk önce üremede bir gecikme gözlemlendi ve ardından eğri, 37°C sıcaklıktaki ile aynı göstergelere ulaştı ve hatta çoğu zaman aşıldı. o. Bakteriyel büyümenin durağan fazı 9 ay (gözlem periyodu) boyunca bu seviyede tutulmuştur. Trityum etiketli timidin kullanılarak bir radyoizotop yöntemi kullanılarak, çalışılan kültürlerin düşük sıcaklıkta hayatta kalması için değil, üreme için kanıt elde edildiğine dikkat edilmelidir. Açıklanan düzenlilik, çeşitli besleyici ortamlar kullanıldığında tarafımızdan incelenen tüm durumlarda not edildi.

Elde edilen verilere dayanarak, sıcaklık faktörünün bakteri popülasyonunun yeni varoluş koşullarına geçişi sırasında bir indüktör olduğu ve bakteri hücresindeki metabolik süreçlerin düşük sıcaklıkta farklı bir metabolik yola geçişine katkıda bulunduğu varsayılabilir, 37°C sıcaklıkta bundan farklıdır. Bu bağlamda özellikle ilgi çekici olan, bakteri yetiştiriciliğinin düşük sıcaklığıdır, çünkü sadece sıcak kanlı hayvanların vücudunda değil, aynı zamanda çevresel nesnelerde de yaşayabilen saprozoonoz patojenleri için düşük bir sıcaklık 37 ° C'lik bir sıcaklık kadar doğaldır. -39 °C

Halihazırda var olan enzimlerin aktivitesinin düzenlenmesinin, vücudun çevresel koşullardaki değişikliklere uyum sağlama reaksiyonlarında önemli bir rol oynadığı bilinmektedir. Biyokimyasal adaptasyonun zaman parametreleri, amino asit dizilerindeki evrimsel değişim için gereken uzun sürelerden, hücrede halihazırda mevcut olan enzimlerin aktivitesinin değişebileceği bir saniyenin kesirlerine kadar geniş ölçüde değişir. Habitatlarda (sıcak kanlı organizma-çevre) keskin bir değişiklik sırasında çalışılan bakterilerin biyokimyasal fonksiyonlarının restorasyonuna katkıda bulunan enzimlerin aktivitesindeki ani değişikliktir.

Substratların (asetiltiyokolin, butiriltiyokolin ve propiyoniltiyokolin) psödotüberküloz mikrobun kolinesterazları tarafından farklı sıcaklıklarda hidroliz aktivitesine ilişkin karşılaştırmalı çalışmalarımız, düşük sıcaklıklarda, asetiltiyokolinin hidroliz hızının 37°C sıcaklığa kıyasla arttığını göstermiştir. Bu durumda, substratların hidroliz hızı, substrat molekülünün asil kısmındaki hidrokarbon radikalinin uzunluğu ile ters orantılıdır (ATC > PTC > BTC). Farklı sıcaklıklarda bu bakterilerin enzimlerinin substrat-inhibitör özelliklerinin karşılaştırmalı bir çalışmasıyla, değişen sıcaklık koşulları altında çalışılan kültürlerde konformasyonel değişikliklerin varlığını gösterdik. Organofosfor inhibitörlerinin kullanımı, enzimlerin karşılaştırılan sıcaklık varyantlarının aktivitesinde 210 katlık bir artışa yol açtı. Bu tür önemli farklılıklar, büyük olasılıkla, enzimlerin katalitik merkezinin hidrofobik bölgelerinin yapısındaki farklılıklardan kaynaklanmaktadır.

Psödotüberküloz ve listeriosis bakterilerinin düşük sıcaklıkta yetiştirilmesi sırasında, literatür verileriyle tutarlı olan 37 ° C sıcaklıkta bakteri yetiştiriciliğine kıyasla NAD ve NADP miktarında 1.5-2 kat artış ortaya çıktı ve düşük sıcaklıkta piridin bağımlı dehidrojenazların hücresel solunumda yüksek sıcaklıktan daha önemli bir rol oynadığını, görünüşe göre hücrelerin elektron taşıma zinciri boyunca hidrojen elektronlarının transferini ve ana enerji akümülatörü olan adenosin trifosfat sentezini aktive ettiğini gösterir. hücrelerde, bu süreçle ilişkili.

Deneylerimizin verileri, incelenen mahsullerin "soğuk" ve "termal" varyantlarındaki yapıcı süreçlerin farklı enerji maliyetleriyle ilerlediğini gösterdiğinden, bu, farklı metabolik yollara sahip olduklarını varsaymamızı sağladı. Bu, çalışılan bakterilerin düşük ve yüksek sıcaklıklarda aynı kültürlerin metabolitleri üzerindeki büyümesinin farklı doğası ile doğrulanır. Elde edilen sonuçlar, ekimin Y. yalancı tüberküloz 37 ° C'de, Krebs döngüsünün metabolitlerinin biyosentezinde ve onlardan sonraki protein biyosentezi için gerekli serbest amino asitlerde bir azalma eşlik eder. "Termal" yetiştirme sırasında, psödotüberküloz bakterileri amino asitleri ve organik asitleri daha az sentezler ve kültür ortamından daha fazla hazırlanmış olanları tüketir, bu da ortamdaki sayılarının azalmasıyla doğrulanır. "Soğuk" yetiştirme sırasında, organik asitler ve amino asitlerin katılımıyla çalışılan bakterilerin hücrelerinde metabolik biyokimyasal işlemler daha ekonomiktir. Verilerimizin kanıtladığı gibi, amino asitler düşük sıcaklıklarda kültür ortamından neredeyse tüketilmez, ancak aktivitesi organik asitlerin varlığı ile teyit edilen Krebs döngüsündeki bakteri hücresi tarafından daha fazla sentezlenir. kültür ortamı. Sonuç olarak, çalışılan mikroorganizmaların değişen çevresel koşullara adaptasyonu, doğrudan protein sentez süreçlerine, yani. prokaryotlarda transkripsiyon düzeyinde meydana gelen genom ekspresyonunun düzenlenmesinden.

Bu pozisyonun ana kanıtlarından biri gelişmiş RNA sentezidir. Bu bağlamda, incelenen bakterinin "soğuk" varyantlarının, "termal" olanlara kıyasla RNA'yı %7-8 oranında daha fazla sentezlediğini gösteren karşılaştırmalı çalışmalar yapılmıştır. Ek olarak, model bakterilerin hücre ultrastrüktürlerinin sıcaklık değişkenlerinin karşılaştırmalı bir elektron mikroskobik çalışması, psödotüberküloz ve listeriosis mikroplarının, düşük sıcaklıklarda ribozomlu hücrelerin önemli ölçüde daha yüksek doygunluğuna sahip olduğunu gösterdi. Yetiştirme sıcaklığının düşmesiyle bakterilerde ribozomların üretkenliğinin azaldığı ve bakterilerin büyüme hızını belirli bir seviyede tutmak için ribozomların düşük verimini bu organellerin ek sentezi ile telafi ettikleri bilinmektedir. bu, sitoplazmadaki RNA içeriğinde ek bir artışla kendini gösterir.

Düşük sıcaklığın etkisi altındaki telafi edici işlemler, incelenen bakterilerin zarlarının lipit bileşimindeki değişiklikler düzeyinde de ortaya çıktı. Evet, saat Y. yalancı tüberküloz Lipidlerin büyük kısmını oluşturan yağ asitleri arasında düşük sıcaklıklarda mineral ve organik ortamlarda yetiştirilen, doymamış yağ asitlerinin birikimi 37°C'den daha büyük ölçüde kaydedilmiştir. Çok miktarda fosfolipid ve doymamış FFA'ların birikmesi, lipidlerin daha fazla "akışkanlığı" ve hücre içi zarların yarı sıvı halinin korunması olasılığını yaratır, bu da geçirgenliklerini arttırır ve sıcaklık adaptasyonunun önemli mekanizmalarından biridir.

Çözüm

Böylece incelenen mikroorganizmalar Listeria monositogenler Ve Yersinia yalancı tüberküloz - Evrim sürecinde sairozoonozların nedensel ajanları, değişen çevresel koşullara, özellikle sıcaklığa uyum sağlamak için mekanizmalar geliştirmiştir, bu da metabolizmanın fizyolojik norm içinde tutulmasını mümkün kılar. Görünüşe göre, aktif yüzeyin farklı bir yapısına sahip enzimlerin oluşumu, organizmanın değişen çevresel koşullara uyum sürecindeki stratejisidir. Çalışmalarımızın verileri, düşük sıcaklığın, beslenme derecesi ne olursa olsun, büyük ekolojik ve salgın öneme sahip çeşitli çevresel nesnelerde yaşamdaki rekabet gücünden bağımsız olarak saprozoonoz patojenlerini sağlayan bir faktör olduğu sonucuna varmamızı sağlar.

İnceleyenler:

Martynova A.V., Tıp Bilimleri Doktoru, Epidemiyoloji ve Askeri Epidemiyoloji Bölümü Profesörü, Rusya Sağlık Bakanlığı, SBEE HPE "Pasifik Devlet Tıp Üniversitesi", Vladivostok;

Kuznetsova T.A., Biyolojik Bilimler Doktoru, Başkan İmmünoloji Laboratuvarı FGBU NIIEM onları. G.P. Somov SO RAMS, Vladivostok.

bibliyografik bağlantı

Pirinç. 28. Çiçekler üzerinde uçan sinekler


Pirinç. 29. Hazırda bekletme modundaki sincap

Fizyolojik adaptasyonlar. Bu adaptasyonlar metabolizmanın yeniden yapılandırılması ile ilişkilidir. Onlar olmadan, sürekli değişen çevre koşullarında homeostazı korumak imkansızdır.
Tuz metabolizmasının özellikleri nedeniyle bir kişi uzun süre tatlı su olmadan yapamaz, ancak hayatlarının çoğunu denizde geçiren ve deniz suyu içen kuşlar ve sürüngenler, hızlı bir şekilde kurtulmalarını sağlayan özel bezler edinmişlerdir. aşırı tuzlar.
Birçok çöl hayvanı, kurak mevsimin başlangıcından önce çok fazla yağ biriktirir: oksitlendiğinde büyük miktarda su oluşur.
davranışsal uyarlamalar. Belirli koşullarda özel bir davranış biçimi, var olma mücadelesinde hayatta kalmak için çok önemlidir. Bir düşman yaklaştığında gizleme veya korkutma davranışı, yılın olumsuz bir dönemi için yiyecek stoklama, hayvanların kış uykusuna yatması ve soğuk veya kurak bir dönemde hayatta kalmalarını sağlayan mevsimsel göçler - bu, ortaya çıkan çeşitli davranış türlerinin tam bir listesi değildir. belirli varoluş koşullarına bir adaptasyon olarak evrimin seyri (Şekil .29).

Pirinç. 30. Erkek Antilopların Çiftleşme Turnuvası

Birçok uyarlama türünün paralel olarak oluştuğuna dikkat edilmelidir. Örneğin, koruyucu veya uyarıcı renklendirmenin koruyucu etkisi, uygun davranışla birleştirildiğinde büyük ölçüde artar. Koruyucu renge sahip hayvanlar tehlike anında donarlar. Aksine, uyarıcı renklendirme, bir avcıyı korkutan gösterici bir davranışla birleştirilir.
Üreme ile ilişkili davranışsal uyarlamalar özellikle önemlidir. Çiftleşme davranışı, eş seçimi, aile oluşumu, yavru bakımı - bu tür davranışlar doğuştan gelir ve türe özgüdür, yani her türün kendi cinsel ve çocuk-ebeveyn davranışı programı vardır (Şekil 30-32).

2.1 Biyokimyasal adaptasyonlar

Organizmanın kararlılığı sorunu, değişen çevresel faktörlere adaptasyonu biyolojinin temel sorunlarından biri olmaya devam etmektedir. Bu konu, A.N. Seversov, I.I. Schmalhausen, K.M. Zavadsky, S.S. Schwartz, E.M. Kreps ve diğerleri.

Adaptasyon sorunu, organizmanın çevresel koşullara adaptasyonu ile ilgili çok çeşitli konuları kapsar. Bu problem, canlı organizmaların bir takım temel özelliklerini etkilediği için birçok genel biyolojik disiplinin merkezinde yer almaktadır. Ancak çok çeşitli türler, seviyeler ve adaptasyon mekanizmalarına rağmen, çevredeki veya bireysel faktörlerindeki bir değişikliğin neden olduğu bir geçiş süreci olarak kabul edilebilirler: herhangi bir organizasyon seviyesindeki canlı bir sistemin tek bir istikrarlı durumdan geçişi. bir diğeri.

Her organizma, sürekli değişen ve organizmanın sürekli buna uyum sağlamak zorunda olduğu çok bileşenli bir habitatta yaşar. Burada bazı türlerin dar, bazılarının geniş adaptasyon kabiliyetine sahip olduğunu bilmek önemlidir.

Adaptasyonların en önemli özelliği, bir organizmanın veya popülasyonun şu anda belirli bir doğal çevreye daha iyi veya daha kötü adapte olduğu göreceli doğasıdır. Adaptasyon süreçlerinin temel özellikleri şunlardır: bir organizma veya popülasyon tarafından yeni koşullara uyum sağlamak için harcanan kaynakların miktarı da dahil olmak üzere, adaptasyonun sistemik doğası, evreleme ve fiyatı.

Evrensel bir biyolojik fenomen olarak çevresel koşullara adaptasyonlar, molekülerden biyosenotike kadar çeşitli biyolojik organizasyon seviyelerinde oluşur ve tezahür eder. Davranış düzeyinde, organizmalar genellikle belirli bir çevrede hayatta kalma ve o çevreden yararlanma şanslarını artıracak şekilde hareket ederler. Anatomik düzeyde, vücudun yapıları genellikle yaşam biçimiyle açık bir uyum gösterir. Fiziksel düzeyde, yaşam işlevlerinin yürütülme biçimleri genellikle belirli bir türün karşılaştığı dış koşulları yansıtır.

Biyokimyasal değişiklikler çoğunlukla temel metabolik fonksiyonlar düzeyinde uyarlanabilir ve bu nedenle mikroskobik olarak görünmez. Enzim sistemlerinin, zarların, solunum pigmentlerinin vb. belirli çevresel koşullara başarılı bir şekilde adaptasyonu, dış adaptif özellikleri benzer olsa bile, bu sistemlerin farklı organizmalardaki kimliğini henüz göstermez. Biyokimyasal sistemlerin adaptasyonunda bu özellikleri belirlemek için Nemova N.N. ve Vysotskaya R.U. öncelikle tüm canlı sistemler için kesinlikle gerekli olan ve çevresel faktörlerdeki değişikliklere duyarlı olan biyokimyasal yapıları ve işlevleri düşündük. Bu, öncelikle aşağıdakileri hedefleyen biyokimyasal adaptasyonlar için geçerlidir:

Makromoleküllerin (nükleik asitler, enzimler, yapısal ve kontraktil proteinler) ve supramoleküler komplekslerin (kromatin, kromozomlar, ribozomlar, membranlar) bütünlüğünün ve fonksiyonel aktivitesinin korunması;

Vücuda, vücut dokularını oluşturan ve besin maddesi rezervleri olan proteinlerin, nükleik asitlerin, karbonhidratların ve lipidlerin biyosentezi için kullanılan enerji kaynakları ve besinlerin sağlanması;

Değişen çevre koşullarına bağlı olarak metabolizmanın düzenleyici mekanizmalarının ve değişikliklerinin sürdürülmesi.

Bu işlevler, hangi koşullarda olursa olsun tüm canlı sistemler için gereklidir. Organizmaların metabolik aktivitesi, enzimler ve nükleik asitler gibi makromoleküllere sıkı sıkıya bağlı olduğundan, adaptasyon süreçleri, makromoleküllerin işlevlerinin böyle bir tipte olmasını ve organizmanın hayati süreçlerinin gerçekleşeceği hızlarda yürütülmesini sağlamaya indirgenmelidir. çevre tarafından müdahale edilmesine rağmen tatmin edici bir şekilde ilerleyin. Adaptasyon sürecinde vücut, metabolik fonksiyonların vektör homeostazını sağlar. Vektör homeostazı ifadesi, dış ortama uyum sürecinde, metabolik reaksiyonların hem hızlarının hem de yönlerinin, vücudun sürekli olarak ihtiyaç duyduğu ürünleri alacak şekilde "ayarlandığını" vurgular.

N.N.'nin çalışmasında. Naumova ve R.U. Vysotskaya, gerçekte biyokimyasal adaptasyonun, çevrenin olumsuz etkilerinden kaçınmak için davranışsal veya fizyolojik bir yolu olmadığında vücudun başvurduğu son çare olduğunu belirtti. Kural olarak, biyokimyasal adaptasyon en kolay yol değildir, genellikle hücrenin kimyasını yeniden inşa etmekten ziyade göç yoluyla uygun bir ortam bulmak daha kolay olduğu ortaya çıkar. Metabolizmanın düzenlenmesi, genlerde bulunan ve karşılık gelen proteinlerin sentezi ile uygulanan bütün bir mekanizma hiyerarşisi yardımıyla gerçekleştirilir.

Ayrıca, mikroçevre düzeyinde biyokimyasal adaptasyonlar düşünüldüğünde, birçok enzimin, özellikle membranlarla ilişkili olanların işlev gördüğü lipid ortamının rolü önemlidir. Mikromolekül olmayan lipidler de sulu bir ortam gibi proteinlerin işleyişi için uygun bir mikro ortam yaratabilir. Membran lipidleri ve ozmolitlerin katılımıyla meydana gelen adaptasyon süreçleri tartışılırken, enzimlerin yakın ortamında istenen pH değerini sağlayan süreçler dikkate alınmalıdır. Bu değerin ve korunması için tampon sistemlerin seçimi, muhtemelen canlı organizmaların hücresel evrimin başlangıcında çözmesi gereken en önemli problemdi. N.N.'ye göre. Naumova ve R.U. Vysotskaya'ya göre, bu, pH düzenlemesinin bugüne kadar incelenen tüm organizmalarda bulunması gerçeğinden kaynaklanmaktadır.

Bir kişinin biyolojik ve sosyal adaptasyonu

Çevresel faktörlere insan adaptasyonları dolaylıdır. Çevresel faktörlerin etkisine her zaman insanların üretim faaliyetlerinin sonuçları aracılık eder ...

Balıkların değişen çevresel faktörlere ekolojik ve biyokimyasal adaptasyonlarında lizozomal enzimlerin rolü; Biyokimyasal integral indeksi - BII...

Balık durumunun biyokimyasal göstergesi

Çevresel faktörlerin organizmaların hayati aktivitesi üzerindeki etkisi

Hayvanlar ve bitkiler, sürekli değişen yaşam koşullarının birçok faktörüne uyum sağlamak zorunda kalırlar. Çevresel faktörlerin zaman ve uzaydaki dinamizmi astronomik, helioiklimsel ...

Organizmaların çevrelerine adaptasyonlarına adaptasyon denir. Adaptasyon, organizmaların yapı ve işlevlerinde, hayatta kalma şanslarını artıran her türlü değişikliktir...

kısıtlayıcı faktörler. Organizmaların faktörlere adaptasyonu

Organizma düzeyinde ana adaptasyon mekanizmaları: 1) biyokimyasal - enzimlerin çalışmasındaki bir değişiklik veya miktarlarındaki bir değişiklik gibi hücre içi süreçlerde kendini gösterir; 2) fizyolojik - örneğin ...

Organizma ve habitatı

Bitkilerin yer-hava ortamının ışık koşullarına fizyolojik adaptasyonları, çeşitli hayati işlevleri kapsar. Işık seven bitkilerdeki büyüme süreçlerinin, gölgeli bitkilere kıyasla ışık eksikliğine daha duyarlı tepki verdiği tespit edilmiştir.

Temel çevre sorunları

Organizmaların çevrelerine adaptasyonlarına adaptasyon denir. Adaptasyonlar, organizmaların yapı ve işlevlerinde, hayatta kalma şanslarını artıran herhangi bir değişikliktir. Uyum sağlama yeteneği, genel olarak yaşamın temel özelliklerinden biridir...

Ekoloji ve insan sağlığı

Gezegenimizin tarihinde (oluşum gününden günümüze kadar), gezegen ölçeğinde görkemli süreçler sürekli olarak meydana geldi ve Dünya'nın yüzünü değiştirmeye devam ediyor...

insan ekolojisi

Bir kişinin biyolojik adaptasyonu, insan vücudunun bir organın, fonksiyonun veya tüm organizmanın dış ve iç özelliklerinde değişen çevresel koşullara bir değişiklik olarak ifade edilen çevresel koşullara evrimsel bir adaptasyonudur ...

insan ekolojisi

Adaptasyonlar hem doğal hem de yapay çevre faktörlerine göre oluşturulur, bu nedenle sadece ekolojik değil, aynı zamanda sosyo-ekonomik niteliktedirler...

Organizmanın kararlılığı sorunu, değişen çevresel faktörlere adaptasyonu biyolojinin temel sorunlarından biri olmaya devam etmektedir. Bu konu, A.N. Seversov, I.I. Schmalhausen, K.M. Zavadsky, S.S. Schwartz, E.M. Kreps ve diğerleri.

Adaptasyon sorunu, organizmanın çevresel koşullara adaptasyonu ile ilgili çok çeşitli konuları kapsar. Bu problem, canlı organizmaların bir takım temel özelliklerini etkilediği için birçok genel biyolojik disiplinin merkezinde yer almaktadır. Ancak çok çeşitli türler, seviyeler ve adaptasyon mekanizmalarına rağmen, çevredeki veya bireysel faktörlerindeki bir değişikliğin neden olduğu bir geçiş süreci olarak kabul edilebilirler: herhangi bir organizasyon seviyesindeki canlı bir sistemin tek bir istikrarlı durumdan geçişi. bir diğeri.

Her organizma, sürekli değişen ve organizmanın sürekli buna uyum sağlamak zorunda olduğu çok bileşenli bir habitatta yaşar. Burada bazı türlerin dar, bazılarının geniş adaptasyon kabiliyetine sahip olduğunu bilmek önemlidir.

Adaptasyonların en önemli özelliği, bir organizmanın veya popülasyonun şu anda belirli bir doğal çevreye daha iyi veya daha kötü adapte olduğu göreceli doğasıdır. Adaptasyon süreçlerinin temel özellikleri şunlardır: bir organizma veya popülasyon tarafından yeni koşullara uyum sağlamak için harcanan kaynakların miktarı da dahil olmak üzere, adaptasyonun sistemik doğası, evreleme ve fiyatı.

Evrensel bir biyolojik fenomen olarak çevresel koşullara adaptasyonlar, molekülerden biyosenotike kadar çeşitli biyolojik organizasyon seviyelerinde oluşur ve tezahür eder. Davranış düzeyinde, organizmalar genellikle belirli bir çevrede hayatta kalma ve o çevreden yararlanma şanslarını artıracak şekilde hareket ederler. Anatomik düzeyde, vücudun yapıları genellikle yaşam biçimiyle açık bir uyum gösterir. Fiziksel düzeyde, yaşam işlevlerinin yürütülme biçimleri genellikle belirli bir türün karşılaştığı dış koşulları yansıtır.

Biyokimyasal değişiklikler çoğunlukla temel metabolik fonksiyonlar düzeyinde uyarlanabilir ve bu nedenle mikroskobik olarak görünmez. Enzim sistemlerinin, zarların, solunum pigmentlerinin vb. belirli çevresel koşullara başarılı bir şekilde adaptasyonu, dış adaptif özellikleri benzer olsa bile, bu sistemlerin farklı organizmalardaki kimliğini henüz göstermez. Biyokimyasal sistemlerin adaptasyonunda bu özellikleri belirlemek için Nemova N.N. ve Vysotskaya R.U. öncelikle tüm canlı sistemler için kesinlikle gerekli olan ve çevresel faktörlerdeki değişikliklere duyarlı olan biyokimyasal yapıları ve işlevleri düşündük. Bu, öncelikle aşağıdakileri hedefleyen biyokimyasal adaptasyonlar için geçerlidir:

Makromoleküllerin (nükleik asitler, enzimler, yapısal ve kontraktil proteinler) ve supramoleküler komplekslerin (kromatin, kromozomlar, ribozomlar, membranlar) bütünlüğünün ve fonksiyonel aktivitesinin korunması;

Vücuda, vücut dokularını oluşturan ve besin maddesi rezervleri olan proteinlerin, nükleik asitlerin, karbonhidratların ve lipidlerin biyosentezi için kullanılan enerji kaynakları ve besinlerin sağlanması;

Değişen çevre koşullarına bağlı olarak metabolizmanın düzenleyici mekanizmalarının ve değişikliklerinin sürdürülmesi.

Bu işlevler, hangi koşullarda olursa olsun tüm canlı sistemler için gereklidir. Organizmaların metabolik aktivitesi, enzimler ve nükleik asitler gibi makromoleküllere sıkı sıkıya bağlı olduğundan, adaptasyon süreçleri, makromoleküllerin işlevlerinin böyle bir tipte olmasını ve organizmanın hayati süreçlerinin gerçekleşeceği hızlarda yürütülmesini sağlamaya indirgenmelidir. çevre tarafından müdahale edilmesine rağmen tatmin edici bir şekilde ilerleyin. Adaptasyon sürecinde vücut, metabolik fonksiyonların vektör homeostazını sağlar. Vektör homeostazı ifadesi, dış ortama uyum sürecinde, metabolik reaksiyonların hem hızlarının hem de yönlerinin, vücudun sürekli olarak ihtiyaç duyduğu ürünleri alacak şekilde "ayarlandığını" vurgular.

N.N.'nin çalışmasında. Naumova ve R.U. Vysotskaya, gerçekte biyokimyasal adaptasyonun, çevrenin olumsuz etkilerinden kaçınmak için davranışsal veya fizyolojik bir yolu olmadığında vücudun başvurduğu son çare olduğunu belirtti. Kural olarak, biyokimyasal adaptasyon en kolay yol değildir, genellikle hücrenin kimyasını yeniden inşa etmekten ziyade göç yoluyla uygun bir ortam bulmak daha kolay olduğu ortaya çıkar. Metabolizmanın düzenlenmesi, genlerde bulunan ve karşılık gelen proteinlerin sentezi ile uygulanan bütün bir mekanizma hiyerarşisi yardımıyla gerçekleştirilir.

Ayrıca, mikroçevre düzeyinde biyokimyasal adaptasyonlar düşünüldüğünde, birçok enzimin, özellikle membranlarla ilişkili olanların işlev gördüğü lipid ortamının rolü önemlidir. Mikromolekül olmayan lipidler de sulu bir ortam gibi proteinlerin işleyişi için uygun bir mikro ortam yaratabilir. Membran lipidleri ve ozmolitlerin katılımıyla meydana gelen adaptasyon süreçleri tartışılırken, enzimlerin yakın ortamında istenen pH değerini sağlayan süreçler dikkate alınmalıdır. Bu değerin ve korunması için tampon sistemlerin seçimi, muhtemelen canlı organizmaların hücresel evrimin başlangıcında çözmesi gereken en önemli problemdi. N.N.'ye göre. Naumova ve R.U. Vysotskaya'ya göre, bu, pH düzenlemesinin bugüne kadar incelenen tüm organizmalarda bulunması gerçeğinden kaynaklanmaktadır.