Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №4
Шрифт:
Из таких агрегатов может быть составлена более сложная структура. Агрегат миозина с шестью рядами головок и нити актина (актиновые филаменты) — опять агрегат миозина и т. д. То есть получается по сути кристаллическая структура, в которой каждый актиновый филамент связан с тремя миозиновыми, а каждый миозиновый — с шестью актиновыми. Вся структура может сокращаться, и примерно так устроено мышечное волокно, например, поперечно-полосатые мышцы.
Рис. 73. Механизм смещения активного микрофиламента относительно молекулы миозина. Предполагается, что каждая из головок молекулы миозина осуществляет этот цикл независимо друг от друга.
К
Рис. 62. Упрощенная схема различных изменений в структурной состоянии актина, обусловленных его взаимодействием со специфическими белками. На схеме не показаны заякоривающие белки (такие, как винкулил), которые связывают актиновые нити с другими клеточными компонентами, и различные малоизученные копирующие белки.
Ядро и ядерная оболочка
Ядерная оболочка двойная, в ней есть ядерные поры, они окружены в три ряда кругом из восьми белками. Один внешний круг контактирует с цитоплазмой, другой средний и внутренний круг контактирует с внутренностью ядра. Ядерная пора выполняет достаточно сложную функцию. Все белки синтезируются в цитоплазме. Соответственно, ядерная пора должна пропустить внутрь ядра только те белки, которые должны там работать, и не пропустить другие. Исследования показали, что существует определенная последовательности аминокислот, которая является пропуском внутрь ядра. Если эти 5–6 аминокислот химически присоединить к шарику латекса, и взвесь таких шариков инъецировать внутрь клетки, то белки пор протащат шарики в ядро. С другой стороны, эти же белки должны не выпускать из ядра молекулы ДНК, РНК и др. Молекулы ДНК особым образом закреплены в ядре, так что каждой молекуле (хромосоме) соответствует определенная хромосомная территория, участок внутри ядра. Иногда при повреждении клетки, например, под действием радиации, хромосомы с двух сторон ядра двигаются навстречу друг другу и с помощью специальных белков сравниваются и исправляют повреждение. Это все мало изучено, известно только, что ДНК прикреплена.
Рис. 113. Схема строения и расположения ядерных поровых комплексов ядерной оболочки.
Популяционная динамика
ЛЕКЦИЯ № 14
П. В. Турчин, Коннектикут
Цель данной лекции дать представление о совершенно потрясающей области биологии, как популяционная динамика.
Рассмотрим первый график. Он показывает зависимость популяции конкретных животных от времени.
Плотность популяции гусеницы
В данной ситуации речь идет о гусеницах, которая поедает лиственницы в горах Швейцарии. По оси ОХ отложено время, по оси 0Y отложен десятичный логарифм популяционной плотности. Как она измерялась? В данном случае энтомологи шли в лиственные леса в Альпах, там они срезали определенное количество веток, например 100 кг, трясли их и считали, сколько в них будет гусениц. Это дает оценку, какая плотность популяции имеется в этой области. Это вполне замечательная популяция, потому что она видна невооруженным глазом для любого туриста, приезжающего в Альпы. Каждые 8,5 лет есть год или два, когда Альпы становятся рыжими, потому что всю хвою в это время съедают гусеницы. Но самое интересное, что эти популяционные
Каждый из нас хоть раз был в лесу и представляет, что лес — это большая «биологическая каша», в которой находятся десятки видов разных животных. Непонятно, как может такая сложная экосистема создавать такие красивые и четкие колебания? Как раз этим вопросом и занялись в прошлом столетии экологи. В данной лекции будут представлены три самые простые модели популяционной динамики.
Первой такой моделью будет экспоненциальная, которая основана на законе сохранения количества животных. Выделим какую-нибудь область и будем считать, что популяция — это все животные в той области. Существуют четыре процесса, путем которых количество животных в этой популяции может меняться: рождение, смерть, иммиграция и эмиграция. Сейчас это каждому очевидно. Но до начала IX века этот закон сохранения не был общепринятым в биологии, потому что в тот момент процветала теория о самозарождении жизни. Только потом многие ученые, в частности Луи Пастер отвергли теорию самозарождения.
Математически закон сохранения можно записать следующим образом:
N(t + ?t) = N(t) + B — D + I — E
где
• В — Births (рождение)
• D — Deaths (смерть)
• I–Immigration (иммиграция)
• Е — Emigration (эмиграция).
• N(t) — число особей в популяции во время t.
• N(t + ?t) — число особей в популяции во время t + ?t.
Здесь ?t — маленький промежуток времени, который должен соответствовать биологии исследуемых животных, поэтому, например, для бактерий это может быть 1 минута, а для слонов — 10 лет. То есть нужно соизмерять шаг со скоростью размножения, смерти и др.
Теперь возьмем такую большую область, что эмиграция и иммиграция составляют такой маленький процент во влиянии на численность популяции, что о нем можно забыть (то есть эмиграция и иммиграция равны нулю). Тогда закон запишется
N(t + ?t) = N(t) + B — D
Понятно, что D и В не могут быть константами, так как чем больше животных, тем больше родится новых и тем больше вероятность, что кто-то из них умрет. Они отражают не сам процесс, а результат процесса, а сам процесс отражает смертность и рождаемость, то есть мы переходим к понятию удельных скоростей рождаемости и смертности соответственно:
Тогда рождаемость можно записать так:
B(t) = bN(t)?t
Аналогично находится и смертность. Далее записываем закон сохранения, подставляем удельные скорости:
N(t + ?t) = N(t) + B(t) — D(t)
N(t + ?t) = N(t) + bN(t)?t — dN(t)?t