Презентация на тему: Лекция 12. Взаимодействия между животными. Биохимические основы адаптации

Лекция 12. Взаимодействия между животными. Биохимические основы адаптации организмов к факторам внешней среды. Окислительный стресс.
Биохимические взаимодействия между животными, опосредованные хемомедиаторами
Феромоны – вещества, вырабатываемые и выделяемые во внешнюю среду живыми организмами и вызывающие специфическую реакцию
Структура некоторых феромонов насекомых: 1 – бомбикол, 2 – диспалюр, 3 – гераниаль, 4 – вербенол, 5 – 9-кетотрансдеценовая кислота, 6 - мускалюр
Лекция 12. Взаимодействия между животными. Биохимические основы адаптации
Токсины
Токсины
Зоотоксины небелковой природы : 2 – батрахотоксин (кожа земноводных), 3 – тетродотоксин (кожа жаб, яйца тритона, моллюски,внутренности рыбы «фугу»),4 –
Репелленты – сильнопахнущие вещества, образуемые некоторыми животными при нападении на них, стрессе, ощущении опасности, способные отпугивать хищников
Кайромоны
Нейрогуморальная регуляция основана на обратной связи, осуществляется нервной системой с участием специализированных веществ.
Гормоны
Лекция 12. Взаимодействия между животными. Биохимические основы адаптации
Эйкозаноиды
Растительные гормоны:
Половые гормоны человека, обнаруженные у растений
Гормоны линьки насекомых и животных ( экдизон, холестерол, цикастерон) - «бумажный фактор» у клопа-солдатика (К. Слама)
Биохимические основы адаптации организмов к факторам внешней среды
Факторы окружающей среды, влияющие на растения
Экологические особенности фотосинтеза
Затопление
Адаптации к пониженным температурам
Адаптации
Тяжелые металлы и органические токсиканты
Окислительный стресс
Биологически активные формы кислорода (образование в одноэлектронных актах восстановления и детоксикация)
Инактивация активных форм кислорода
Устойчивость к окислительному стрессу у микроорганизмов
Ауторегуляция стрессового ответа микроорганизмов
1/29
Средняя оценка: 4.6/5 (всего оценок: 52)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (1060 Кб)
1

Первый слайд презентации: Лекция 12. Взаимодействия между животными. Биохимические основы адаптации организмов к факторам внешней среды. Окислительный стресс

Биохимические взаимодействия между животными (хемомедиаторы) Связь растительных и животных гормонов ФАВ животных и растений Биохимические основы адаптации организмов к факторам внешней среды Окислительный стресс

Изображение слайда
2

Слайд 2: Биохимические взаимодействия между животными, опосредованные хемомедиаторами

Внутривидовые ( феромоны ) Межвидовые Беспозвоноч-ные Позвоночные Алломоны (польза продуценту) Кайромоны (польза рецепиенту ) Половые феромоны Половые феромоны Токсины Привлекающие к пище Феромоны тревоги Феромоны тревоги Репелленты Индукторы адаптаций Феромоны метки, следа Феромоны мечения территории Приманки Сигналы опасности Феромоны со множеством функций Феромоны индивидуаль-ного опознания Стимуляторы

Изображение слайда
3

Слайд 3: Феромоны – вещества, вырабатываемые и выделяемые во внешнюю среду живыми организмами и вызывающие специфическую реакцию

Феромоны беспозвоночных Феромоны-релизеры – летучие вещества, вызывающие после их восприятия животными недолгий поведенческий ответ (половые, тревоги, следа, мечения), Феромоны-праймеры – передаются контактным путем, вызывают длительные изменения метаболизма и регуляторных процессов,что приводит к сдвигам в обмене веществ и интенсивности дыхания, изменению пигментации, развитию стресса, подчинению поведения определенным целям Функции феромонов : половые феромоны (аттрактанты – сближение), афродизиаки (подготовка к копуляции) феромоны тревоги (у муравьев и пчел) - гераниаль аггрегационные (жуки-короеды) - терпены феромоны следа (пчелы – цитраль и гептанол) феромоны метки (кладка яиц жуков) множественные функции – «царское вещество» (9-кето-2-транс-деценовая кислота) релизер и праймер «вещества пропаганды» - выделения комменсалов муравьев и термитов (жужелиц и мух), успокаивающие хозяев вещества, стимулирующие некрофорез (олеиновая кислота у муравьев)

Изображение слайда
4

Слайд 4: Структура некоторых феромонов насекомых: 1 – бомбикол, 2 – диспалюр, 3 – гераниаль, 4 – вербенол, 5 – 9-кетотрансдеценовая кислота, 6 - мускалюр

Изображение слайда
5

Слайд 5

Феромоны позвоночных Половые: аттрактанты (диметилсульфид у самки хомяка, у золотой рыбки Мечение территории – фенилуксусная кислота у песчанок Индивидуальное опознавание – «клановый»запах у стадных, рыжие полевки – запах мочи знакомых особей, аттрактанты детенышей Феромоны тревоги –регуляция оборонительного поведения карпов Межвидовые взаимодействия Алломоны – токсины: хиноны, амины, терпеноиды, пептиды, белки, ферменты репелленты: сильнопахнущие вещества – скунс, гиена приманки: трисахариды тлей и муравьи Кайромоны – вещества, привлекающие к пище: молочная кислота – комары индукторы адаптации – запах актинии у рыб

Изображение слайда
6

Слайд 6: Токсины

Токсины белковой природы : яды змей (гемотоксины – сериновые протеазы и металлопротеазы) яды паукообразных (полипептиды, ферменты – фосфолипазы, фосфодиэстераза, нуклеаза, серотонин, гистамин) яды перепончатокрылых – пчелы, осы – биогенные амины,полипептиды, ферменты яды жуков – полипептид диамфотоксин (яд для стрел у бушменов) яды кишечнополостных – медузы, коралловые полипы – вещества белковой природы (нейро-,гемо-, кардио- и цитотоксины, ферменты) яды брюхоногих моллюсков – пептиды с нейротропной активностью токсины ядовитых рыб – токсичные белки, биогенные амины, холинэстераза, гиалуронидаза, нуклеотидаза, фосфодиэстераза

Изображение слайда
7

Слайд 7: Токсины

Токсины небелковой природы насекомые (биогенные амины, серная кислота) моллюски ( серная кислота) бабочки-пестрянки, многоножки (синильная кислота) муравьи (карбоновые кислоты, формиат, индолы) моллюски (сложные эфиры, соли аммония) жуки-бомбардиры (хиноны и фенолы) морские звезды (сапонины) амфибии (алкалоиды) немертины (азотсодержащие гетероциклы) губки, моллюски (монотерпены, терпеноиды, ароматические бромиды) коралловые полипы (полиолы, фурановые циклы)

Изображение слайда
8

Слайд 8: Зоотоксины небелковой природы : 2 – батрахотоксин (кожа земноводных), 3 – тетродотоксин (кожа жаб, яйца тритона, моллюски,внутренности рыбы «фугу»),4 – буфотоксин (жаба), 5 – кантаритоксин (жук-нарывник, шпанская мушка)

Изображение слайда
9

Слайд 9: Репелленты – сильнопахнущие вещества, образуемые некоторыми животными при нападении на них, стрессе, ощущении опасности, способные отпугивать хищников

Скунс – кротил- и изопентилмеркаптан + метил-кротилсульфид Камбала (рыба Моисея) – секрет, отпугивающий акул – пептид пардаксин Приманки: трисахариды тлей, привлекающие муравьев – «муравьиные фермы»

Изображение слайда
10

Слайд 10: Кайромоны

Вещества, привлекающие к пище – молочная кислота выделений человека и комары Индукторы, стимулирующие адаптацию – вещества, выделяемые хищными беспозвоночными, вызывающие образование шипов у коловраток Сигналы, выделяемые организмом донором и предупреждающие рецепиента об опасности со стороны донора, либо его токсичности Стимуляторы – факторы роста

Изображение слайда
11

Слайд 11: Нейрогуморальная регуляция основана на обратной связи, осуществляется нервной системой с участием специализированных веществ

Гормоны - сигнальные вещества, образующиеся в клетках эндокринных желез высших животных (специализированные клетки, эндокринные железы) Факторы роста и цитокины выделяют не специализированные клетки, а клетки тканей или самостоятельные клетки: тромбоциты, лейкоциты, передача сигнала на коротком расстоянии Нейромедиаторы передают сигнал от нервного окончания на конце отходящего от нейрона отростка на иннервируемую клетку

Изображение слайда
12

Слайд 12: Гормоны

Гормоны – три типа соединений: пептиды, производные тирозина, стероиды Гидрофильные : гистамин, адреналин, серотонин Липофильные – стероидные гормоны (производные стероидов): прогестерон, эстрадиол, тестостерон, кортизол Другие сигнальные вещества : медиаторы (гистидин, эйкозаноиды, простагландины), нейрогормоны, нейромедиаторы, цитокины ( гормоноподобные белки и пептиды) Вторичные мессенджеры (посредники): ц АМФ, ц ГТФ, Ca ++, ИТФ, диацилглицерин, монооксид азота( NO)

Изображение слайда
13

Слайд 13

Изображение слайда
14

Слайд 14: Эйкозаноиды

Изображение слайда
15

Слайд 15: Растительные гормоны:

Цитокинины (пуриновые основания) - не путать с цитокинами! Ауксины (производные аминокислот) Дормины, гиббереллины (абсцизовая кислота, терпеноиды) Этилен

Изображение слайда
16

Слайд 16: Половые гормоны человека, обнаруженные у растений

Изображение слайда
17

Слайд 17: Гормоны линьки насекомых и животных ( экдизон, холестерол, цикастерон) - «бумажный фактор» у клопа-солдатика (К. Слама)

ЮГ – ювенильный гормон ЛГ – линочный гормон (гормон линьки) «Бумажный» эффект у клопа-солдатика

Изображение слайда
18

Слайд 18: Биохимические основы адаптации организмов к факторам внешней среды

Адаптация – способность живых организмов приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней среды с одновременным повышением вероятности выживания и самовоспроизведения. Биохимическая адаптация может осуществляться на различных уровнях метаболизма: Замена аминокислот в последовательности ферментов Изменение баланса между отдельными ферментами (катаболитная репрессия) Изменение промежуточного метаболизма (ассимиляция С при фотосинтезе) Изменение во вторичном метаболизме (адаптация растений к поеданию их животными)

Изображение слайда
19

Слайд 19: Факторы окружающей среды, влияющие на растения

Климатические факторы Почвенные факторы Загрязняющие вещества

Изображение слайда
20

Слайд 20: Экологические особенности фотосинтеза

Растения умеренного пояса : С3 – растения, фиксация через цикл Кальвина Тропические растения : С4 – растения, наряду с циклом Кальвина имеется цикл Хэча-Слэка, где образуются С4- органические кислоты (оксалоацетат, малат) – типичные представители – злаковые, но способны к этому типу фотосинтеза и представители других семейств. Обладают специфическими морфологическими особенностями. САМ – метаболизм ( Crassulacean Acid Metabolism ) - модификация С4 – типа Особенности: ночью устьица открываются и поглощенная днем СО2 связывается с ФЕП с образованием оксалоацетата и малата (цикл Хэча-Слэка), утром устьица закрываются и работает цикл Кальвина. САМ – метаболизм – это специальный приспособительный механизм ксерофитов к условиям пустыни.

Изображение слайда
21

Слайд 21: Затопление

Основная проблема – отсутствие (недостаток) свободного кислорода: пируват – ацетальдегид – этанол Рис – выведение этанола из корней Гипотеза – образование органических кислот – «брожение»: малат, лактат, аланин – у ситника, глицерин – у ольхи, шикимовая кислота – у ириса

Изображение слайда
22

Слайд 22: Адаптации к пониженным температурам

Насекомые – глицерин Растения – сахара в клетке (цитозоле): глюкоза, фруктоза, сахароза, раффиноза, трегалоза, маннит, сорбит, глицерин, реже органические кислоты, полиамины Микроорганизмы – разнообразные механизмы

Изображение слайда
23

Слайд 23: Адаптации

Засуха Растения – ксерофиты – морологические и анатомические приспособления: воскообразная кутикула, колючки вместо листьев. Сохранение воды растениями – закрывание устьиц – абсцизовая кислота и другие сесквитерпены: фазеиновая кислота, транс-фарнезол, ксантоксин.Повышение способности поглощать и удерживать воду – пролин. Засоление почвы – растения. Накопление солей в цитозоле – солянки (до 10% NaCl ). Ограничение поступления соли в клетку. Совместимые галопротекторы – пролин, глицин-бетаин, полиамины Биохимическая адаптация к почве (тяжелые металлы). Токсичность селена – обычно мало в почве, но много в почве некоторых районов Центральной Азии. Австралии, Северной Америки. Астрагалы – аккумуляция в аминокислотах (метилселеноцистеин, селеногомоцистеин, селенметилцистеинсульфоксид).

Изображение слайда
24

Слайд 24: Тяжелые металлы и органические токсиканты

Селен – астрагал – аккумуляция в клетке в виде нерастворимых соединений Тяжелые металлы – полевица (до 1 % Pb ) овсяница – способность белков связывать ТМ, толерантность к Cu, Cd, Zn, Ni, Sn – фиторемедиация бурые водоросли у берегов Австралии – устойчивость к As Детоксикация органичеких соединений гликозилирование фенолов, некоторых фунгицидов, некоторых гербицидов

Изображение слайда
25

Слайд 25: Окислительный стресс

Стресс – одно из центральных понятий при изучении взаимодействия организма со средой. Создатель концепции стресса – Ганс Селье. Вначале использовал «стресс» = «повреждающие агенты», вызывающие неспецифическую реакцию организма на повреждение любого характера. Далее пришел к выводу, что многие патологические реакции на самом деле скорее реакции адаптации, чем прямое действие негативного фактора. Стресс – состояние организма, пытающегося адаптироваться к окружающей среде. «Стресс» - общий комплекс неспецифических компенсаторно-приспособительных процессов, развивающихся у организма в ответ на воздействие чрезвычайных раздражителей – стрессоров. В настоящее время показано, что стрессоры разной природы одинаковым образом негативно действуют на клеточные структуры, сдвигают равновесие окислительно-восстановительных реакций в сторону образования свободных радикалов, что приводит к образованию АФК, которые повреждают клеточные структуры. Считается, что практически любое стрессовое воздействие провоцирует в клетках окислительный стресс.

Изображение слайда
26

Слайд 26: Биологически активные формы кислорода (образование в одноэлектронных актах восстановления и детоксикация)

Реакция Формы кислорода О 2 + е - → О 2 - Супероксид-анион О 2 - + е - +2Н + → Н 2 О 2 Пероксид водорода Н 2 О 2 + е - + Н + → НО. +Н 2 О Гидроксилрадикал НО. + е - + Н + → Н 2 О Вода О 2 + 4е - + 4Н + → Н 2 О Вода

Изображение слайда
27

Слайд 27: Инактивация активных форм кислорода

О 2 + е- → О 2 - - (супероксиддисмутаза) 2 О 2 - + 2Н + → Н 2 О 2 + О 2 О 2 - + е- + 2Н + → Н 2 О 2 Н 2 О 2 + НАДН 2 → 2Н 2 О + НАД (пероксидазы) 2 Н 2 О 2 → 2Н 2 О + О 2 (каталазы) Супероксиддисмутаза – Fe(III) и Mn(III) 2 О -2 + 2Н + → Н 2 О 2 + О 2 (СОД) СОД-Ме n + + О -2 → СОД-Ме ( n -1) + O 2 СОД-Ме ( n -1) + О -2 + 2 H + → СОД-Ме n + +2 O 2

Изображение слайда
28

Слайд 28: Устойчивость к окислительному стрессу у микроорганизмов

Переход от вегетативного состояния клетки в состояние «споры» (покоящееся состояние, анабиотическое состояние) Быстрая реакция микроорганизмов 1 этап – распознавание стресса, замедление роста, перераспределение низкомолекулярных веществ, синтез ферментов 2 этап – изменение на генетическом уровне: прекращение синтеза большинства белков, изменение липидного состава мембран, синтез протекторных веществ, при длительном воздействии стрессора – переход организма к цитодиференцировке (образование покоящихся форм или особого некультивированного состояния)

Изображение слайда
29

Последний слайд презентации: Лекция 12. Взаимодействия между животными. Биохимические основы адаптации: Ауторегуляция стрессового ответа микроорганизмов

Адаптогены – вещества, контролирующие компенсаторно-приспособительные реакции микроорганизмов к стрессовым воздействиям и развитию культур в неоптимальных условиях. «Внеклеточные адаптогены» - насыщенные углеводороды, липоциклопептиды, алкилоксибензолы, белки – стабилизация клеточных мембран, ингибирование активности ферментов, фенотипическая диссоциации популяции и др. Алкилоксибензолы: короткоцепочечные АОБ(С7-АОБ) – протекция микроорганизмов от повреждающих воздействий, «протекторный эффект» длинноцепочечные АОБ(С12-АОБ) – сигнал для мобилизации защитных ресурсов, «сигнал тревоги» Механизм протекторного действия АОБ включает их функционирование как модификаторов белков, эффективных перехватчиков активных форм кислорода, включая синглетный, активаторов экспрессии стрессовых оперонов

Изображение слайда