Внимание Реталлака привлек тот факт, что породы, окружавшие останки эдиакарских существ, не были похожи по своей структуре и минеральному составу на осадочные отложения, сформировавшиеся на дне моря. Ученый решил проверить свои подозрения, изучив химический состав образцов из Эдиакарских холмов и их микроструктуру при помощи электронного микроскопа.
Химический состав почвы, а также форма и размеры минеральных зерен говорят о том, что эта часть Австралии находилась не в зоне тропического, а умеренного или даже субарктического климата. Вода у берегов будущих Эдиакарских холмов должна была замерзать во время зимы, что ставит под сомнение возможность существования примитивных многоклеточных внутри нее.
С другой стороны, минеральный состав пород, окружающих отпечатки, очень похож на палеозоли — окаменевшие фрагменты древних почв. В частности, у образцов из Эдиакарских холмов и других фрагментов палеозолей совпадает изотопный состав, а на поверхности образцов присутствуют микроскопические выемки, похожие на пленочные колонии бактерий или примитивные корни лишайников или грибов.
По словам Реталлака, почва и подобные «корни» не должны были существовать на дне мелких заливов или других частей первичного океана. Это позволило ему предположить, что найденные отпечатки на самом деле не являются морскими многоклеточными организмами, а окаменелыми останками лишайников, обитавшими на поверхности суши. Часть из «многоклеточных животных», по мнению исследователя, на самом деле являются следами от кристаллов льда, вмерзших внутрь древней почвы.
Подобный вывод уже встретил критику со стороны научного сообщества. В частности, палеонтолог Шухай Сяо (Shuhai Xiao) из Политехнического университета Виргинии (США) отметил в комментариях к статье в журнале Nature, что микроскопические углубления на поверхности эдиакарских пород могли оставить только движущиеся организмы, а не неподвижные лишайники. По его словам, аналогичные останки многоклеточных организмов были обнаружены и в других отложениях конца протерозоя, чье «морское» происхождение не вызывает сомнения.
Тем не менее, оппоненты Реталлака не отрицают самой возможности того, что в Эдиакарском периоде на Земле могли существовать сухопутные лишайники или колонии бактерий. Однако доказательство этой гипотезы и ее широкое признание потребуют открытия окаменелостей, однозначно указывающих на сухопутное происхождение подобных отпечатков.
Первые многоклеточные организмы жили Земле на миллиард лет раньше, чем до сих пор считали учёные
Ископаемые остатки многоклеточных организмов возрастом 1,56 млрд лет под электронным микроскопом
На Земле жизнь появилась свыше трех миллиардов лет назад. Раньше считали, что первые 2,5 миллиарда лет своего существования она была представлена исключительно одноклеточными формами. Следы первых многоклеточных достоверно фиксировались лишь в отложениях эдиакарского периода возрастом 600-650 миллионов лет. Находка остатков необычных ископаемых организмов в Китае показала, что первые многоклеточные существа появились на Земле почти на миллиард лет раньше — примерно 1,56 миллиарда лет назад. О своем открытии ученые сообщили в статье*, опубликованной в журнале Nature Communications.
Отпечатки из формации Гаоюйчжуан (Gaoyuzhuang)
Шисин Чжу (Shixing Zhu) и его коллеги проводили раскопки в районе Яньшань (Yanshan) на севере Китая, где залегают породы формации Гаоюйчжуан (Gaoyuzhuang), сформировавшиеся в середине протерозойской эры, 1,5-1,6 миллиарда лет назад. Изучая эти отложения, палеонтологи натолкнулись на необычную породу, содержащую углерод органического происхождения. Исследование ее образцов под электронным микроскопом и при помощи рамановской спектроскопии показало, что она содержит фрагменты достаточно крупных организмов, чья длина могла достигать десяти, двадцати и даже тридцати сантиметров. По своей форме они больше всего напоминали отпечатки водорослей, растущих на небольших глубинах у берегов морей и океанов. Почти наверняка это были многоклеточные организмы, об этом говорит большой размер их клеток и «бесшовный» характер соединений между ними. То есть они представляли единое целое, а не «конфедерацию» из фактически независимых клеток, которые формируют цианобактериальные маты (строматолиты). Найденные в Китае ископаемые организмы более близки к растениям, нежели к животным. Они состояли из двух типов клеток. Первые образовывали ткань тела, вторые, вероятно, были фотосинтезирующими. На способность к фотосинтезу указывают останки по структуре похожие на хлоропласты растений. Тем не менее, по мнению Шисин Чжу и его коллег, не стоит сразу относить данную находку к числу растений. Для определения её точного положения на древе эволюции у учёных пока нет достаточного количества данных.
Родословное дерево высших растений (по книге И. А. Михайловой и О. Б. Бондаренко «Палеонтология», 1977 г. См. также «Наука и жизнь» ╧ 10, 1983 г., стр. 132-133). Эволюция позвоночных в истории Земли (по книге И. А. Михайловой и О. Б. Бондаренко «Палеонтология», 1977 г.). ‹
Шестьсот миллионов лет назад, в позднем докембрии (венде), начался расцвет многоклеточных организмов. Удивляет разнообразие вендской фауны: разные типы и классы животных появляются как бы вдруг, но число родов и видов небольшое. В венде возник биосферный механизм взаимосвязи одноклеточных и многоклеточных организмов — первые стали продуктом питания для вторых. Обильный в холодных водах планктон, использующий световую энергию, стал пищей для плавающих и донных микроорганизмов, а также для многоклеточных животных. Постепенное потепление и рост кислорода привели к тому, что эукариоты, включая многоклеточных животных, стали заселять и карбонатный пояс планеты, вытесняя цианобактерии. Начало палеозойской эры принесло две загадки: исчезновение вендской фауны и кембрийский «популяционный взрыв» — появление скелетных форм.
Эволюция жизни в фанерозое (последние 545 млн лет земной истории) — процесс усложнения организации в растительном и животном мире. В кембрийском и ордовикском периодах существовали только морские организмы — суша оставалась необитаемой. Хорошо сохранились отпечатки трилобитов из класса членистоногих. Бесскелетные существа — черви, голотурии — и животные с известковым или хитиновым скелетом почти не оставили следов. В ордовикском периоде к лилиям, звездам и голотуриям добавились морские ежи. В прибрежных морях появились древнейшие позвоночные — бесчелюстные рыбообразные животные (панцирные рыбы). Из высших растений — мхи и плауновые. На рубеже ордовика — силура произошло первое в фанерозое великое вымирание. Исчезло 35 процентов семейств морских животных, около 60 процентов родов. Главным событием следующего силурийского периода было завоевание суши. Первыми это сделали споровые растения — псилофиты, напоминающие плауны.
Девонский период — время прогресса наземной флоры: на суше росли древнейшие представители хвощевых, плауновых, папоротниковых, первые голосеменные растения. За растениями на сушу потянулись и животные. Первыми наземными членистоногими стали многоножки. Затем появились насекомые.
Каменноугольный период — время господства древовидных папоротников. Появляется климатическая зональность: флора северных территорий отличалась от тропической, а последняя — от своеобразной гондванской флоры южных материков.
В пермском периоде увеличивается число видов рептилий. В конце наступает второе великое вымирание — переход к мезозойской эре жизни. Исчезло около половины семейств и свыше 80 процентов родов.
В последний, меловой, период мезозойской эры происходят резкие изменения в наземной флоре (следующее великое вымирание): исчезло 50 процентов семейств и свыше 80 процентов родов. Появляются первые покрытосеменные растения. Уже растут современные нам дуб, бук, береза. В конце мелового периода — четвертое великое вымирание — исчезло 16 процентов семейств и около 50 процентов родов.
Последняя , кайнозойская , эра (эра новой жизни) наступила 65 млн лет назад. Принципиальных изменений в наземной флоре не было, но из-за усиления климатической зональности растительность, ранее однообразная по всему миру, распалась на фитогеографические провинции. Фауна изменилась существенно: вымерли динозавры. Ведущая роль перешла к млекопитающим. В неогене, когда площади континентов почти полностью освободились от воды, наземная флора стала близка к современной. Похолодание еще резче отделяет тропическую флору от умеренной, а последнюю от арктической. Фауна суши также становится близкой к современной. Из среды приматов выделяется антропоидная ветвь, давшая человека.
Страницы ← предыдущая следующая → ОБЪЕКТЫ БИОТЕХНОЛОГИИ Современное промышленное производство продуктов биосин- теза представляет собой единую биотехнологическую систему, кото- рая складывается из последовательных стадий и операций, количест- во и особенности которых зависят от вида производимой продукции и ее товарной формы. Структура и особенности биотехнологии могут охватывать от- дельные операции или процесс в целом. Совершенствование биотех- нологического процесса может привести к созданию новых струк- турных единиц и к ликвидации устаревших. Определяющими факторами в данном случае являются: – используемый биологический агент (объект); – субстрат и его биохимические и биофизические характери- стики; – аппаратурное оформление, включая системы контроля и уп- равления; – технологический режим или способ реализации; – соответствие технологических процессов, оборудования, по- мещений, качества продукции и ее упаковки требованиям стандартов. Биологическим агентом (объектом) биотехнологической систе- мы может быть клетка (прокариот, эукариот) или вирусная частица. Субстратом является питательная среда для культивирования клеток, продуктом – биомасса клеток, вирусов или синтезируемое клетками вещество, которому при соответствующей обработке придается то- варный вид. Одним из основных элементов аппаратурного обеспече- ния биотехнологического процесса является биореактор (аппарат- культиватор, ферментер). При определенных параметрах и режимах культивирования в биореакторах можно выращивать практически любые клетки. Биологическими объектами (агентами) биотехнологии являются различные представители живой природы, которые делятся на три надцарства: акариоты (безъядерные), прокариоты (предъядерные) и эукариоты (ядерные) и 5 царств: вирусы, бактерии, в том числе микроскопические водоросли, грибы, а также растения и животные, в их числе и простейшие. 11 Вирусы представляют собой бесклеточные частицы размером несколько нанометров и видны только в электронном микроскопе. Они являются облигатными (т. е. обязательными) паразитами и могут размножаться только в клетках других организмов. Вне клеток виру- сы существуют в виде вирионов, представляющих собой комплекс нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) с белком, которые связаны между собой нековалентными связями. Белковые молекулы, окружа- ющие РНК или ДНК, создают оболочку вируса, называемую капси- дом. По типу нуклеиновой кислоты вирусы делятся на РНК-содер- жащие (вирусы растений, а также вирусы, вызывающие грипп, бешенство, полиомиелит, СПИД и другие заболевания человека) и ДНК-содержащие (бактериофаги, некоторые вирусы человека и животных, например, герпеса, оспы и другие). Наряду с типичными вирусами открыты вироиды. Они представляют собой частицы, которые состоят из низкомолекулярных РНК (240–400 нуклеотидов), и не содержат капсидов. Бактерии представляют собой безъядерные, одноклеточные (как правило) организмы, размером 0,2–10,0 мкм и имеющие определен- ную форму (палочки, кокки, спиралевидные формы и т. д.). Внутрен- нее содержимое бактериальной клетки (цитоплазма) изолировано от внешней среды клеточной оболочкой, состоящей из тонкой мембра- ны и стенки, на которую приходится до 20 % сухого вещества бакте- рий. Клеточная стенка имеет сложное строение и придает бактери- альной клетке определенную форму. Исключение составляют мико- плазмы, у которых нет клеточной стенки и, соответственно, опреде- ленной формы. Бактериальные клетки, лишенные клеточной стенки называются протопластами. Протопласты используются в клеточно- инженерных исследованиях. Бактерии отличаются чрезвычайным разноообразием по усло- виям обитания, приспособляемости, способам питания и биоэнерго- образования, а также по отношению к макроорганизмам – животным и растениям. Среди них выделяют наиболее древние формы (архео- бактерии), способные жить в экстремальных условиях. Так, для гало- бактерий, обнаруженных в морских солеварнях, оптимальной средой обитания является концентрированный раствор поваренной соли (3,5–5,0 моль/л). Термоацидофильные бактерии способны жить в го- 12 рячих источниках, на склонах вулканов и в терриконах угольных шахт при рН 1–3 и температурах 59–105 С. Эубактерии являются более чувствительными к условиям ок- ружающей среды. Многие из них способны паразитировать в много- клеточных организмах и вызывать болезни человека, животных и растений. Болезнетворные микроорганизмы называются патоген- ными. Например, все известные микоплазмы являются патогенными. Паразиты бывают облигатными и факультативными. Облигатные па- разиты не могут обитать вне организма. К ним относятся, в частно- сти, возбудители сифилиса и гонореи. Факультативные (необязатель- ные) паразиты, например, синегнойная палочка или вульгарный про- тей, обитающие во внешней среде, при снижении защитных сил ор- ганизма могут вызвать инфекцию. Неболезнетворные бактерии, спо- собные обитать на слизистых оболочках и кожных покровах, но не питающиеся «живым белком” называются сапрофитами. Благодаря большому разнообразию бактерий, обладающих ши- роким диапазоном биохимического состава и своеобразием проте- кающих в них реакций, бактерии наиболее часто служат биотехноло- гическими объектами. Из биомассы бактерий получают различные органические вещества, в частности, аминокислоты, разнообразные белковые вещества, в том числе ферменты. Бактерии являются удобным объектом для генетических иссле- дований, так как быстро размножаются и содержат плазмидную ДНК, способную включать в свой состав чужеродные фрагменты. Генети- чески модифицированные и иммобилизованные на носителях клетки бактерии используются в научно-исследовательских и промышлен- ных целях. Наиболее изученной и широко применяемой в генноин- женерных исследованиях клеткой является кишечная палочка, оби- тающая в толстом кишечнике человека. Грибы, насчитывающие десятки тысяч видов, сочетают в себе черты клеток растений и животных. Они имеют клеточное ядро, как и растения – прочную клеточную стенку; аналогично клеткам живот- ных они нуждаются в некоторых витаминах и способны синтезиро- вать свойственные животным полисахариды: хитин и гликоген. Наи- больший интерес для биотехнологии представляют микроскопиче- ские грибы, к которым относятся дрожжи, плесневые и другие мик- роорганизмы, применяемые в хлебопечении, пивоварении и в молоч- 13 ной промышленности. Они используются также для получения спир- тов, органических кислот, антибиотиков, различных биологически активных веществ и кормового белка. Самостоятельную группу организмов, представляющих собой симбиоз (сожительство) грибов с водорослями или с цианобактерия- ми, составляют лишайники, которые являются перспективными ис- точниками ряда биологически активных веществ. Растения, насчитывающие около 500 000 видов, состоят из ядерных клеток, которые имеют сложное строение и выполняют раз- личные специализированные функции. К ним относятся водоросли, являющиеся водными организмами, и высшие растения, обитающие преимущественно на суше. Водоросли отличаются от высших расте- ний тем, что не имеют органов и тканей, а представляют собой слое- вища, состоящие из недифференцированных (одинаковых) клеток. Как и другие растения, водоросли обладают способностью к фото- синтезу и богаты различными углеводами и пигментами. Один из ви- дов водорослей – морская капуста используется в пищу. Из водорос- лей добывают агар-агар и альгинаты – полисахариды, используемые для изготовления микробиологических сред и в пищевой промыш- ленности. Высшие растения – многоклеточные организмы, имеющие спе- циализированные органы, такие как корни, стебли, листья. Они со- стоят из тканей, образованных дифференцированными клетками. Ткани различаются химическим составом, строением и выполняют различные функции: механические, покровные, выделительные, про- водящие и другие. Особое значение для биотехнологии имеет одна из тканей растений, называемая меристемой. Клетки меристемы способ- ны к делению, благодаря чему осуществляется рост, а также образо- вание тканей и органов растений. Они не утрачивают способности делиться и после удаления из растения. При выращивании на специ- альных питательных средах меристемные клетки дают массу деля- щихся клеток – каллус, который можно длительно культивировать, получать из него новые растения или использовать для извлечения нужных веществ. Наиболее сложным, но в то же время и неизмеримо более эффективным, является выращивание отдельных растительных клеток в жидких средах (в суспензионных культурах). 14 Благодаря способности растений улавливать световую энергию солнца и использовать ее в синтезе органических веществ, растения служат поставщиками питательных веществ для других организмов. Растения составляют большую часть биомассы Земли, поэтому про- изводство и переработка растительного сырья для удовлетворения различных потребностей человека используется с древнейших вре- мен. Являясь богатейшими и незаменимыми источниками разнооб- разных углеводов, липидов, витаминов и многих других физиологи- чески активных и лекарственных веществ, растения служат прежде всего для их получения. При этом до настоящего времени, несмотря на выдающиеся достижения биотехнологии, используются традици- онные способы извлечения биогенных соединений: экстракция, пере- гонка, фильтрация. Однако все большую роль приобретают техноло- гии получения биологически активных веществ из клеточных куль- тур (биостимуляторы из женьшеня, противораковое средство таксол из коры тиса и др.), а также производство продуктов из генетически модифицированных растений. Животные бывают простейшими (одноклеточными) и высшими (многоклеточными). Как и растения они состоят из ядерных клеток. Среди простейших имеются паразиты и возбудители болезней выс- ших животных и человека. Культивирование их на искусственных средах чрезвычайно затруднено. Однако некоторые простейшие вы- ращиваются и используются для целей биоиндикации, в токсиколо- гических исследованиях и для получения отдельных веществ. Ткани высших животных являются источниками полноценного белка, ли- пидных веществ и некоторых витаминов, необходимых для питания человека. Из органов и крови животных получают различные белко- вые препараты (альбумин, иммуноглобулины, ферменты), некоторые гормоны и другие биологически активные вещества. Поскольку сы- рье животного происхождения является наиболее дорогим, а выход конечных продуктов недостаточно высок, то в современных техноло- гиях все чаще используются культуры клеток животных или челове- ка, выращиваемых на искусственных средах (получение интерферо- на, моноклональных антител). Наиболее перспективным и экономичным способом производ- ства биологически активных веществ является генная инженерия, по- 15 зволяющая внедрить ген животного в клетку бактерии, которая начи- нает синтезировать нужное вещество. Так получают в настоящее время человеческий инсулин – гормон белковой природы, без кото- рого невозможен нормальный обмен веществ, гормон роста и неко- торые другие вещества. Клетки растений и животных являются сложно организованны- ми образованиями, состоящими из цитоплазмы и более плотного яд- ра. В цитоплазме содержатся внутриклеточные органеллы: митохон- дрии, рибосомы и лизосомы, шероховатые и гладкие мембраны эндо- плазматической сети, погруженные в водорастворимую среду клетки (цитозоль). Клетка окружена плазматической мембраной, обладающей избирательной проницаемостью благодаря наличию специальных ме- ханизмов транспорта веществ. Клеточные ядра служат для хранения генетической информации, носителем которой является ДНК. Митохондрии снабжают клетку энергией за счет окисления ве- ществ при участии кислорода. В них синтезируются также собствен- ные белки митохондрий. Это – исключение из общего правила. Все остальные клеточные белки синтезируются на рибосомах. Лизосомы содержат ферменты для расщепления различных биополимеров. Мембраны эндоплазматической сети формируют внутреннюю структуру (каркас) клетки, на них осуществляются превращения внутриклеточных веществ, а также реакции обезвреживания чуже- родных соединений (ксенобиотиков). С мембранами эндоплазматической сети связан аппарат Голь- джи, представляющий собой систему микротрубочек. В аппарате Гольджи происходят реакции химической модификации белков, а также синтез резервных и секретируемых из клетки веществ. Жидкая часть клетки – цитозоль содержит ферменты синтеза и анаэробного окисления веществ, а также низкомолекулярные орга- нические и неорганические соединения. Особенностью строения растительных клеток является наличие хлоропластов, в которых происходят процессы фотосинтеза. От кле- ток животных растительная клетка отличается также твердой стен- кой, в состав которой входят вещества полисахаридной природы, в том числе целлюлоза, гемицеллюлозы, пектины, и полифенольный полимер лигнин. 16 Практически все биотехнологические процессы тесно связаны с жизнедеятельностью различных групп микроорганизмов – бакте- рий, вирусов, дрожжей, микроскопических грибов. Микроорганизмы потребляют из окружающей среды вещества, растут, размножаются, выделяют жидкие и газообразные продукты метаболизма, тем самым реализуя те изменения в системе (накопление биомассы или продук- тов метаболизма, потребление загрязняющих веществ), ради которых проводят процесс культивирования. Следовательно, микроорганизм можно рассматривать как центральный элемент биотехнологической системы, определяющий эффективность ее функционирования. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ В живой природе содержатся более 60 химических элементов, относящихся преимущественно к легким элементам таблицы Менде- леева. Они делятся на макроэлементы (O, C, H, Ca, N, P, S, Mg, Na, К, Cl, Fe), содержание которых превышает одну тысячную процента от общего состава, микроэлементы (Mn, Zn, Cu, B, Se, Mo, Co, Ni), на долю которых приходится от одной тысячной до одной миллион- ной процента, и ультра-микроэлементы (Hg, Au, U, Ra и др.), кон- центрация которых в живой материи составляет менее одной милли- онной доли процента. Основную массу живой материи составляют следующие химические элементы (в %): кислород – 65, углерод – 18, водород – 10, азот – 3,0, кальций – 2,0, фосфор – 1,1, калий – 0,35, се- ра – 0,25. Из них только кислород и кальций в больших количествах со- держатся в земной коре. Кремний, алюминий и железо, также содер- жащиеся в высоких концентрациях в неорганической природе, в жи- вых организмах встречаются значительно реже. Вероятно, это объяс- няется тем, что большинство из веществ, составляющих живую мате- рию, образуют легко растворимые и газообразные вещества, что де- лает их более доступными для ассимиляции организмами. Второй особенностью перечисленных элементов является их способность об- разовывать кратные связи, что значительно увеличивает возможность синтеза разнообразных соединений, обладающих уникальными свой- ствами и функциями. Наиболее ярким примером таких биогенных со- единений, синтез которых невозможен вне живой структуры, служат 17 макроэргические вещества (АТФ, ГТФ, креатинфосфат и другие), в химических связях которых содержится необычно высокий запас энергии, используемой затем для реакций синтеза, мышечного со- кращения и других процессов жизнедеятельности. Наконец, отмечена зависимость между биологической ролью химических элементов и их положением в системе Д.И. Менделеева. Как правило, при пере- ходе от легких к тяжелым элементам в пределах одной и той же под- группы возрастает токсичность элементов и, соответственно, снижа- ется их содержание в биомассе (Zn, Cd, Hg). Однако, некоторые тя- желые металлы (Fe, Co, Ni), содержащиеся в небольших количест- вах в биологически активных соединениях, участвуют в жизненно важных биологических функциях (транспорт кислорода, процессы окисления, кроветворение, каталитические реакции). Перечень главных физиологических функций важнейших эле- ментов приведен в табл. 2. Таблица 2 Физиологические функции важнейших химических элементов Химический Физиологическая роль элемент H2 Входит в состав воды и органических веществ клетки O2 Входит в состав воды и органических веществ клетки, служит акцептором электронов при аэробном дыхании C, N Входят в состав органических веществ клетки, белков, нуклеи- новых кислот, коферментов S Входит в состав белков и некоторых коферментов (тиаминди- фосфат, коэнзим А) P Входит в состав нуклеиновых кислот, фосфолипидов, кофер- ментов K Один из главных неорганических катионов клетки, активатор некоторых ферментов Mg Важный катион клетки, участвует в обмене АТФ, в связывании ферментов с субстратами, входит в состав хлорофиллов Mn Неорганический кофермент для некоторых ферментов, может заменить Мg 18 Окончание табл. 2 Химический Физиологическая роль элемент Ca Важный катион клетки, активатор ряда ферментов Fe Входит в состав цитохромов и других белков, кофактор для некоторых ферментов Co Входит в состав витамина В12 и его производных, служащих коферментами Cu, Zn, Mo Неорганические компоненты некоторых ферментов Совокупность веществ, входящих в состав живых организмов, насчитывающих более 2 млн видов, формирует биомассу Земли, со- ставляющую, в пересчете на сухое вещество, более 1012 тонн. При этом ежегодно обновляется примерно 10 % от этого количества. В среднем 75 % от всей биомассы приходится на воду. Одна- ко, содержание воды в разных живых объектах широко варьирует: от 5–15 % в семенах растений до 40–60 % в древесине и до 99 % в ткани медуз. Содержание органических веществ в сухом веществе биомассы составляет в среднем 90 %; из них около 50 % приходится на белки, примерно 40 % – на углеводы, нуклеиновые кислоты, ли- пиды и другие низкомолекулярные органические вещества. В разных живых объектах соотношение между разными классами органиче- ских веществ различно. Так, в микроорганизмах и в тканях животных преобладают белки (табл. 3), а в растениях – углеводы. Однако, со- держание органических веществ даже в разных тканях одного орга- низма различно. Так, концентрация белка в семенах сои может дости- гать 45 %, а в корнях и плодах растений содержание углеводов дохо- дит до 70–90 % от их сухой массы. Примерно 10 % сухой биомассы представлены минеральными веществами. Наиболее важными из них являются кальций, фосфор, натрий, калий и железо, а также их соединения. Они входят в состав сложных белков, участвуют в нервной проводимости и в работе мышц, в ферментативных реакциях, выполняя роль активаторов или кофакторов, кроме того, поддерживают осмотическое давление в клетках и тканях. 19 Таблица 3 Химический состав клеток живых организмов Кишечная Клетки Компоненты палочка, % млекопитающих, % Вода 70 83 Белки 15 10–20 Углеводы 3 1–5 Липиды 2 1–2 ДНК 1 0,3 РНК 6 0,7 У человека и животных до 4 % сухого вещества приходится на кальций. Он содержится в двух формах, выполняющих разные функ- ции. Большая часть кальция содержится в костной ткани в виде фос- форно-кальциевых кристаллов, формирующих цементирующее вещест- во. Часть кальция находится в несвязанной ионизированной форме. Свободный кальций необходим для передачи нервных импульсов, мы- шечного сокращения, свертывания крови, реализации действия гормонов. Всасывание кальция в желудочно-кишечном тракте, выделение почка- ми, а также его внутриклеточная концентрация строго регулируется. Суточная потребность человека в кальции составляет в среднем 800 мг. Главными источниками кальция в питании человека являются молоко и молочные продукты. Он хорошо усваивается также в соста- ве солей: СаСО3, глюконат и лактат кальция. Содержание натрия и калия в тканях составляет, соответствен- но, 1,04 и 0,4 %. Большая часть натрия находится во внеклеточных жидкостях, а калия – внутри клеток. Они играют важную роль в регу- ляции осмотического давления и кислотно-основного равновесия, оказывая подщелачивающее действие. Их источниками являются преимущественно продукты растительного происхождения. Человек за сутки получает в среднем 12 г поваренной соли, в том числе 8 г в составе пищевых продуктов и около 4 г за счет подсаливания. У 1/3 людей, имеющих генетическую предрасположенность к ги- пертонической болезни, избыточное потребление поваренной соли способствует повышению артериального давления, но в общей массе процент таких людей невысок. 20 Страницы ← предыдущая следующая →
