Ajustarea ceasului plantei

De unde știi ce oră se află pe ceasul intern al acestui crucifer? Prin metode concepute genetic, gena luceferazei (enzima sistemului de generare a luminii) de la gandacul (!) Este introdusa in genomul acestei plante. O astfel de plantă începe să strălucească, iar intensitatea luminiscenței este controlată de propriile sale gene - ceasul Arabidopsis. Acum puteți studia subtilitățile ritmurilor circadiene ale diferiților mutanți ai acestei plante.







Ajustarea orelor plantelor. phytochrome

După cum sa menționat mai sus, plantele au nevoie de ceasuri nu numai pentru ajustarea la schimbarea zi și noapte, ci și pentru a se adapta la schimbarea anotimpurilor. Ele nu disting doar primăvara de toamnă (la latitudinile noastre medii), ci sunt mult mai subtile în adaptarea la o anumită durată a zilei. Există plante de o zi scurtă și o zi lungă. Plante de zi scurtă floare în primăvara devreme la scurt timp după echinocțiul de primăvară, plante lungi zi floare în zilele aproape de solstițiul de vară. Cum determină durata zilei și a nopții? Răspunsul la această întrebare este una dintre cele mai strălucite realizări ale științei moderne.

Ajustarea ceasului plantei

La răsăritul soarelui și apusul soarelui, spectrul luminii solare care ajunge la suprafața pământului, așa cum este clar pentru toată lumea, este diferit. Scăzut peste orizont, soarele este roșu, datorită dependenței puternice a dispersiei luminii de lungimea de undă: lumina roșie lungă este împrăștiată mai puțin decât albastru. În lumina crepusculară și amurg, există o relativ multă lumină "aproape roșie", aproape infraroșu.

Această modificare a compoziției spectrale a plantelor solare este utilizată pentru a determina durata zilei. Pentru a face acest lucru, ele sunt servite de un pigment de fitochrome remarcabil. Acest pigment există în două forme. O formă de Fc - "roșu fitocrom" - absoarbe lumina în regiunea roșie "în timpul zilei" în regiunea de lungime de undă de 660 nm și. se transformă în a doua formă de Fdk - "phytochrome distant red". Această formă de fitochrome absoarbe lumina roșie "seamănă" cu o lungime de undă de 730 nm și în același timp (care este cea mai remarcabilă) din nou se întoarce din nou înapoi în Fc. În întuneric, Fdk se transformă încet în Fc.

Ajustarea ceasului plantei

Phytochrom: sinteză și distrugere

Deci, ciclul se dovedește: două forme ale unui pigment se transformă unul în altul în funcție de timpul zilei și în funcție de durata caracteristică caracteristică a uneia dintre forme. Acesta este un ceas controlat de semnale externe. În funcție de concentrația FDK, există și procese fiziologice în plante - creșterea și înflorirea acestora.







Phytochromii sunt prezenți în plante în cantități foarte mici. Acestea sunt pigmenți albastre, similare în structură cu pigmenții biliari ai animalelor sau pigmenții unor alge. În frunzele verzi normale, ele sunt mascate de clorofilă și carotenoide. Pentru a izola primele miligrame de fitochromuri pure în anii 1960. au trebuit procesate tone de răsaduri etilate (clorofilă) de porumb.

Astfel, ceasul intracelular al plantelor are regulatori suplimentari de fitochrom, care le permit să se adapteze la schimbările în durata orelor de zi.

Ore în corpul animalelor superioare

În cele din urmă, un pic despre ceasurile biologice ale animalelor mai mari. Toate celulele au propriul lor ceas. Dar, așa cum s-a menționat deja mai sus, un organism complex multicular poate exista în mod normal numai dacă toate funcțiile sale sunt coordonate în timp, adică trebuie să existe un ceas "central", "principal" care să controleze toate celelalte ceasuri intracelulare.

Relativ recent sa arătat că aceste ceasuri "principale" se află în creier în nucleul suprachiasmal al talamusului. Aceste ceasuri sunt potrivite pentru fibrele nervoase ale nervului optic, sângele au fost oferite o varietate de hormoni, printre care, probabil, cel mai important pentru setarea ceasului, hormonul glandei pineale - melatonina. Epifizul, care a fost cel de-al treilea ochi al reptilelor antice, și-a păstrat funcțiile de reglare a ritmurilor circadiene.

În celulele nucleului suprachiasis al talamusului, periodicitatea circadiană este, de asemenea, păstrată în experimente când aceste structuri sunt izolate din organism. Acest lucru a făcut posibilă clarificarea multor caracteristici ale funcționării acestor ceasuri principale.

Cu ajutorul fibrelor nervului optic și a hormonului de melatonină, aceste ceasuri sunt reglate de o schimbare în timpul luminii și întunericului din zi, iar printre semnalele care acționează asupra acestor celule, există oxid de NO-azot.

Faptul că NO - un participant la procese biochimice importante, a fost descoperit acum 30 de ani. Vanin (la Institutul de Fizică Chimică, Academia de Științe a URSS). Acum căile de educație din celulă, așa cum părea înainte, o substanță complet străină, sunt studiate într-o varietate de laboratoare din diferite țări. Se clarifică sensul utilizării preparatelor de nitroglicerină pentru angina pectorală, se dezvăluie mecanismul de expansiune a vaselor coronariene ale inimii. Rolul acestei substanțe în diferite procese a fost dezvăluit. Și în mecanismele de organizare temporară a unui organism complex, NU joacă, de asemenea, un rol-cheie.

Frecvența zilnică poate fi foarte dificilă

Problema ceasurilor biologice nu se limitează la sarcini pur științifice. Evident, importanța fundamentală a acestor aspecte pentru medicină. Schimbarea starea fiziologică a corpului în timpul zilei - performanță schimbare, vigilență mentală, manifestările de imunitate - toate acestea ar trebui să fie luate în considerare în viața de zi cu zi. Aceleași medicamente pot da efecte complet diferite atunci când sunt luate în momente diferite ale zilei, cu diferite faze ale ritmului biologic.

În plus față de perioadele circadiene circadiene, organismele noastre sunt supuse unor ritmuri multiple, săptămânale, lunare, anuale și chiar mai lungi. O largă literatură este dedicată acestor întrebări, dar acestea sunt încă departe de clarificarea completă. Recent, cercetările și conceptele medicului de științe medicale L.Ya. Glybina, directorul Centrului de Cardiologie din Vladivostok.

LY Glybin consideră că în această zi există mai multe perioade de creștere și de scădere a stării fiziologice a organismului. Rezistența redusă la boli, performanța scăzută este la ora locală de 2-3, 9-10, 14-15, 18-19, 22-23 ore. Performanțele ridicate și rezistența la boli sunt tipice pentru timpul zilelor 5-6, 11-13, 16-17, 20-21 și 24-1 ore. Corespunzător acestor perioade, L.Ya. Glybin consideră că este recomandabil să începeți ziua la 5-6 dimineața și să vă culcați până la ora 22, respectiv să reconstruiți întreaga viață socială, să anulați munca în schimburile de noapte, serile de seară și spectacolele de teatru. În opinia sa, "bufnițele" diferă de la "lacrimi" numai prin aceea că folosesc o perioadă de 24-1 h și o lipsesc o perioadă extrem de productivă de 5-6 ore. Va fi nevoie de mult efort pentru a găsi răspunsuri la astfel de întrebări.







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: