Лекция 3. Механизм действия ферментов и кинетика ферментов

Около 50 000 лет назад человек через Зондские острова и Новую Гвинею впервые достиг континента Австралии, однако этот первый опыт колонизации, по-видимому, оказался неудачным. Вторая попытка колонизации Австралии, произошедшая около 30 000 лет назад, оказалась успешной.

Человек разумный, появившийся в Африке около 120 тысяч лет назад, повторил весь путь распространения человека прямоходящего по планете, но сделал это значительно быстрее. Он не только заселил весь прежний ареал человека прямоходящего, но и около 30 тысяч лет назад через существовавший тогда сухопутный мост между Чукоткой и Аляской ареал в проник в северо-западную оконечность Северной Америки. Отсюда он в постепенно в течение 1 – 2 тысячелетий, мигрируя в южном и восточном направлениях, заселил сначала Северную, а затем, через Панамский перешеек, и в Южную Америку, вплоть до Огненной земли.

Постепенно человек умелый заселил практически всю территорию континентальной Африки, в том числе и районы Сахары, где в тот период был влажный климат, существовали крупные реки и озера. Тем не менее, он так и не сумел выйти за пределы Африки, оставаясь в пределах тропического и субтропического климатических поясов.

Ареал человека в момент его возникновения приблизительно 2,2 миллиона лет назад был ограничен локальным регионом Восточной Африки, охватывающим территорию современных Эфиопии, Эритреи, Кении, Уганды, Чада.

Расширение ареала человека

Человек прямоходящий очень скоро после своего возникновения начал миграцию из Африки в Евразию через Суэцкий перешеек и Ближний Восток. Основным путем миграции человека прямоходящего в западном направлении явилось побережье Средиземного моря, а в восточном – Индийского океана. Уже 0,8 – 1,2 млн лет назад он распространился в тропическом и субтропическом поясах Евразии от Испании на западе до Китая, Индокитая и Зондских островов – на востоке

Использование огня, одежды, постройка жилищ позволили впоследствии человеку прямоходящему расширить свой ареал в Евразии к северу, вплоть до края ледника. Тем не менее, человек прямоходящий так и не смог выйти за пределы Евразии или заселить отдаленные от этого материка острова.

К началу исторической эпохи человек заселил практически всю пригодную для обитания сушу, где смог найти достаточное количество пищи и воды. При этом он в качестве источника энергии лишь огонь, а транспортных средств – домашних животных – лошадей, верблюдов, северных оленей и др, а из технических средств – лодки..

Так, жители Зондских и Филипписких островов на лодках, ориентируясь только по звездам, к началу нашей эры смогли заселить практически все пригодные для жизни острова экваториального пояса Тихого океана, а также Новую Зеландию.

В настоящее время человек, используя различные технические средства (отапливаемые жилища, современный транспорт, доставка продовольствия и воды) заселил всю сушу, пригодную для жизни, создал поселения в высоких широтах Арктики и Антарктики, вышел в Космос.

Часть земной поверхности, населенная и используемая людьми, называется эйкумена, или ойкумена. Различают:

полную эйкумену – густо населенную и постоянно используемую часть суши,

и убэйкумену – временно заселяемые и используемые районы.

Площадь суши Земного шара – около 149 млн км², из них площадь эйкумены оценивается в 136 млн км², в том числе полной эйкумены – 101 млн км², убэйкумены – 25 млн км².

Постоянное население отсутствует на таких территориях, как Антарктида, значительная часть Гренландии, большинство островов Северного Ледовитого океана, во внутренних областях Сахары, высокогорных районах.

Средняя плотность населения в основных природно-климатических зонах Земли представлена в таблице 1.

Таблица 1. ` (по (Е.П.Хрисанфова, И.В.Перевозчиков. Антропология. 1999, с. 337.)

Тип климата	Занимаемая площадь суши, %%	Население, %%	Средняя плотность населения, чел км^-2
Тропический влажный	8,1		18,4
Саванна	13,8	10,7	14,4
Степь	15,6	6,7	7,9
Пустыня	13,2	1,4	1,9
Умеренный, сухая зима	8,4	27,6	31,1
Умеренный, прохладный	6,5	20,7	60,3
Умеренный, холодная зима	2,0	4,4	41,1
Континентальный, холодная зима	18,1	14,5
Континентальный, сухая зима	5,4	5,7	18,8
Тундра, полярные области и т.п.	8,9	0,3	< 0,5

Из отдельных континентов по состоянию на 1990 г. не несут видимых признаков пребывания человека – Антарктика – почти 100%; Северная Америка – 37,5%; Австралия и Океания – 27,9%; Африка – 27,5%; Южная Америка – 20,8%; Азия – 13,6%; Европа – 2,3%. Для территории стран СНГ этот показатель составляет 33,6%.

Однако глобальные экологические проблемы, создаваемые человеком, такие как глобальное потепление и загрязнение среды оказывают воздействие на всю территорию Земли.

Плотность популяций людей может в определенной степени являться показателем благоприятности для человека условий природной среды в пределах ее ареала. Средняя плотность населения на всей земной суше составляет около 40 человек на 1 км². Плотность населения Беларуси (около 48 человек на 1 км²) очень близка к среднемировому показателю.

Среди государств наиболее высока плотность населения в Монако (16 000 человек на 1 км²), затем следуют Сингапур (более 4000 человек на 1 км²), Мальта (более 1300 человек на 1 км²), Бахрейн, Бангладеш (более 600 человек на 1 км²), Япония, Нидерланды, Бельгия (более 300 человек на 1 км²). Наименьшая плотность населения характерна для Монголии – 1,5 человека на 1 км²; Канада и Австралия (2 – 3 человека на 1 км²). Из административно-географических регионов стран СНГ наименьшая плотность населения в Якутии и на Чукотке – не более 0,5 человек на 1 км².

Плотность населения в определенной степени зависит от положения человека в цепях питания. Например, кочевые народы Азии (гунны, монголы, народы Севера), не знавшие земледелия и использовавшие в качестве пищи домашних животных - крупный рогатый скот, овец, коз, северных оленей, находились на третьем уровне пищевых цепей. Напротив, оседлые земледельческие народы (китайцы, индийцы), основу рациона которых составляли растительные продукты (рис, пшеница и др.), находились на втором трофическом уровне. Поэтому по закону трофической пирамиды численность кочевых народов была значительно меньшей, чем оседлых.

Однако на плотность населения огромное значение оказывают исторические и социально-экономические факторы. Самый яркий пример - Великобритания и Ирландия, расположенные по соседству, имеют одинаковые природные условия. Однако плотность населения Великобритании – 280 человек на 1 м², а в Ирландии – только около 40 человек на 1 км².

Основу жизнедеятельности любого организма составляют химические процессы. Практически все реакции в живом организме протекают с участием ферментов или энзимов.

Ферментами называют катализаторы, которые способны ускорять химические реакции. В ходе реакции они претерпевают физические изменения, но по ее завершении возвращаются в исходное состояние.

Ферменты являются белковыми катализаторами биохимических реакций, большая часть которых в отсутствие ферментов протекала бы крайне медленно. В отличие от небелковых катализаторов (Н+, ОН-, ионы металлов) каждый фермент способен катализировать лишь очень небольшое число реакций, часто только одну.

Таким образом, ферменты представляют собой реакционно-специфические катализаторы.

Большинство ферментов для проявления ферментативной активности нуждается в низкомолекулярных органических соединениях небелковой природы (коферментах) или ионах металлов (кофакторах).

Многие ферменты оказывают каталитическое действие на субстраты только в присутствии специфического термостабильного низкомолекулярного органического соединения - кофермента.

В таких случаях кофермент с апоферментом (белковая часть) формируют холофермент, обладающего каталитической активностью.

апофермент + кофактор (кофермент) холофермент

Кофермент может быть связан с апоферментом ковалентными или нековалентными связями.

Термин «простетическая группа» относится к ковалентно связанному коферменту.

К числу реакций, требующих присутствия коферментов, относятся ОВР, реакции переноса функциональных групп и изомеризации, а также реакции конденсации

Гидролитические реакции, катализируемые пищеварительными ферментами, протекают в отсутствие кофермента

Дата добавления: 2014-01-06