Machines sela
Tamin'ny taona 2016, nahazo ny loka Nobel momba ny simia noho ny zava-bita mahatalanjona - ny synthesis ny molekiola izay miasa toy ny fitaovana mekanika. Na izany aza, tsy azo lazaina fa hevitra tany am-boalohany ny famoronana milina kely. Ary tamin'ity indray mitoraka ity ny natiora no voalohany.
Ireo milina molekiola nahazo mari-pankasitrahana (miresaka bebe kokoa momba azy ireo ao amin'ny lahatsoratra avy amin'ny laharana MT tamin'ny Janoary) no dingana voalohany mankany amin'ny teknolojia vaovao izay mety hampivadika ny fiainantsika tsy ho ela. Saingy ny vatan'ny zavamananaina rehetra dia feno mekanika nanoscale izay mitazona ny sela miasa tsara.
Ao afovoany…
... misy nucleus ny sela, ary voatahiry ao anatiny ny fampahalalana momba ny fototarazo (tsy manana nucleus misaraka ny bakteria). Tena mahagaga ny molekiola ADN - misy singa 6 lavitrisa mahery (nucleotides: base nitrogen + siramamy deoxyribose + asidra phosphoric residues), mamorona kofehy miaraka amin'ny halavan'ny 2 metatra. Ary tsy tompon-daka amin'io lafiny io isika, satria misy zavamananaina manana ADN misy nucleotides an-jatony lavitrisa. Mba hahafahan'ny molekiola goavam-be toy izany hiditra ao amin'ny nucleus, izay tsy hitan'ny maso mitanjaka, ny tady ADN dia mihodinkodina ho helix (helix roa) ary mihodidina proteinina manokana antsoina hoe histones. Ny sela dia manana andiana milina manokana hiasa miaraka amin'ity tahiry ity.
Tsy maintsy mampiasa tsy tapaka ny vaovao voarakitra ao amin'ny ADN ianao: vakio ny filaharan'ireo proteinina ilainao amin'izao fotoana izao (transcription), ary adikao tsindraindray ny angona manontolo mba hizarana ny sela (replication). Ny tsirairay amin'ireo dingana ireo dia mitaky famahana ny helix amin'ny nucleotides. Ho an'ity hetsika ity dia ampiasaina ny enzyme helikase, izay mihetsika amin'ny spiral ary - toy ny wedge - mizara azy ho kofehy samihafa (mitovitovy amin'ny tselatra izany rehetra izany). Ny anzima dia miasa noho ny angovo navoaka vokatry ny fahapotehan'ny mpitatitra angovo manerantany amin'ny sela - ATP (adenosine triphosphate).
Modely amin'ny molekiola ATP. Ny fametahana sy ny fanesorana ny sisa tavela amin'ny phosphate (ankavia) dia manome fifanakalozam-pahefana amin'ny fihetsiketsehan'ny simika sela.
Ankehitriny ianao dia afaka manomboka mandika ireo sombin-tsofina rojo, izay ataon'ny RNA polymerase, entin'ny angovo ao amin'ny ATP ihany koa. Mivezivezy eo amin'ny tadin'ny ADN ny anzima ary mamorona faritra misy RNA (misy siramamy, ribose fa tsy deoxyribose), izay maodely anaovana proteinina. Vokatr'izany dia voatahiry ny ADN (misoroka ny tsy fandravàna sy ny famakiana sombin-javatra tsy tapaka), ary, ankoatra izany, ny proteinina dia azo noforonina manerana ny sela, fa tsy ao amin'ny nucleus ihany.
Ny dika mitovy saika tsy misy hadisoana dia omen'ny ADN polymerase, izay miasa mitovy amin'ny RNA polymerase. Mivezivezy eo amin'ny kofehy ny anzima ary manangana ny mitovy aminy. Rehefa misy molekiola hafa an'io anzima io mandeha amin'ny tady faharoa, dia tady ADN roa feno no vokany. Mila "mpanampy" vitsivitsy ny anzima vao manomboka mandika, mamatotra ny sombintsombiny, ary manala ireo marika mihinjitra tsy ilaina. Na izany aza, manana "kilema amin'ny famokarana" ny ADN polymerase. Afaka mihetsika amin'ny lalana iray ihany izy io. Ny replication dia mitaky ny famoronana antsoina hoe starter, izay manomboka ny tena kopia. Rehefa vita dia esorina ireo primer ary, satria tsy misy backup ny polymerase, dia mihafohy miaraka amin'ny kopia ADN tsirairay. Eo amin'ny faran'ny kofehy dia misy sombim-piarovana antsoina hoe telomeres izay tsy manisy code ho an'ny proteinina. Aorian'ny fihinanana azy (amin'ny olombelona, aorian'ny fiverimberenan'ny 50 eo ho eo), dia miraikitra ny krômôzôma ary vakiana miaraka amin'ny fahadisoana, izay mahatonga ny fahafatesan'ny sela na ny fiovany ho homamiadana. Araka izany, ny fotoana iainantsika dia refesina amin’ny famantaranandro telomérika.
Mila anzima maro ny fanaovana kopia ADN mba hiarahana miasa.
Ny molekiola mitovy habe amin'ny ADN dia mandalo fahasimbana maharitra. Vondrona anzima iray hafa, izay miasa toy ny milina manokana ihany koa, dia miresaka momba ny famahana olana. Ny fanazavana momba ny anjara asan'izy ireo dia nomena ny loka Chemistry 2015 (raha mila fanazavana fanampiny dia jereo ny lahatsoratra Janoary 2016).
Ao anatiny…
… manana cytoplasm ny sela - fampiatoana ireo singa mameno azy ireo amin'ny asa tena ilaina isan-karazany. Ny cytoplasma manontolo dia rakotra tambajotra misy rafitra proteinina izay mandrafitra ny cytoskeleton. Mamela ny sela hanova ny endriny ny microfibers, ka mamela azy handady sy hamindra ny taova anatiny. Ny cytoskeleton koa dia misy microtubule, i.e. fantsona vita amin`ny proteinina. Ireo dia singa tena henjana (fantsona poakaty dia henjana kokoa noho ny tsorakazo iray mitovy savaivony) izay mamorona sela, ary ny sasany amin'ireo milina molekiola tsy mahazatra indrindra dia mihetsika miaraka aminy - proteinina mandeha (ara-bakiteny!).
Ny microtubules dia manana fiafarana elektrika. Ny proteinina antsoina hoe dyneins dia mandeha mankany amin'ny ampahany ratsy, fa ny kinesin kosa dia mandeha amin'ny lalana mifanohitra. Noho ny angovo navoaka avy amin'ny fahapotehan'ny ATP, ny endrik'ireo proteinina mandeha (fantatra ihany koa amin'ny hoe motera na proteinina fitaterana) dia miova amin'ny tsingerina, mamela azy ireo hivezivezy toy ny gana eny ambonin'ny microtubule. Ny molekiola dia manana "tady" proteinina, izay mety hiraikitra amin'ny faran'ny molekiola lehibe iray na bubble feno vokatra fako. Izany rehetra izany dia mitovy amin'ny robot iray, izay mihetsiketsika, misintona balaonina amin'ny tady. Ny proteinina mihodinkodina dia mitondra ireo akora ilaina amin'ny toerana mety ao amin'ny sela ary mamindra ny singa ao anatiny.
Saika ny fanehoan-kevitra rehetra mitranga ao amin'ny sela dia fehezin'ny enzymes, raha tsy misy ireo fiovana ireo dia saika tsy hitranga mihitsy. Enzymes dia catalysts izay miasa toy ny milina manokana mba hanao zavatra iray (matetika ihany no manafaingana ny fanehoan-kevitra manokana). Misambotra ny substrate amin'ny fanovana izy ireo, mandamina azy ireo araka ny tokony ho izy, ary aorian'ny fiafaran'ny dingana dia mamoaka ny vokatra izy ireo ary manomboka miasa indray. Tena marina ny fiarahana amin'ny robot indostrialy manao hetsika miverimberina tsy misy farany.
Ny molekiolan'ny mpitatitra angovo ao anaty sela dia miforona ho vokatra avy amin'ny andiana fanehoan-kevitra simika. Na izany aza, ny tena loharanon`ny ATP dia ny asan`ny rafitra sarotra indrindra ny sela - ATP synthase. Ny molekiola lehibe indrindra amin'io enzyme io dia hita ao amin'ny mitochondria, izay miasa ho "ozinina herinaratra" finday.
ATP synthase - ambony: ampahany raikitra
ao amin`ny manify, mitondra fiara, tompon`andraikitra sombiny
ho an'ny synthesis ATP
Ao amin'ny dingan'ny oxidation biolojika, ny ion hydrogène dia entina avy ao anaty fizarana tsirairay ao amin'ny mitochondria mankany ivelany, izay mamorona ny gradient (fahasamihafana amin'ny fifantohana) amin'ny lafiny roa amin'ny membrane mitochondrial. Ity toe-javatra ity dia tsy milamina ary misy fironana voajanahary hampitoviana ny fifantohana, izay no araraotin'ny ATP synthase. Ny anzima dia ahitana ampahany maro mihetsika sy raikitra. Ny sombin-tsofina misy fantsona dia miorina ao amin'ny membrane, izay ahafahan'ny ion hydrogen avy amin'ny tontolo iainana miditra ao amin'ny mitochondria. Ny fiovana ara-drafitra vokatry ny fihetsehan'izy ireo dia manodina ampahany hafa amin'ny anzima - singa mivelatra izay miasa ho toy ny andry fiara. Any amin'ny faran'ny tsorakazo, ao anatin'ny mitochondria, dia misy ampahany hafa amin'ny rafitra mifatotra aminy. Ny fihodinan'ny shaft dia mahatonga ny fihodinan'ny sombin-tsofina anatiny, izay, amin'ny toerana sasany, ny substrate amin'ny fanehoan-kevitry ny ATP dia mifatotra, ary avy eo, amin'ny toerana hafa amin'ny rotor, ny fitambarana angovo avo lenta efa vita. . navoaka.
Ary amin'ity indray mitoraka ity dia tsy sarotra ny mahita fanoharana eo amin'ny tontolon'ny teknolojia olombelona. Mpanamboatra herinaratra fotsiny. Ny fikorianan'ny hidrôzenina ion dia mahatonga ny singa hivezivezy ao anatin'ny motera molekiola tsy mihetsika ao amin'ny membrane, toy ny lelan'ny turbine entin'ny etona rano. Ny shaft dia mamindra ny fiara mankany amin'ny rafitra famokarana ATP tena izy. Tahaka ny ankamaroan'ny enzymes, ny synthase dia afaka miasa amin'ny lalana hafa ary manimba ny ATP. Ity dingana ity dia manetsika motera anatiny izay mamindra ny ampahany mihetsika amin'ny sombim-piravoravoana amin'ny alàlan'ny shaft. Izany, ho setrin'izany, dia mitarika amin'ny famotsorana ny ion hydrogen avy amin'ny mitochondria. Noho izany, ny paompy dia mandeha amin'ny herinaratra. Fahagagana molekiola momba ny natiora.
Eo amin’ny sisin-tany…
... Eo anelanelan'ny sela sy ny tontolo iainana dia misy fonon-tsela manasaraka ny lamina anatiny sy ny fikorontanan'ny tontolo ivelany. Izy io dia misy molekiola roa sosona, miaraka amin'ny ampahany hydrophilika ("tia rano") any ivelany ary ny ampahany hydrophobic ("miala amin'ny rano") mifanakaiky. Ny membrane koa dia misy molekiola proteinina maro. Ny vatana dia tsy maintsy mifandray amin'ny tontolo iainana: mitroka ny zavatra ilainy ary mamoaka fako. Ny zavatra simika sasany misy molekiola kely (ohatra, ny rano) dia afaka mandalo amin'ny membrane amin'ny lafiny roa araka ny gradient concentration. Sarotra ny fanaparitahana ny hafa, ary ny sela mihitsy no mandrindra ny fitserana azy. Fanampin'izany, ny milina finday dia ampiasaina amin'ny fandefasana - conveyors sy fantsona ion.
Ny conveyor dia mamatotra ny ion na molekiola ary avy eo dia mihetsika miaraka amin'izany ho any amin'ny ilany hafa amin'ny membrane (rehefa kely ny membrane) na - rehefa mandalo amin'ny membrane manontolo - dia manetsika ny singa voangona ary mamoaka azy amin'ny farany. Mazava ho azy, ny conveyors dia miasa amin'ny fomba roa ary tena "marefo" - matetika izy ireo no mitondra karazana akora iray. Ny fantsona Ion dia mampiseho fiantraikany miasa mitovy, fa mekanika hafa. Azo ampitahaina amin'ny sivana izy ireo. Ny fitaterana amin'ny alalan'ny fantsona ion amin'ny ankapobeny dia manaraka gradient fifantohana (avo kokoa mankany amin'ny fatran'ny ion mandra-piveriny). Amin'ny lafiny iray, ny rafitra intracellular dia mandrindra ny fanokafana sy fanakatonana ny andalan-tsoratra. Ny fantsona ion koa dia mampiseho fifantenana avo lenta ho an'ny poti-javatra handalo.
Ny fantsona Ion (ankavia) sy ny fantsona miasa
Ny flagellum bakteria dia tena mekanika mitondra fiara
Misy milina molekiola hafa mahaliana ao amin'ny fonon'ny sela - ny flagellum drive, izay miantoka ny hetsika mavitrika amin'ny bakteria. Ity dia motera proteinina misy ampahany roa: ampahany raikitra (stator) ary ampahany mihodina (rotor). Ny fihetsehana dia vokatry ny fikorianan'ny hidrôzenina ions avy amin'ny membrane mankao amin'ny sela. Miditra amin'ny fantsona ao amin'ny stator izy ireo ary mankany amin'ny faritra lavitra, izay hita ao amin'ny rotor. Mba hidirana ao anatin'ilay sela, dia tsy maintsy mahita lalana mankany amin'ny fizarana manaraka amin'ny fantsona ny ion hydrogen, izay ao amin'ny stator indray. Na izany aza, ny rotor dia tsy maintsy mihodinkodina mba hahafahan'ireo fantsona mitambatra. Ny faran'ny rotor, mipoitra any ivelan'ny tranom-borona, dia miolakolaka, misy flagellum mipetaka eo aminy, mihodina toy ny propeller helikoptera.
Mino aho fa ity famintinana fohy tsy maintsy atao momba ny rafitra finday ity dia hanazava fa ny endrika fandresen'ireo nahazo ny Loka Nobel, tsy mihemotra amin'ny zava-bitany, dia mbola lavitry ny fahatanterahan'ny famoronana ny evolisiona.
