צעל מאשינען
אין 2016, די נאָבעל פרייז אין כעמיע איז אַוואָרדיד פֿאַר אַן ימפּרעסיוו דערגרייה - די סינטעז פון מאַלאַקיולז וואָס אַקט ווי מעטשאַניקאַל דעוויסעס. אָבער, עס קען נישט זיין געזאָגט אַז דער געדאַנק פון שאפן מיניאַטורע מאשינען איז אַן אָריגינעל מענטש געדאַנק. און דאָס מאָל די נאַטור איז געווען ערשטער.
די אַוואָרדיד מאָלעקולאַר מאשינען (מער וועגן זיי אין דעם אַרטיקל פון די יאנואר נומער פון MT) זענען דער ערשטער שריט צו אַ נייַע טעכנאָלאָגיע וואָס קען באַלד קער אונדזער לעבן קאַפּויער. אָבער די ללבער פון אַלע לעבעדיק אָרגאַניזאַמז זענען פול פון נאַנאָסקאַלע מעקאַניזאַמז וואָס האַלטן סעלז פאַנגקשאַנינג יפישאַנטלי.
אין דער צענטער…
... סעלז אַנטהאַלטן אַ קערן, און גענעטיק אינפֿאָרמאַציע איז סטאָרד אין עס (באַקטיריאַ טאָן ניט האָבן אַ באַזונדער קערן). די דנאַ מאַלאַקיול זיך איז אַמייזינג - עס באשטייט פון מער ווי 6 ביליאָן עלעמענטן (נוקלעאָטידעס: ניטראָגענאָוס באַזע + דעאָקסיריבאָסע צוקער + פאָספאָריק זויער רעזאַדו), פאָרמינג פֿעדעם מיט אַ גאַנץ לענג פון וועגן 2 מעטער. און מיר זענען נישט טשאַמפּיאָנס אין דעם אַכטונג, ווייַל עס זענען אָרגאַניזאַמז וועמענס דנאַ באשטייט פון הונדערטער פון ביליאַנז פון נוקלעאָטידעס. כּדי אַזאַ אַ ריזיגן מאַלאַקיול זאָל אַרײַנפּאַסן אין דעם קערן, אומזעעוודיק מיט די נאַקעט אויג, ווערן דנאַ-שטאַנדלעך צעוויקלט אין אַ כיליקס (טאָפּל כיליקס) און ארומוויקלט ארום ספעציעלע פּראָטעינס גערופֿן היסטאָנען. דער צעל האט אַ ספּעציעל גאַנג פון מאשינען צו אַרבעטן מיט דעם דאַטאַבייס.
איר מוזן קעסיידער נוצן די אינפֿאָרמאַציע קאַנטיינד אין דנאַ: לייענען די סיקוואַנסיז אַז קאָד פֿאַר די פּראָטעינס איר איצט דאַרפֿן (טראַנסקריפּשאַן), און נאָכמאַכן די גאנצע דאַטאַבייס פון צייט צו צייט צו טיילן די צעל (רעפּלאַקיישאַן). יעדער פון די סטעפּס ינוואַלווז אַנראַוואַלינג די כיליקס פון נוקלעאָטידעס. פֿאַר דעם טעטיקייט, די העליקאַסע ענזיים איז געניצט, וואָס באוועגט אין אַ ספּיראַליש און - ווי אַ וועדזש - דיוויידז עס אין באַזונדער פֿעדעם (אַלע דאָס ריזעמבאַלז בליץ). דער ענזיים אַרבעט רעכט צו דער ענערגיע באפרייט ווי אַ רעזולטאַט פון די ברייקדאַון פון די וניווערסאַל ענערגיע טרעגער פון דער צעל - ATP (אַדענאָסינע טריפאָספאַטע).
מאָדעל פון די ATP מאַלאַקיול. אַטאַטשמאַנט און דיטאַטשמאַנט פון פאָספאַטע רעזאַדוז (לינקס) צושטעלן ענערגיע וועקסל אין סעליאַלער כעמיש ריאַקשאַנז.
איצט איר קענען אָנהייבן קאַפּיינג קייט פראַגמאַנץ, וואָס רנאַ פּאָלימעראַסע טוט, אויך געטריבן דורך די ענערגיע קאַנטיינד אין ATP. דער ענזיים באוועגט צוזאמען די דנאַ שנירל און פארמען אַ געגנט פון רנאַ (מיט צוקער, ריבאָסע אַנשטאָט פון דעאָקסיריבאָסע), וואָס איז דער מוסטער אויף וואָס פּראָטעינס זענען סינטאַסייזד. ווי אַ רעזולטאַט, דנאַ איז אפגעהיט (ויסמיידן קעסיידערדיק אַנראַוואַלינג און לייענען פון פראַגמאַנץ), און, אין דערצו, פּראָטעינס קענען זיין באשאפן איבער די צעל, ניט נאָר אין די קערן.
אַ כּמעט טעות-פריי קאָפּיע איז צוגעשטעלט דורך דנאַ פּאָלימעראַסע, וואָס אקטן סימאַלערלי צו רנאַ פּאָלימעראַסע. דער ענזיים באוועגט צוזאמען די פאָדעם און בויען אַרויף זייַן אַנטקעגענער. ווען אן אנדער מאַלאַקיול פון דעם ענזיים באוועגט צוזאמען די רגע שנירל, דער רעזולטאַט איז צוויי גאַנץ סטראַנדז פון דנאַ. דער ענזיים דאַרף עטלעכע "העלפערס" צו אָנהייבן קאַפּיינג, בינדן פראַגמאַנץ, און באַזייַטיקונג ומנייטיק אויסשטרעקן מאַרקס. אָבער, דנאַ פּאָלימעראַסע האט אַ "מאַנופאַקטורינג כיסאָרן". עס קענען נאָר מאַך אין איין ריכטונג. רעפּלאַקיישאַן ריקווייערז די שאַפונג פון אַ אַזוי גערופענע סטאַרטער, פֿון וואָס די פאַקטיש קאַפּיינג הייבט. אַמאָל געענדיקט, די פּרימערז זענען אַוועקגענומען און זינט די פּאָלימעראַסע האט קיין באַקאַפּ, עס פאַרקירצט מיט יעדער דנאַ קאָפּיע. אין די ענדס פון די פאָדעם זענען פּראַטעקטיוו פראַגמאַנץ גערופן טעלאָמערעס וואָס טאָן ניט קאָד פֿאַר קיין פּראָטעינס. נאָך זייער קאַנסאַמשאַן (אין מענטשן, נאָך וועגן 50 רעפּאַטישאַנז), די טשראָמאָסאָומז שטעקן צוזאַמען און זענען לייענען מיט ערראָרס, וואָס ז צעל טויט אָדער זייַן טראַנספאָרמאַציע אין אַ קאַנסעראַס איינער. אזוי, די צייט פון אונדזער לעבן איז געמאסטן דורך די טעלאָמעריק זייגער.
קאַפּיינג דנאַ ריקווייערז פילע ענזימעס צו אַרבעטן צוזאַמען.
א דנאַ-סייזד מאַלאַקיול אַנדערגאָוז שטענדיק שעדיקן. אן אנדער גרופּע פון ענזימעס, אויך אַקטינג ווי ספּעשאַלייזד מאשינען, דילז מיט טראָובלעשאָאָטינג. א דערקלערונג פון זייער ראָלע איז געווען אַוואָרדיד די 2015 כעמיע פרייז (פֿאַר מער אינפֿאָרמאַציע זען די יאנואר 2016 אַרטיקל).
אינעווייניק…
... סעלז האָבן אַ סיטאָפּלאַסם - אַ סאַספּענשאַן פון קאַמפּאָונאַנץ וואָס פּלאָמבירן זיי מיט פאַרשידן וויטאַל פאַנגקשאַנז. די גאנצע סיטאָפּלאַסם איז באדעקט מיט אַ נעץ פון פּראָטעין סטראַקטשערז וואָס מאַכן די סיטאָסקעלעטאָן. די קאַנטראַקטינג מיקראָפיבער לאָזן די צעל צו טוישן זייַן פאָרעם, אַלאַוינג עס צו קריכן און מאַך זייַן ינערלעך אָרגאַנאַלז. די סיטאָסקעלעטאָן אויך כולל מיקראָטובולעס, ד.ה. טובז געמאכט פון פּראָטעינס. דאס זענען גאַנץ שטרענג עלעמענטן (אַ פּוסט רער איז שטענדיק סטיפער ווי אַ איין רוט מיט דער זעלביקער דיאַמעטער) וואָס פאָרעם אַ צעל, און עטלעכע פון די מערסט ומגעוויינטלעך מאָלעקולאַר מאשינען מאַך צוזאמען זיי - גיין פּראָטעינס (ממש!).
מיקראָטובולעס האָבן עלעקטריק באפוילן ענדס. פּראָטעינס גערופן דינעינס מאַך צו די נעגאַטיוו פראַגמענט, בשעת קינעסין מאַך אין די פאַרקערט ריכטונג. דאַנק צו די ענערגיע פריי פון די ברייקדאַון פון ATP, די פאָרעם פון גיין פּראָטעינס (אויך באקאנט ווי מאָטאָר אָדער אַריבערפירן פּראָטעינס) ענדערונגען אין סייקאַלז, אַלאַוינג זיי צו רירן ווי אַ קאַטשקע אַריבער די ייבערפלאַך פון מיקראָטובולעס. מאַלאַקיולז זענען יקוויפּט מיט אַ פּראָטעין "פאָדעם", צו די סוף פון וואָס אן אנדער גרויס מאַלאַקיול אָדער אַ בלאָז אָנגעפילט מיט וויסט פּראָדוקטן קענען שטעקן. אַלע דעם ריזעמבאַלז אַ ראָבאָט, וואָס, סווייינג, פּולז אַ באַלאָן דורך אַ שטריקל. ראָולינג פּראָטעינס אַריבערפירן די נייטיק סאַבסטאַנסיז צו די רעכט ערטער אין דער צעל און מאַך זייַן ינערלעך קאַמפּאָונאַנץ.
כּמעט אַלע ריאַקשאַנז וואָס פאַלן אין דער צעל זענען קאַנטראָולד דורך ענזימעס, אָן וואָס די ענדערונגען וואָלט כּמעט קיינמאָל פּאַסירן. ענזימעס זענען קאַטאַליסץ וואָס אַקט ווי ספּעשאַלייזד מאשינען צו טאָן איין זאַך (זייער אָפט זיי פאַרגיכערן בלויז איין באַזונדער אָפּרוף). זיי כאַפּן די סאַבסטרייץ פון טראַנספאָרמאַציע, צולייגן זיי אַפּראָופּרייטלי צו יעדער אנדערער, און נאָך דעם סוף פון דעם פּראָצעס זיי מעלדונג די פּראָדוקטן און אָנהייבן ארבעטן ווידער. דער פאַרבאַנד מיט אַן ינדאַסטריאַל ראָבאָט פּערפאָרמינג ענדלאַסלי ריפּעטיטיוו אַקשאַנז איז לעגאַמרע אמת.
מאָלעקולעס פון די ינטראַסעללולאַר ענערגיע טרעגער זענען געשאפן ווי אַ ביי-פּראָדוקט פון אַ סעריע פון כעמיש ריאַקשאַנז. אָבער, די הויפּט מקור פון אַטפּ איז די אַרבעט פון די מערסט קאָמפּלעקס מעקאַניזאַם פון דער צעל - אַטפּ סינטאַס. די גרעסטע נומער פון מאַלאַקיולז פון דעם ענזיים איז ליגן אין די מיטאָטשאָנדריאַ, וואָס אַקט ווי סעליאַלער "מאַכט געוויקסן".
ATP סינטהאַסע - שפּיץ: פאַרפעסטיקט טייל
אין די מעמבראַנע, פאָר שטיל, פאַראַנטוואָרטלעך פראַגמענט
פֿאַר ATP סינטעז
אין דעם פּראָצעס פון בייאַלאַדזשיקאַל אַקסאַדיישאַן, הידראָגען ייאַנז זענען טראַנספּאָרטאַד פון די ין פון יחיד סעקשאַנז פון די מיטאָטשאָנדריאַ צו די אַרויס, וואָס קריייץ זייער גראַדיענט (קאַנסאַנטריישאַן חילוק) אויף ביידע זייטן פון די מיטאָטשאָנדריאַל מעמבראַנע. די סיטואַציע איז אַנסטייבאַל און עס איז אַ נאַטירלעך טענדענץ פֿאַר קאַנסאַנטריישאַנז צו יקוואַלייז, וואָס איז וואָס ATP סינטאַסיס ניצט. דער ענזיים באשטייט פון עטלעכע מאָווינג און פאַרפעסטיקט טיילן. א פראַגמענט מיט טשאַנאַלז איז פאַרפעסטיקט אין די מעמבראַנע, דורך וואָס הידראָגען ייאַנז פון די סוויווע קענען דורכנעמען אין די מיטאָטשאָנדריאַ. סטראַקטשעראַל ענדערונגען געפֿירט דורך זייער באַוועגונג דרייען אן אנדער טייל פון די ענזיים - אַ ילאָנגגייטאַד עלעמענט וואָס אַקט ווי אַ פאָר שטיל. אין די אנדערע עק פון די רוט, ין די מיטאָטשאָנדריאָן, אן אנדער שטיק פון די סיסטעם איז אַטאַטשט צו אים. די ראָוטיישאַן פון דער שטיל געפֿירט די ראָוטיישאַן פון די ינערלעך פראַגמענט, צו וואָס, אין עטלעכע פון זייַן שטעלעס, סאַבסטרייץ פון די אַטפּ-פאָרמינג אָפּרוף זענען אַטאַטשט, און דעמאָלט, אין אנדערע שטעלעס פון די ראָוטער, אַ גרייט-געמאכט הויך-ענערגיע קאַמפּאַונד. . באפרייט .
און דאָס מאָל עס איז נישט שווער צו געפֿינען אַן אַנאַלאַדזשי אין דער וועלט פון מענטשלעך טעכנאָלאָגיע. נאָר אַן עלעקטרע גענעראַטאָר. די שטראָם פון הידראָגען ייאַנז מאכט די עלעמענטן רירן ין די מאָלעקולאַר מאָטאָר ימאָובאַלייזד אין די מעמבראַנע, ווי די בלאַדעס פון אַ טערביין געטריבן דורך אַ טייַך פון וואַסער פארע. דער שטיל טראַנספערס די פאָר צו די פאַקטיש ATP דור סיסטעם. ווי רובֿ ענזימעס, סינטהאַסע קענען אויך שפּילן אין די אנדערע ריכטונג און ברעכן אַראָפּ ATP. דער פראצעס שטעלט אין באוועגונג אן אינערליכע מאטאר וועלכע דרייווט די באוועגליכע טיילן פון די מעמבראַנע פראַגמענט דורך א שטיל. דאָס, אין קער, פירט צו די פּאַמפּינג פון הידראָגען ייאַנז פון די מיטאָטשאָנדריאַ. אַזוי, די פּאָמפּע איז ילעקטריק געטריבן. מאָלעקולאַר נס פון נאַטור.
אויף דער גרענעץ...
... צווישן דער צעל און דער סביבה איז פאראן א צעל-מעמבראַנע, וואס צעטיילט דעם אינערלעכן סדר פון דעם כאַאָס פון דער אויסערלעכער וועלט. עס באשטייט פון א צווייפל שיכטע פון מאלעקולן, מיט די הידראפילע ("וואסער-ליבנדיקע") טיילן ארויס און די הידראפאביקע ("וואסער-אויסמיידנדיקע") טיילן איינער צו דעם אנדערן. די מעמבראַנע אויך כּולל פילע פּראָטעין מאַלאַקיולז. דער גוף דאַרף קומען אין קאָנטאַקט מיט די סוויווע: אַרייַנציען די סאַבסטאַנסיז וואָס ער דאַרף און מעלדונג וויסט. עטלעכע כעמישער קאַמפּאַונדז מיט קליין מאַלאַקיולז (למשל וואַסער) קענען פאָרן דורך די מעמבראַנע אין ביידע ריכטונג לויט די קאַנסאַנטריישאַן גראַדיענט. דיפיוזשאַן פון אנדערע איז שווער, און דער צעל זיך רעגיאַלייץ זייער אַבזאָרפּשאַן. דערצו, סעליאַלער מאשינען זענען געניצט פֿאַר טראַנסמיסיע - קאַנווייערז און יאָן טשאַנאַלז.
דער קאַנווייער בינדט אַ יאָן אָדער מאַלאַקיולז און דאַן באוועגט זיך מיט אים צו די אנדערע זייַט פון די מעמבראַנע (ווען די מעמבראַנע זיך איז קליין) אָדער - ווען עס גייט דורך די גאנצע מעמבראַנע - באוועגט די געזאמלט פּאַרטאַקאַל און מעלדונג עס בייַ די אנדערע עק. פון קורס, קאַנווייערז אַרבעט ביידע וועגן און זענען זייער "פיינקי" - זיי אָפט אַריבערפירן בלויז איין טיפּ פון מאַטעריע. יאָן טשאַנאַלז ווייַזן אַ ענלעך אַרבעט ווירקונג, אָבער אַ אַנדערש מעקאַניזאַם. זיי קענען זיין קאַמפּערד מיט אַ פילטער. אַריבערפירן דורך יאָן טשאַנאַלז בכלל גייט אַ קאַנסאַנטריישאַן גראַדיענט (העכער צו נידעריקער יאָן קאַנסאַנטריישאַנז ביז זיי גלייַך אַוועק). אויף די אנדערע האַנט, ינטראַסעללולאַר מעקאַניזאַמז רעגולירן די עפן און קלאָוזינג פון פּאַסידזשיז. די יאָן טשאַנאַלז אויך ויסשטעלונג הויך סעלעקטיוויטי פֿאַר פּאַרטיקאַלז צו פאָרן דורך.
יאָן קאַנאַל (לינקס) און פּייפּליינז אין אָפּעראַציע
די באַקטיריאַל פלאַגעלום איז אַ אמת דרייווינג מעקאַניזאַם
עס איז אן אנדער טשיקאַווע מאָלעקולאַר מאַשין אין דער צעל מעמבראַנע - די פלאַגעללום פאָר, וואָס ינשורז די אַקטיוו באַוועגונג פון באַקטיריאַ. דאָס איז אַ פּראָטעין מאָטאָר וואָס באשטייט פון צוויי טיילן: אַ פאַרפעסטיקט טייל (סטאַטאָר) און אַ ראָוטייטינג טייל (ראָוטער). באַוועגונג איז געפֿירט דורך די לויפן פון הידראָגען ייאַנז פון די מעמבראַנע אין דער צעל. זיי אַרייַן די קאַנאַל אין די סטאַטאָר און ווייַטער אין די דיסטאַל טייל, וואָס איז ליגן אין די ראָוטער. צו באַקומען ין דער צעל, הידראָגען ייאַנז מוזן געפֿינען זייער וועג צו די ווייַטער אָפּטיילונג פון די קאַנאַל, וואָס איז ווידער אין די סטאַטאָר. אָבער, דער ראָוטער מוזן דרייען אין סדר צו קאַנווערדזש די טשאַנאַלז. דער סוף פון די ראָוטער, וואָס איז אַרויס די שטייַג, איז בענט, אַ פלעקסאַבאַל פלאַגעללום איז אַטאַטשט צו אים, ראָוטייטינג ווי אַ העליקאָפּטער פּראָפּעלער.
איך גלויבן, אז דער דאַווקע קורץ איבערבליק פון די סעליאַלער מעקאַניזאַם וועט מאַכן עס קלאָר אַז די ווינינג דיזיינז פון די נאָבעל פרייז ווינערז, אָן דיטראַקטינג פון זייער דערגרייכונגען, זענען נאָך ווייַט פון די שליימעס פון די קרייישאַנז פון עוואָלוציע.
