د حجرو ماشینونه

د کیمیا په برخه کې د 2016 نوبل جایزه د مالیکولونو د ترکیب کولو اغیزمنه لاسته راوړنې لپاره ورکړل شوه چې د میخانیکي وسایلو په توګه کار کوي. په هرصورت، دا نشي ویل کیدی چې د کوچنیو ماشینونو د جوړولو مفکوره د انسان اصلي نظر دی. او دا وخت طبیعت لومړی و.

ورکړل شوي مالیکولر ماشینونه (د دوی په اړه نور د MT د جنوري له میاشتې څخه مقاله کې) د نوي ټیکنالوژۍ په لور لومړی ګام دی چې کولی شي ډیر ژر زموږ په ژوند کې انقلاب راولي. مګر د ټولو ژوندی موجوداتو بدن د نانو په اندازه میکانیزمونو څخه ډک دی چې د حجرو اغیزمن فعالیت مالتړ کوي.

په مرکز کې…

... حجرې یو نیوکلیوس لري، او جینیاتي معلومات په کې ذخیره کیږي (باکتریا جلا جلا هسته نلري). د DNA مالیکول پخپله حیرانوونکی دی - دا له 6 ملیارد څخه ډیر عناصر لري (نیوکلیوټایډز: نایټروجن بیس + ډیوکسیریبوز شوګر + فاسفوریک اسید پاتې شونه) ، د شاوخوا 2 مترو په ټول اوږدوالي سره تارونه جوړوي. او موږ پدې برخه کې ریکارډ لرونکي نه یو، ځکه چې داسې ژوندی موجودات شتون لري چې DNA په سلګونو ملیارد نیوکلیوټایډونه لري. په نیوکلیوس کې د داسې لوی مالیکول د ځای په ځای کولو لپاره، چې په ښکاره سترګو نه لیدل کیږي، د DNA تارونه په یو هلیکس (ډبل هیلکس) کې یوځای شوي او د ځانګړي پروټینونو شاوخوا پوښل شوي چې د هسټون په نوم یادیږي. حجره د دې ډیټابیس سره کار کولو لپاره د ماشینونو ځانګړی سیټ لري.

تاسو باید په دوامداره توګه په DNA کې موجود معلومات وکاروئ: هغه سلسلې ولولئ چې د پروټینونو لپاره کوډ چې تاسو په یوه ټاکلې شیبه کې ورته اړتیا لرئ (انتقال) ، او وخت په وخت د حجرې ویشلو لپاره ټول ډیټابیس کاپي کړئ (تقلید). د دې ګامونو هر یو د نیوکلیوټایډ هیلکس خلاصول شامل دي. دا فعالیت د انزایم هیلیکیس کاروي، کوم چې د سرپل سره حرکت کوي او لکه د ویج په څیر - دا په انفرادي تارونو کې جلا کوي (ټول شی د بریښنا سره ورته دی). انزایم د هغه انرژي په کارولو سره کار کوي چې د حجرو د نړیوال انرژي وړونکي - ATP (اډینوسین ټریفاسفیټ) د ماتیدو په پایله کې خوشې کیږي.

د ATP مالیکول ماډل. د فاسفیت د پاتې شونو اضافه او جلا کول (کیڼ اړخ ته) د سیلولر کیمیاوي تعاملاتو کې د انرژي تبادله منځګړیتوب کوي.

اوس تاسو کولی شئ د زنځیرونو ټوټې کاپي پیل کړئ، کوم چې د RNA پولیمیریز لخوا ترسره کیږي، چې په ATP کې موجود انرژي لخوا پرمخ وړل کیږي. انزايم د DNA په اوږدو کې حرکت کوي او د RNA يوه برخه جوړوي (چې بوره لري، د deoxyribose پر ځای ribose)، دا هغه نمونه ده چې پروټینونه په کې ترکیب شوي. د پایلې په توګه، DNA ساتل کیږي (د پرله پسې افشا کیدو او د ټوټو لوستلو څخه ډډه کول) او سربیره پردې، پروټینونه په ټوله حجره کې رامینځته کیدی شي، نه یوازې په نیوکلیو کې.

د DNA پولیمریز لخوا تقریبا د خطا څخه پاک کاپي چمتو کیږي، کوم چې د RNA پولیمیریز سره ورته عمل کوي. انزايم د تار په اوږدو کې حرکت کوي او خپل مقابل جوړوي. کله چې د دې انزایم یو بل مالیکول د دویم سټنډ سره حرکت کوي، پایله یې دوه بشپړ DNA هیلیسونه دي. انزایم د کاپي کولو پیل کولو لپاره ډیری "مرستندویانو" ته اړتیا لري، د ټوټې سره یوځای کول او د غیر ضروري نښانو لرې کول. په هرصورت، د DNA پولیمریز د "تولید نیمګړتیا" لري. دا یوازې په یو لوري کې حرکت کولی شي. نقل کول د تش په نامه سټارټر رامینځته کولو ته اړتیا لري ، له کوم ځای څخه چې اصلي کاپي پیل کیږي. یوځل چې بشپړ شي، پرائمرونه لیرې کیږي او له دې امله چې پولیمریز هیڅ بیک اپ نلري، دا د DNA د هرې کاپي سره لنډ کیږي. د تار په پای کې محافظتي ټوټې دي چې د telomeres په نوم یادیږي، کوم چې د پروټینونو لپاره کوډ نه کوي. د دوی د مصرف کولو وروسته (په انسانانو کې، د 50 تکرارونو وروسته)، کروموزومونه یوځای پاتې کیږي او په غلط ډول لوستل کیږي، کوم چې د حجرو د مړینې یا په سرطان کې د هغې د بدلون لامل کیږي. په دې توګه، زموږ د ژوند وخت د ټیلومیر ساعت لخوا اندازه کیږي.

د DNA کاپي کول ډیری انزایمونو ته اړتیا لري ترڅو یوځای کار وکړي.

د DNA اندازه مالیکول د دوامداره زیان سره مخ دی. د انزایمونو بله ډله، د ځانګړو ماشینونو په توګه هم کار کوي، د ناکامۍ سره معامله کوي. د دوی د رول تشریح په 2015 کې د کیمیا جایزه ورکړل شوه (د نورو معلوماتو لپاره د جنوري 2016 مقاله وګورئ).

دننه…

... حجرې سایتوپلازم لري - د اجزاو تعلیق چې دوی د مختلف حیاتي دندو سره ډکوي. ټول سایتوپلازم د پروټین جوړښتونو شبکې سره پوښل شوی چې سایټوسکلیټون جوړوي. قراردادي مایکرو فایبر حجرې ته اجازه ورکوي چې خپل شکل بدل کړي، دا اجازه ورکوي چې خپل داخلي ارګانیلونه حرکت او حرکت وکړي. په سایتوسکلیټون کې مایکروټیوبیلونه هم شامل دي، د بیلګې په توګه. ټیوبونه چې د پروټین مالیکولونه لري. دا خورا سخت عناصر دي (یو خولی ټیوب تل د ورته قطر له یوې راډ څخه سخت وي) چې حجره جوړوي ، او یو له خورا غیر معمولي مالیکولر ماشینونو څخه د دوی سره حرکت کوي - د چلولو پروټینونه (لفظي!).

مایکروټیوبیلونه د بریښنایی چارج شوي پایونه لري. پروټینونه چې د ډاینین په نوم یادیږي د منفي محیط په لور حرکت کوي، پداسې حال کې چې کیینینز په مخالف لوري حرکت کوي. د ATP له ماتیدو څخه د خوشې شوي انرژی څخه مننه، د چلولو پروټینونو شکل (د موټرو یا ټرانسپورټ پروټینونو په نوم هم پیژندل کیږي) په سایکیک ډول بدلیږي، دوی ته اجازه ورکوي چې د مایکروټیوبونو په سطحه د مرغۍ په څیر حرکت وکړي. مالیکولونه د پروټین "تیریډ" سره سمبال شوي، چې په پای کې یو بل لوی مالیکول یا د فاضله موادو څخه ډک بلبل کولی شي چپه شي. دا ټول یو روبوټ ته ورته دی چې د تار په واسطه یو بالون راوباسي. رولینګ پروټینونه اړین توکي په حجره کې سم ځایونو ته لیږدوي او د هغې داخلي برخې حرکت کوي.

نږدې ټول عکس العملونه چې په حجره کې واقع کیږي د انزایمونو لخوا کنټرول کیږي، پرته له دې چې دا بدلونونه تقریبا هیڅکله واقع نشي. انزایمونه کتلستونه دي چې د یو کار ترسره کولو لپاره د ځانګړي ماشینونو په توګه عمل کوي (ډیری وختونه دوی یوازې یو ځانګړي عکس العمل ګړندی کوي). دوی د بدلون سبسټریټونه نیسي ، یو بل ته په مناسب ډول موقعیت ورکوي ، او د پروسې بشپړیدو وروسته ، دوی محصولات خوشې کوي او بیا کار پیل کوي. د صنعتي روبوټ سره اړیکه چې نه ختمیدونکي تکراري کړنې ترسره کوي په بشپړ ډول سم دي.

د انټرا سیلولر انرژي وړونکي مالیکولونه د کیمیاوي تعاملاتو سلسله د ضمني محصول په توګه رامینځته کیږي. په هرصورت، د ATP اصلي سرچینه د خورا پیچلي حجرو میکانیزم کار دی - ATP ترکیب. د دې انزایم ترټولو لوی مالیکولونه په مایتوکونډریا کې موندل کیږي، کوم چې د سیلولر "بریښنا پلانټ" په توګه کار کوي.

ATP ترکیب - پورته: لنگر شوی برخه

په جھلی کې، د موټر شافټ، مسؤلیت ټوټه

د ATP ترکیب لپاره

د بیولوژیکي اکسیډریشن پروسې په جریان کې، د مایتوکونډریا د انفرادي برخو دننه هایدروجن آیونونه بهر ته لیږدول کیږي، کوم چې د مایتوکونډریال جھلی په دواړو خواوو کې د دوی تدریجي (د غلظت توپیر) رامینځته کوي. دا وضعیت بې ثباته دی او د غلظت مساوي کولو لپاره طبیعي تمایل شتون لري، دا هغه څه دي چې د ATP ترکیب ګټه پورته کوي. یو انزایم د څو حرکتونو او ثابت برخو څخه جوړ دی. د چینلونو یوه ټوټه چې له لارې یې د چاپیریال څخه هایدروجن آیونونه مایتوکونډریا ته ننوځي په جھلی کې تنظیم شوي. جوړښتي بدلونونه چې د دوی د حرکت له امله رامینځته شوي د انزایم بله برخه ګرځوي - یو اوږد شوی عنصر چې د ډرایو شافټ په توګه کار کوي. د راډ په بل پای کې، د مایټوکونډریا دننه، د سیسټم بله ټوټه ورسره تړلې ده. د شافټ گردش د داخلي ټوټې د گردش لامل کیږي، کوم چې - د هغې په ځینو پوستونو کې - د ATP جوړونکي عکس العمل فرعي برخې سره نښلول کیږي، او بیا - د روټر په نورو پوستونو کې - د لوړ انرژی مرکب بشپړ شوی. خوشې شوی

او دا وخت د انساني ټیکنالوژۍ په نړۍ کې ورته ورته موندل ستونزمن ندي. یوازې د بریښنا جنراتور. د هایدروجن آیون جریان د دې لامل کیږي چې عناصر د مالیکولر موټرو دننه حرکت وکړي چې په غشا کې متحرک کیږي ، لکه د توربین بلیډونه چې د اوبو بخارۍ جریان لخوا پرمخ وړل کیږي. شافټ د اصلي ATP نسل سیسټم ته ډرایو لیږدوي. د ډیری انزایمونو په څیر، ترکیب کولی شي په بل لوري عمل وکړي او ATP مات کړي. دا پروسه یو داخلي موټور چلوي، کوم چې د شافټ له لارې د غشا ټوټې حرکت کوي. دا، په بدل کې، د مایټوکونډریا څخه د هایدروجن ایونونو پمپ کولو لامل کیږي. نو، یو بریښنایی پمپ. د طبیعت مالیکولر معجزه.

سرحدونو ته...

... د حجرې او چاپیریال ترمنځ د حجرو غشا شتون لري چې داخلي نظم د بهرنۍ نړۍ له ګډوډۍ څخه جلا کوي. دا د مالیکولونو دوه اړخیزه طبقه لري، د هایدروفولیک ("اوبو سره مینه لرونکي") برخې سره مخامخ دي او د هایدروفوبیک ("اوبو څخه مخنیوی") برخې یو بل ته مخامخ دي. په غشا کې ډیری پروټین مالیکولونه هم شتون لري. بدن باید د چاپیریال سره اړیکه ونیسي: هغه مواد جذب کړي چې ورته اړتیا لري او فاضله مواد خارجوي. ځینې ​​کوچني مالیکول کیمیاوي توکي (لکه اوبه) کولی شي د غلظت تدریجي مطابق په دواړو لورو کې د غشا له لارې تیریږي. د نورو خپرول ستونزمن دي، او حجره پخپله د دوی جذب تنظیموي. بیا، سیلولر ماشینونه - لیږدونکي او آئن چینلونه - د لیږد لپاره کارول کیږي.

لیږدونکی یو ایون یا مالیکول وتړي او بیا یې د غشا بل اړخ ته حرکت کوي (کله چې دا پخپله کوچنی وي) یا - کله چې دا د ټول غشا څخه تیریږي - راټول شوي ذره حرکت کوي او په بل پای کې یې خوشې کوي. البته، لیږدونکي دواړه طریقې کار کوي او خورا "خوراکي" دي - دوی ډیری وختونه یوازې یو ډول مواد لیږدوي. د آیون چینلونه ورته عملیاتي اغیزه ښیې مګر یو مختلف میکانیزم. دوی د فلټر سره پرتله کیدی شي. د آیون چینلونو له لارې ټرانسپورټ عموما د غلظت تدریجي تعقیبوي (له لوړ څخه تر ټیټ آیون غلظت پورې تر هغه پورې چې دوی سطحه نه وي). له بلې خوا، د انټرا سیلولر میکانیزمونه د لارو پرانیستل او تړل تنظیموي. د آیون چینلونه هم د هغو ذراتو په لور لوړ انتخاب څرګندوي چې تیریږي.

د آیون چینل (کیڼ اړخ ته) او پایپ لاینونه په عمل کې دي

باکتریا فلیګیلم د موټر چلولو یو ریښتینی میکانیزم دی

د حجرو په غشا کې یو بل په زړه پورې مالیکولر ماشین شتون لري - د فلیګیلم ډرایو، کوم چې د باکتریا فعال حرکت یقیني کوي. دا یو پروټین موټور دی چې دوه برخې لري: یو سټیشنري برخه (Stator) او یو څرخیدونکی برخه (روټر). حرکت د غشا څخه حجرو ته د هایدروجن ایونونو د جریان له امله رامینځته کیږي. دوی په سټیټر کې چینل ته ننوځي او بیا لرې برخې ته چې په روټر کې موقعیت لري. د حجرې دننه د ننوتلو لپاره، هایدروجن آیونونه باید د چینل بلې برخې ته لاره ومومي، کوم چې بیا په سټیټر کې دی. په هرصورت، روټر باید د چینلونو د یوځای کیدو لپاره وګرځي. د روټر پای، د حجرې هاخوا تیریږي، منحل شوی، او یو انعطاف وړ فلیګیلم ورسره تړل شوی، د هلیکوپتر روټر په څیر ګرځي.

زه باور لرم چې د سیلولر میکانیزم دا اړینه لنډه کتنه به دا روښانه کړي چې د نوبل جایزې ګټونکو ګټونکي ډیزاینونه پرته له دې چې د دوی لاسته راوړنې له پامه غورځوي، لاهم د تکامل بشپړ تخلیق څخه لرې دي.