Mashiinnada gacanta

Abaalmarinta Nobel Prize ee Kimistariga 2016 waxaa lagu abaalmariyay guusha cajiibka ah ee soo saarista molecules ee u dhaqma sidii aaladaha farsamada. Si kastaba ha ahaatee, lama odhan karo fikradda abuurista mashiinnada yaryar waa fikrad asalka ah ee aadanaha. Oo wakhtigan dabeecadda ayaa ugu horeysay.

Mashiinnada molecular ee la abaalmariyay (wax badan oo ku saabsan maqaalka laga soo xigtay arrinta Janaayo ee MT) ayaa ah tillaabada ugu horreysa ee dhanka tignoolajiyada cusub oo dhowaan isbedeli karta nolosheena. Laakiin jirka dhammaan noolaha noolaha waxaa ka buuxa habab cabbirkoodu yahay nano kuwaas oo taageeraya shaqada hufan ee unugyada.

Bartamaha…

... unugyadu waxa ay ka kooban yihiin xudun, xogta hidda-socodkana waa lagu kaydiyaa (bakteeriyadu ma laha nukleus gooni ah). Unugyada DNA-da laftoodu waa cajiib - waxay ka kooban tahay in ka badan 6 bilyan oo walxood (nucleotides: base nitrogenous + sokor deoxyribose + phosphoric acid hadhaaga), samaynta dunta dhererkeedu dhan yahay 2 mitir. Annagu ma nihin kuwa diiwaangashan arrintan, sababtoo ah waxaa jira noole kuwaas oo DNA-du ka kooban yahay boqollaal bilyan oo nucleotide ah. Si unugyada DNA-da loo xidho xudunta udub-dhexaadka u ah xudunta u ah, waxa la isku maroojiyaa xadhkaha DNA-da oo la isu rogo helix (laba helix) waxaana lagu duudduubay borotiinno gaar ah oo loo yaqaan histones. Unuggu waxa uu leeyahay mashiino gaar ah oo la shaqeeya xogtan.

Waa inaad si joogto ah u isticmaashaa macluumaadka ku jira DNA-ga: akhri taxanaha koodhka borotiinada aad u baahan tahay wakhti go'an (qoraal), oo wakhti ka waqti koobi ka bixi xogta oo dhan si aad u qaybiso unugga (ku celcelin). Mid kasta oo ka mid ah tillaabooyinkan waxay ku lug leeyihiin furfuridda helix nucleotide. Hawshani waxay isticmaashaa helicase ensaymka, kaas oo ku dhaqaaqa dhinaca wareegyada iyo - sida jeexjeex - u kala sooca dunta shakhsi ahaaneed (wax walba waxay u eg yihiin hillaac). Insaymku waxa uu ku shaqeeyaa tamar la sii daayay taas oo ay sabab u tahay burburka unugga unuggiisa tamar caalami ah – ATP (adenosine triphosphate).

Qaabka molecule ATP. Ku-darka iyo kala-goynta hadhaaga fosfatada (bidix) waxay dhexdhexaadinaysaa is-weydaarsiga tamarta fal-celinta kiimikada gacanta.

Hadda waxaad bilaabi kartaa koobiyeynta jajabyada silsiladaha, oo ay sameeyaan RNA polymerase, oo ay sidoo kale kaxeyso tamarta ku jirta ATP. Insaymku waxa uu la socdaa xuddunta DNA-da waxana uu sameeyaa qayb ka mid ah RNA (oo ay ku jirto sonkorta, ribose halkii deoxyribose), taas oo ah qaabka borotiinnada lagu farsameeyo. Natiijo ahaan, DNA-da waa la ilaaliyaa (ka fogaanshaha furfurnaanta joogtada ah iyo akhrinta jajabyada) iyo, marka lagu daro, borotiinka ayaa laga abuuri karaa unuga oo dhan, ma aha oo kaliya nukleus.

Nuqul ku dhawaad ​​aan khalad lahayn waxaa bixiya DNA polymerase, kaas oo u dhaqma si la mid ah RNA polymerase. Insaymku wuxuu ku socdaa dunta oo wuxuu dhistaa dhiggiisa. Marka molecule kale oo ka mid ah enzyme-kan uu ku dhaqaaqo xadhigga labaad, natiijadu waa laba helices DNA oo dhammaystiran. Insaymku wuxuu u baahan yahay dhowr "caawiye" si uu u bilaabo koobiyeynta, isku xidhka jajabyada isla markaana ka saaro calaamadaha fidsan ee aan loo baahnayn. Si kastaba ha ahaatee, DNA-ga polymerase wuxuu leeyahay "cilad wax soo saar". Waxay u dhaqaaqi kartaa hal jiho oo keliya. Ku-noqoshada waxay u baahan tahay abuurista waxa loogu yeero bilawga, kaas oo nuqul ka mid ahi ka bilaabmayo. Marka la dhammeeyo, furayaasha waa la saaraa, maadaama polymerase uusan lahayn kayd, waxaa lagu soo koobaa nuqul kasta oo DNA ah. Cidhifyada dunta waxaa ku yaal jajabyo ilaalin ah oo loo yaqaan telomeres, kuwaas oo aan codeeyn borotiinno. Isticmaalkooda ka dib (bini'aadamka, qiyaastii 50 ku celcelin ka dib), koromosoomyada ayaa isku dheggan oo si khaldan loo akhriyaa, taas oo keenta dhimashada unugyada ama u beddelka kansarka. Haddaba, wakhtiga nolosheenna waxa lagu qiyaasaa saacadda telomere.

Koobiyaynta DNA-da waxay u baahan tahay enzymes badan si ay u wada shaqeeyaan.

Unugyada cabbirka DNA-da waxay ku xiran yihiin dhaawac joogto ah. Koox kale oo ka mid ah enzymes, oo sidoo kale u shaqeeya sidii mashiinno khaas ah, ayaa wax ka qabta guuldarrooyinka. Sharaxaada doorkooda waxaa lagu abaalmariyay abaal-marin kimistari 2015 (eeg maqaalka Janaayo 2016 wixii macluumaad dheeraad ah).

Gudaha…

Unugyadu waxay leeyihiin cytoplasm - joojinta qaybaha ka buuxinaya hawlo kala duwan oo muhiim ah. Sitobalaasamka oo dhan waxa ku daboolan shabakad dhismo borotiin ah oo ka kooban cytoskeleton. Microfibers-ka qandaraaska leh ayaa u oggolaanaya unuggu inuu beddelo qaabkiisa, u oggolaanaya inuu gurguurto oo uu dhaqaaqo xubnaha gudaha. Cytoskeleton sidoo kale waxaa ku jira microtubules, i.e. tuubooyinka ka kooban borotiinka molecules. Kuwani waa walxo aad u adag (tuubo godan ayaa had iyo jeer ka adag hal usheeda dhexe ee isku midka ah) kuwaas oo sameeya unugga, iyo mid ka mid ah mashiinnada molecular ee aan caadiga ahayn ayaa ku socda iyaga - borotiinada socodka (macno ahaan!).

Microtubules waxay leeyihiin dhamaad koronto ah. Barootiinnada loo yaqaan dynein-ka waxay u dhaqaaqaan dhinaca unugga taban, halka kinesin ay u socdaan jihada ka soo horjeeda. Thanks to tamarta laga sii daayo burburka ATP, qaabka borotiinka socodka (sidoo kale loo yaqaan borotiinka mootada ama gaadiidka) ayaa isbeddelaya si wareeg ah, taas oo u oggolaanaysa inay u guuraan sida shinbiraha dusha sare ee microtubules. Unugyadu waxay ku qalabaysan yihiin "thread" borotiin ah, ilaa dhamaadka kaas oo molecule kale oo weyn ama xumbo ay ka buuxaan alaabada qashinka ay ku dhegi karaan. Waxaas oo dhami waxay u egyihiin robot kaas oo lulaya, buufin ku jiida xadhig. Barootiinnada duuban waxay u raraan walxaha lagama maarmaanka u ah meelaha saxda ah ee unugga waxayna dhaqaajiyaan qaybaha gudaha.

Ku dhawaad ​​dhammaan falcelinta unugga ku dhaca waxaa gacanta ku haya enzymes, kuwaas oo la'aantood isbeddelladani aysan waligood dhicin. Enzymes waa kiciyayaal u shaqeeya sidii mashiino gaar ah si ay hal shay u qabtaan (badanaa waxay dedejiyaan hal falcelin gaar ah). Waxay qabtaan substrates-ka beddelka, u dhig si habboon midba midka kale, ka dib marka habka la dhammeeyo, waxay sii daayaan alaabta oo ay bilaabaan inay mar kale shaqeeyaan. Xiriirka leh robot-warshadeed oo fulinaya ficillo soo noqnoqda oo aan dhammaanayn waa sax.

Unugyada sidaha tamarta ee unugyadu waxay u samaysan yihiin sidii wax ka soo baxay fal-celin kiimikaad oo taxane ah. Si kastaba ha ahaatee, isha ugu weyn ee ATP waa shaqada habka unugyada ugu adag - ATP synthase. Tirada ugu badan ee molecules-ka enzyme-kan waxaa laga helaa mitochondria, kuwaas oo u shaqeeya sida "dhirta tamarta" gacanta.

ATP synthase - sare: qayb ku xiran

xuubka, usheeda dhexe ee wadista, jajab mas'uul ah

loogu talagalay isku-dhafka ATP

Inta lagu jiro habka oksaydhka noolaha, ions hydrogen ee ka imanaya qaybaha gaarka ah ee mitochondria ayaa loo qaadaa dibadda, taas oo abuurta jaangooyooyinkooda (farqiga u fiirsiga) labada dhinac ee xuubka mitochondrial. Xaaladdani waa mid aan degganayn oo waxaa jira dabeecad dabiici ah oo lagu simi karo uruurinta, taas oo ah waxa ATP synthase ay ka faa'iidaysato. Insaymku waxa uu ka kooban yahay dhawr qaybood oo dhaqaaq ah iyo kuwo taagan. Qayb ka mid ah kanaalada ay u maraan ion hydrogen ka ah deegaanka ay geli karaan mitochondria ayaa ku go'an xuubka. Isbeddellada qaab-dhismeed ee uu keeno dhaqdhaqaaqooda waxa ay beddelaan qayb kale oo ensaymes-ka ah - waa curiye dheer oo u dhaqma sidii haad wadista. Dhamaadka kale ee usha, gudaha mitochondria, qayb kale oo nidaamka ah ayaa ku xiran. Wareegga wareegga wuxuu keenaa wareeg ah jajab gudaha ah, kaas oo - meelaha qaarkood - substrates ee falcelinta samaynta ATP ayaa ku xiran, ka dibna - meelo kale oo rotor ah - dhismaha tamarta sare ee dhammaatay. la sii daayay.

Markanna ma adka in la helo isbarbardhig adduunka tignoolajiyada aadanaha. Keliya koronto dhaliye. Qulqulka ions hydrogen wuxuu keenaa in curiyayaasha ay u dhaqaaqaan gudaha matoorka molecular ee aan dhaqaaqin ee xuubka, sida marawaxadaha marawaxadaha ee ay wadaan qulqulka uumiga biyaha. Usheeda dhexe waxay u gudbisaa wadista nidaamka jiilka dhabta ah ee ATP. Sida enzymes intooda badan, synthase waxay u dhaqmi kartaa jihada kale waxayna jebin kartaa ATP. Habkani wuxuu wadaa matoor gudaha ah, kaas oo, iyada oo loo marayo shafka, kaxeeya qaybaha dhaqdhaqaaqa ee jajabka xuubka. Tani, markeeda, waxay keenaysaa bamgareynta ions hydrogen ka mitochondria. Marka, bam koronto ah. Mucjisada molecular ee dabeecadda.

Ilaa xuduudaha...

... Inta u dhaxaysa unugga iyo deegaanka waxaa jira xuub unug oo kala sooca nidaamka gudaha iyo qalalaasaha dunida dibadda. Waxay ka kooban tahay laba lakab oo unugyo ah, oo leh qaybo hydrophilic ("biyo-jecel") qaybo ka soo jeedaan iyo qaybo hydrophobic ("biyo-ka-hortagga") oo is jeeda. Xuubku wuxuu kaloo ka kooban yahay unugyo borotiinno badan. Jirku waa inuu la yimaadaa deegaanka: nuugo walxaha uu u baahan yahay oo uu soo saaro qashinka. Qaar ka mid ah kiimikooyinka molecule-yada yaryar (sida biyaha) ayaa u gudbi kara xuubka labada dhinac iyadoo loo eegayo jaan-goynta. Faafinta dadka kale way adag tahay, unuguna laftiisa ayaa nidaamiya nuuggooda. Marka xigta, mishiinnada gacanta-qaadayaasha iyo kanaalada ion-waxaa loo isticmaalaa gudbinta.

Gaadhi-qaaduhu waxa uu xidhaa aon ama molecule ka dibna waxa uu ula dhaqaaqaa dhinaca kale ee xuubka (marka uu laftiisu yar yahay) ama - marka uu dhex maro xuubka oo dhan - waxa uu dhaqaajiyaa qaybtii la ururiyey oo ka sii daysay dhinaca kale. Dabcan, alaab-qaadayaashu waxay u shaqeeyaan labada siyaabood oo aad u "xulasho" - badanaa waxay qaadaan hal nooc oo walax ah. Kanaalka ion waxay muujinayaan saameyn la mid ah hawlgalka laakiin hab ka duwan. Waxay la barbar dhigi karaan shaandhada. Gaadiidka dhexmara kanaalada ion guud ahaan waxa ay raacaan jaangooyooyinka fiirsashada (laga bilaabo sare ilaa heerka hoose ee fiirsashada ion ilaa ay ka soo baxaan). Dhanka kale, hababka intracellular ayaa nidaamiya furitaanka iyo xidhitaanka marinnada. Kanaalka ion sidoo kale waxay muujinayaan xulasho sare oo ku wajahan walxaha la dhex maro.

Kanaalka Ion (bidix) iyo dhuumaha shaqada

Bakteeriyada flagellum waa habka wadista dhabta ah

Waxaa jira mashiinka kale ee xiisaha leh ee molecular ee xuubka unugyada - darawalka calanka, kaas oo hubinaya dhaqdhaqaaqa firfircoon ee bakteeriyada. Waa matoor borotiin ah oo ka kooban laba qaybood: qayb taagan (stator) iyo qayb wareeg ah (rotor). Dhaqdhaqaaqa waxaa sababa qulqulka ions hydrogen ee ka imaanaya xuubka unugyada. Waxay galaan kanaalka stator ka dibna waxay galaan qaybta fog, taas oo ku taal rotor-ka. Si aad u gasho gudaha unugga, ions hydrogen waa inay helaan jidkooda qaybta xigta ee kanaalka, taas oo mar kale ku jirta stator. Si kastaba ha ahaatee, rotor-ku waa inuu u wareego kanaalada si ay isugu yimaadaan. Dhammaadka rotor-ku, oo ka soo baxa unugga, wuu qalloocan yahay, oo calan dabacsan ayaa ku dheggan, oo u wareegaya sida rotor helicopter ah.

Waxaan aaminsanahay in guudmar kooban oo ku saabsan habka gacanta ay cadeyn doonto in naqshadaha guusha ee ku guuleystayaasha Nobel Prize, iyada oo aan la dhimin guulahooda, ay weli ka fog yihiin abuurista qumman ee horumarka.