Поиск

Книги с поиском

От Матфея От Марка От Луки От Иоанна Деяния Псалтирь 40 книг с поиском



Дизайн в живых организмах: моторы Дизайн в живых организмах: моторы Джонатан Сарфати Из нашего ежедневного опыта мы обычно можем сказать, было ли что-то спроектировано или нет. Основным доказательством является высокое информационное содержание . Информационное содержание любой последовательности – это размер в битах кратчайшего алгоритма, необходимого для образования этой последовательности или размещения.

Это означает, что повторяющиеся структуры, такие как кристаллы, имеют низкое информационное содержание, поскольку все, что требуется – это определить некоторые позиции и дать инструкцию «повторить больше». Различие между кристаллом и ДНК такое же, что и разница между книгой, содержащей только повторяющийся алфавит, и произведением Шекспира. На практическом уровне информация определяет многие части, необходимые для работы механизмов.

Зачастую, удаление одной части может нарушить работу всего механизма. Биохимик Майкл Бихи в своей книге «Черный ящик Дарвина» называет это неснижаемой сложностью . 1 Он приводит в пример очень простой механизм, мышеловку. Она бы не работала без основания, удерживающей вертикальной рейки, пружины, молоточка и фиксатора, где все находятся на своих местах.

Основная мысль книги Бихи: многие структуры в живых организмах демонстрируют неснижаемую сложность, превосходящую мышеловку или механизмы, созданные человеком. Моторы: детальное исследование Моторы являются неснижаемо сложными, так как для функционирования им нужно иметь много частей, работающих вместе. Например, электрическому мотору необходимы: источник питания, установленный статор, движущийся ротор, коммутатор или токосъёмные (контактные) кольца.

  Бактериальный жгутик с роторным мотором Источник: www.arn.org/ docs/mm/flagellum_all.htm  Чем больше механизму нужно частей, тем тяжелее сделать его поменьше. Миниатюризация является важной частью в компьютерной индустрии, и лучшие человеческие умы постоянно работают над ней. И хотя миниатюрные моторы были бы очень полезными, например, для прочищения закупоренных артерий и очищения крови, количество частей делает сложным спроектировать их меньше определенных размеров.

Но гениальные ученые постоянно делают их меньшими. 2   Тем не менее, дизайн в живых организмах превзошел наши самые усердные достижения. Бактерии двигаются, используя жгутики (ед.flagellum, от лат. хлыст) - филаменты (нити), вращаемые с помощью настоящего ротационного мотора. Этот мотор размером всего лишь с вирус. Таким образом, он намного меньше, чем что-либо, созданное человеком.

При этом он может вращаться примерно до 1000 раз за секунду . 3   Электромотор бактерии. Схематическое изображение. Источник:    « Молекулярные моторы. Часть 1. Вращающиеся моторы живой клетки», Тихонов А.Н.  // СОЖ, 1999, No 6 , с. 8 –16.                             Но даже такой удивительно маленький мотор не является самым маленький из того, что создал Господь.

В статье, опубликованной в марте 1997 года, Хироюки Нои и соавторы непосредственно наблюдали за вращением фермента   F1-ATPсинтазы, элемент большего комплекса ATРсинтазы . 4 , 5   Было предложеноПол Боером, что он является механизмом для функционирования комплекса. 6 Эта теория была поддержана определением структуры посредством дифракции рентгеновских лучей, проводимой под руководством Джона Уокера.

7 Несколько месяцев после того, как Нои и соавторы опубликовали свою работу, стало известно, что Боер и Уокер получили Нобелевскую премию в 1997 году в области химии за свои открытия. 8 Мотор F1-ATPсинтаза имеет девять компонентов – пять различных протеинов со стехиометрией 3a:3b:1g:1d:1e. В митохондрии коровы они содержат 510, 482, 272, 146 и 50 аминокислот соответственно, так что M = 371000.

F1-ATPсинтаза выглядит как приплюснутый шарик примерно 10 нм в ширину и примерно 8 нм высотой – такой маленький, что 1017 заполнили бы объем булавочной головки. Было продемонстрировано, что он вращается как «мотор», чтобы производить ATФ - химический элемент, являющийся «энергетической валютой жизни». 9 Этот мотор производит огромное количество вращающегося момента (вращающей силы) для своих размеров.

В эксперименте он вращал нить другого протеина, актина, в 100 раз длиннее его собственной длины. Также, двигая  тяжелый груз, он, наверняка, переключается на нижнюю передачу, как и любой другой мотор с хорошим дизайном.   АТРсинтаза. Самый маленький мотор в мире. АТРсинтаза является макромолекулярным комплексом, катализирующим синтез и гидролиз молекул АТР в энергопреобразующих мембранах клеток растений, животных и бактерий.

                                ATPсинтаза также содержит субэлемент F0, встроенный в мембрану, который функционирует как протонный канал (ионы водорода). Протоны, проходя сквозь F0, обеспечивают движущую силу мотора F1-ATPсинтазы.

Они вращают похожую на колесо структуру, как вода вращает колесо гидротурбины, но ученые все еще пытаются исследовать как именно. Эти вращения изменяют структуру трех активных позиций фермента. Затем каждый по очереди может присоединить АДФ и неорганический фосфат, чтобы образовать ATФ. В отличие от многих энзимов, где необходима энергия для объединения составных элементов, ATPсинтаза использует энергию, чтобы присоединить их к энзиму и выдать на гора недавно образованные молекулы ATФ.

Отделение ATФ от фермента требует больших затрат энергии. ATPсинтаза является центральным энзимом в преобразовании энергии в митохондриях (где они встроены в cristae , складках во внутренней мембране митохондрии), хлоропластах и бактериях. Это, наверное, делает АТPсинтазу наиболее распространенным протеином на Земле. Поскольку энергия необходима для жизни, и жизнь использует ATФ как энергетическую валюту  (


Дизайн в живых организмах: моторы


Уникальный поиск `по-сути` по православной библиотеке