Újranyomás a Bridges-ből, 2001. Vol. 12 (1): 5 ISSEEM
Noha az ember több mint ötven billió sejtből áll, testünkben nincsenek olyan fiziológiai funkciók, amelyek még nem léteztek volna az egyetlen, magos (eukarióta) sejt biológiájában. Az egysejtű szervezetek, például az amőba vagy a paramecium, rendelkeznek többek között az emésztőrendszer, a kiválasztó rendszer, a légzőrendszer, a mozgásszervi rendszer, az immunrendszer, a reproduktív rendszer és a szív- és érrendszer citológiai megfelelőivel. Az embereknél ezek a fiziológiai funkciók összefüggenek bizonyos szervek aktivitásával. Ugyanezeket a fiziológiai folyamatokat a sejtekben az orgonáknak nevezett deminutív szervrendszerek hajtják végre.
A sejt életét a sejt fiziológiai rendszereinek funkcióinak szoros szabályozása tartja fenn. A kiszámítható viselkedési repertoárok kifejezése sejtes „idegrendszer” létezését vonja maga után. Ez a rendszer megfelelő viselkedési válaszok kiváltásával reagál a környezeti ingerekre. Az a sejt organella, amely összehangolja a sejtek belső és külső környezete beállításait és reakcióit, az „agy” citoplazmatikus megfelelőjét képviselné.
A genetikai kód ötvenes évek eleji törése óta a sejtbiológusok a genetikai determinizmus fogalmát támogatták, azt az elképzelést, hogy a gének „irányítják” a biológiát. Gyakorlatilag a sejt összes génje a sejt legnagyobb organellumában, a magban található. A hagyományos vélemény szerint a sejtmagot a sejt „parancsközpontjának” tekinti. Mint ilyen, a mag képviselné az „agy” sejtjeinek megfelelőjét.
A genetikai determinizmus arra következtet, hogy egy szervezet kifejeződése és sorsa elsősorban genetikai kódjában van „előre meghatározva”. A biológiai tudományokban az organizmus kifejeződésének genetikai alapja konszenzusos igazság, egy meggyőződés, amely alapján megalapozzuk az egészségre és a betegségekre vonatkozó referenciánkat. Ezért az a felfogás, hogy bizonyos betegségek iránti fogékonyság vagy a rendellenes magatartás kifejezése általában a genetikai vonalhoz, esetenként spontán mutációkhoz kapcsolódik. Tágabb értelemben a tudósok többsége azt is érzékeli, hogy az emberi elme és tudat az idegrendszer molekuláiban „van kódolva”. Ez pedig elősegíti azt a koncepciót, hogy a tudat megjelenése tükrözi a „szellemet a gépben”.
A DNS elsőbbsége a biológiai viselkedés és evolúció befolyásolásában és szabályozásában megalapozatlan feltételezésen alapul. HF Nijhout alapvető cikkében (BioEssays 1990, 12 (9): 441-446) leírják, hogy a genetikai „kontrollokra” és „programokra” vonatkozó fogalmakat eredetileg metaforákként fogalmazták meg a kutatás módszereinek meghatározásához és irányításához. Ennek a meggyőző hipotézisnek az ötven év alatt történő széles körű megismétlése azt eredményezte, hogy a „modell metaforája” a mechanizmus igazságává vált, annak ellenére, hogy nem támasztották alá alátámasztó bizonyítékokat. Mivel a feltételezés a genetikai programot a biológiai kontrolllétra „legfelső fokának” emeli ki, a gének a biológiai kifejeződés és viselkedés kiváltásában az okozó tényezők státusát nyerték (pl. Rákot okozó gének, alkoholizmus, sőt kriminalitás).
Az a felfogás, miszerint a sejtmag és génjei a sejt „agya”, tarthatatlan és logikátlan hipotézis. Ha az agyat eltávolítják egy állatból, a fiziológiai integráció megzavarása azonnal a szervezet halálához vezet. Ha a mag valóban a sejt agyát képviselte, akkor a mag eltávolítása a sejtfunkciók leállását és azonnali sejthalált eredményezné. Azonban a kísérleti úton beágyazott sejtek két vagy több hónapig képesek túlélni gének nélkül, és mégis képesek komplex válaszokat kiváltani a környezeti és a citoplazmatikus ingerekre (Lipton és mtsai., Differentiation 1991, 46: 117-133). A logika azt mutatja, hogy a mag nem lehet a sejt agya!
A klónozott emberi sejteken végzett vizsgálatok arra a tudatosságra késztettek, hogy a sejt plazmalemma, amelyet általában sejtmembránnak neveznek, a sejt „agyát” képviseli. A sejtmembránok, az első biológiai organella, amely az evolúcióban megjelent, az egyetlen organellum, amely minden élő szervezetben közös. A sejtmembránok felosztják a citoplazmát, elválasztva a külső környezet szeszélyeitől. Gátló képességében a membrán lehetővé teszi a sejt számára, hogy szoros „ellenőrzést” tartson fenn a citoplazmatikus környezet felett, ami szükséges a biológiai reakciók végrehajtásához. A sejtmembránok olyan vékonyak, hogy csak az elektronmikroszkóppal figyelhetők meg. Következésképpen a membránszerkezet létezése és univerzális kifejezése csak 1950 körül sikerült egyértelműen megállapítani.
Az elektronmikroszkópos felvételekben a sejtmembrán eltűnően vékony (<10 nm), háromrétegű (fekete-fehér-fekete) „bőrként” jelenik meg, amely körülveszi a sejtet. A sejtmembrán alapvető szerkezeti egyszerűsége, amely minden biológiai organizmusban megegyezik, elhitette a sejtbiológusokat. Az elmúlt ötven év nagy részében a membránt „passzív”, félig áteresztő gátként fogták fel, amely hasonlít egy lélegző „műanyag burkolatra”, amelynek feladata egyszerűen a citoplazma visszatartása volt.
A membrán réteges megjelenése a foszfolipid építőköveinek szerveződését tükrözi. Ezek a nyalóka alakú molekulák amfipatikusak, gömbölyű poláris foszfátfejjel (A. ábra) és két pálcaszerű nem poláros lábbal rendelkeznek (B. ábra). Oldatban rázva a foszfolipidek stabilizáló kristályos kétréteggé alakulnak össze (C. ábra).
A membrán magját tartalmazó lipid lábak hidrofób gátat képeznek (D ábra), amely elválasztja a citoplazmát a folyamatosan változó külső környezettől. Míg a citoplazmatikus integritást a lipid passzív gátfunkciója tartja fenn, az életfolyamatok a metabolitok és az információk aktív cseréjét teszik szükségessé a citoplazma és a környező környezet között. A plazmalemma fiziológiai aktivitását a membrán fehérjéi közvetítik.
Az emberi testet ellátó, körülbelül 100,000 XNUMX különböző fehérje mindegyike összekapcsolt aminosavak lineáris láncából áll. A „láncok” húsz különböző aminosavból állnak össze. Minden fehérje egyedi szerkezetét és funkcióját a láncát alkotó aminosavak specifikus szekvenciája határozza meg. Lineáris húrként szintetizálva az aminosavláncok ezt követően egyedülálló háromdimenziós gömbökké alakulnak. A fehérje végleges konformációja (alakja) tükrözi az elektromos töltések egyensúlyát az alkotó aminosavak között.
A hajtogatott fehérjék háromdimenziós morfológiája felszínüket speciális alakú hasadékokkal és zsebekkel ruházza fel. A kiegészítő fizikai formájú és elektromos töltésekkel rendelkező molekulák és ionok a zár és a kulcs specifikusságával kötődnek a fehérje felületi hasadékaihoz és zsebeihez. Egy másik molekula megkötése megváltoztatja a fehérje elektromos töltéseloszlását. Válaszként a fehérje aminosavlánca spontán újratelepül, hogy egyensúlyba hozza a töltéseloszlást. Az újracsomagolás megváltoztatja a fehérje konformációját. Az egyik konformációról a másikra való áttéréskor a fehérje kifejezi a mozgást. A fehérje konformációs mozgásait a sejt felhasználja fiziológiai funkcióinak elvégzésére. A fehérje mozgása által létrehozott munka felelős az „életért”.
A fehérje láncát alkotó húsz aminosav közül számos nem poláros (hidrofób, olajszerető). A fehérjék hidrofób részei stabilitást keresnek, ha beillesztik magukat a membrán lipidmagjába. Ezeknek a fehérjéknek a poláris (vízszerető) részei a membrán vízzel borított felületeinek egyikéről vagy mindkét oldaláról kinyúlnak. A membránba beépített fehérjéket integrál membránfehérjéknek (IMP) nevezzük.
A membrán IMP-k funkcionálisan két osztályra oszthatók: receptorokra és effektorokra. A receptorok olyan bemeneti eszközök, amelyek reagálnak a környezeti jelekre. Az effektorok olyan kimeneti eszközök, amelyek aktiválják a sejtes folyamatokat. A membrán alatti citoplazmában elhelyezkedő processzorfehérjék családja arra szolgál, hogy összekapcsolja a jeleket vevő receptorokat az akciótermelő effektorokkal.
A receptorok molekuláris „antennák”, amelyek felismerik a környezeti jeleket. Néhány receptorantenna befelé nyúlik a membrán citoplazmatikus arcától. Ezek a receptorok „beolvassák” a belső környezetet, és tudatosítják a citoplazmatikus állapotokat. A sejt külső felületéről kinyúló egyéb receptorok tudatosítják a külső környezeti jeleket.
A hagyományos orvosbiológiai tudományok szerint a környezeti „információt” csak a molekulák anyagával lehet hordozni (Science 1999, 284: 79-109). E fogalom szerint a receptorok csak azokat a „jeleket” ismerik fel, amelyek fizikailag kiegészítik felületi jellemzőiket. Ez az anyagias meggyőződés fennmarad annak ellenére, hogy bőven bebizonyosodott, hogy a fehérjereceptorok reagálnak a rezgési frekvenciákra. Az elektrokonformációs kapcsolás néven ismert eljárás révén (Tsong, Trends in Biochem. Sci. 1989, 14: 89-92) a rezonáns rezgésenergia-mezők megváltoztathatják a fehérjék töltéseinek egyensúlyát. A harmonikus energia mezőben a receptorok megváltoztatják konformációjukat. Következésképpen a membránreceptorok mind a fizikai, mind az energetikai környezeti információkra reagálnak.
A receptor „aktivált” konformációja tájékoztatja a sejtet a jel létezéséről. A receptor konformációjának változásai biztosítják a sejtek „tudatosságát”. „Aktivált” konformációjában a szignál vevő receptor kötődhet vagy egy specifikus funkciót termelő effektor fehérjéhez, vagy közvetítő processzor fehérjéhez. A receptor fehérjék visszatérnek „inaktív” konformációjukba, és a jel megszűnésekor leválnak más fehérjékről.
Az effektor fehérjék családja „output” eszközöket képvisel. Három különböző típusú effektor létezik, a transzportfehérjék, az enzimek és a citoszkeletális fehérjék. A transzporterek, amelyek magukban foglalják a kiterjedt csatornacsaládot, a molekulák és információk szállítását szolgálják a membrángát egyik oldaláról a másikra. Az enzimek felelősek az anyagcsere szintéziséért és lebontásáért. A citoszkeletális fehérjék szabályozzák a sejtek alakját és mozgékonyságát.
Az effektor fehérjék általában két konformációval rendelkeznek: egy aktív konfigurációval, amelyben a fehérje kifejezi funkcióját; és egy „pihenő” konformáció, amelyben a fehérje inaktív. Például egy csatornafehérje aktív konformációjában nyitott pórus van, amelyen keresztül specifikus ionok vagy molekulák haladnak át a membrángáton. Az inaktív konformációra való visszatérésként a fehérje újratekeredése szűkíti a vezető csatornát, és az ionok vagy molekulák áramlása megszűnik.
Az összes darabot összerakva betekintést nyerünk abba, hogy a sejt „agya” hogyan dolgozza fel az információt és hogyan váltja ki a viselkedést. A sejt környezetében található számtalan molekuláris és sugárzó energiajel virtuális információs kakofóniát hoz létre. A biológiai Fourier-transzformációhoz hasonló módon az egyes felületi receptorok (H ábra) érzékelik a látszólag kaotikus környezetet, és viselkedési jelként kiszűrik a meghatározott frekvenciákat. A rezonáns jel vétele (I. ábra, nyíl) konformációs változást vált ki a receptor citoplazmatikus részében (I. ábra, nyílhegy). Ez a konformációs változás lehetővé teszi a receptor számára, hogy komplexet képezzen egy specifikus effektor IMP-vel (J ábra, ebben az esetben egy csatorna IMP). A receptor fehérje megkötése (K. ábra) viszont konformációs változást vált ki az effektor fehérjében (L. ábra, a csatorna megnyílik). Az aktivált receptorok képesek bekapcsolni az enzimutakat, strukturális átszervezést és mozgékonyságot indukálni, vagy aktiválni az egyedi impulzusú elektromos jelek és ionok transzportját a membránon.
A processzorfehérjék „multiplex” eszközként szolgálnak, mivel növelhetik a jelrendszer sokoldalúságát. Az ilyen fehérjék összekapcsolják a receptorokat az effektor fehérjékkel (P az M ábrán). A processzor fehérje-összekapcsolásának „programozása” révén sokféle bemenet összekapcsolható különféle kimenetekkel. A processzor fehérjék nagy magatartási repertoárt biztosítanak korlátozott számú IMP alkalmazásával.
Az effektor IMP-k a receptor által közvetített környezeti jeleket biológiai viselkedéssé alakítják. Egyes effektor fehérjék kimeneti függvénye a kiváltott viselkedés teljes mértékét képviselheti. A legtöbb esetben azonban az effektor IMP-k kimenete másodlagos „szignálként” szolgál, amely behatol a sejtbe és aktiválja a többi citoplazmatikus fehérje útvonalának viselkedését. Az aktivált effektor fehérjék transzkripciós faktorokként is szolgálnak, jelekként gén expressziót váltanak ki.
A sejt viselkedését a kapcsolt receptorok és az effektor IMP-k együttes hatása szabályozza. A receptorok biztosítják a „környezettudatosságot”, az effektor fehérjék pedig ezt a tudatosságot „fizikai érzéssé” alakítják. Szigorú meghatározás szerint a receptor-effektor komplex az észlelés alapvető egységét képviseli. A fehérje-észlelési egységek biztosítják a biológiai tudat alapját. Az észlelések "kontrollálják" a sejtek viselkedését, bár valójában a sejteket valóban a hiedelmek "irányítják", mivel az észlelések nem feltétlenül pontosak.
A sejtmembrán szerves információfeldolgozó. Érzékeli a környezetet, és ezt a tudatosságot „információvá” alakítja, amely befolyásolhatja a fehérjepályák aktivitását és szabályozhatja a gének expresszióját. A membrán szerkezetének és működésének leírása a következőképpen hangzik: (A) foszfolipid molekuláinak szerveződése alapján a membrán folyadékkristály; B) az IMP effektor fehérjék általi szabályozott információtranszport a hidrofób gáton keresztül félvezetővé teszi a membránt; és © a membrán olyan IMP-kkel van ellátva, amelyek kapuként (receptorokként) és csatornákként működnek. Kapukkal és csatornákkal rendelkező folyadékkristályos félvezetőként a membrán információfeldolgozó tranzisztor, szerves számítógépes chip.
Minden receptor-effektor komplex egy biológiai BIT-et képvisel, egyetlen érzékelési egységet. Noha ezt a hipotézist először hivatalosan 1986-ban mutatták be (Lipton 1986, Planetary Assoc. For Clean Energy Newsletter 5: 4), a koncepciót azóta technológiailag igazolták. Cornell és társai (Nature 1997, 387: 580-584) egy membránt kapcsoltak egy aranyfólia szubsztrátumhoz. A membrán és a fólia közötti elektrolitok szabályozásával digitalizálni tudták a receptor által aktivált csatornák nyitását és záródását. A sejt és egy chip homológ struktúra.
A cella szénalapú „számítógépes chip”, amely leolvassa a környezetet. A „billentyűzet” receptorokból áll. A környezeti információkat a fehérje kulcsain keresztül lehet megadni. Az adatokat az effektor fehérjék transzdukálják biológiai viselkedésbe. Az IMP BIT kapcsolóként szolgál, amelyek szabályozzák a sejtek működését és a génexpressziót. A mag „merevlemezt” képvisel, DNS kódolású szoftverrel. A molekuláris biológia legújabb fejleményei hangsúlyozzák a merevlemez olvasási / írási jellegét.
Érdekes módon a membrán vastagságát (kb. 7.5 nm) a foszfolipid kétréteg méretei rögzítik. Mivel a membrán IMP-k átmérője körülbelül 6-8 nm, csak egyréteget képezhetnek a membránban. Az IMP egységek nem rakódhatnak egymásra, több észlelési egység hozzáadása közvetlenül kapcsolódik a membrán felületének növekedéséhez. Ezzel a megértéssel az evolúciót, a tudatosság bővülését (azaz további IMP-k hozzáadását) a leghatékonyabban a fraktálgeometria segítségével modelleznénk. A biológia fraktál jellege a sejt hierarchiája, a többsejtű szervezetek (ember) és a többsejtű szervezetek közösségei (emberi társadalom) között megfigyelt szerkezeti és funkcionális ismétlésekben figyelhető meg.
Ez az új sejtkontroll-mechanizmus-felfogás megszabadít bennünket a genetikai determinizmus korlátai alól. Ahelyett, hogy programozott genetikai automataként viselkedne, a biológiai viselkedés dinamikusan kapcsolódik a környezethez. Bár ez a redukcionista megközelítés rávilágított az egyes percepciós fehérjék mechanizmusára, a feldolgozási mechanizmus megértése hangsúlyozza a biológiai szervezetek holisztikus természetét. A sejt kifejezése az összes észlelt környezeti inger felismerését tükrözi, mind fizikai, mind energetikai szempontból. Következésképpen az „Energiagyógyászat szíve” valóban megtalálható a membrán varázslatában.