Ми повинні підкреслити, що, хоча величезна різноманітність білкових шляхів у клітині забезпечує функції життя, просто наявність цих шляхів не має генерувати життя. Життя залежить від точної координації та регулювання білкових шляхів клітини. Мозок і підтримуюча нервова система представляють собою регуляторний механізм, який координує всі ці безліч шляхів, що забезпечують життя.
Так . . . де знаходиться мозок клітини? Ну, всупереч тому, що ви, мабуть, знаєте, справа не в генах. Якщо згадати біологію середньої школи чи коледжу, ви, мабуть, пам’ятаєте, що найбільша органела клітини, ядро, описується як центр управління або мозок клітини. Оскільки передбачалося, що гени контролюють життя і що гени розміщені в ядрі, не можна було припускати, що ця органела представляє мозок клітини. Однак, зважаючи на сумнозвісний характер припущень, ми повинні поставити під сумнів точність цієї віри.
Спостереження в експериментах, опублікованих 80 років тому, оскаржують припущення, що гени - це мозок операції. Коли хтось видаляє мозок від живої особини - курки, незважаючи на відрізану голову, - ця особина гине. Але якщо ядро вилучено з клітини, процес називається енуклеація, клітина виживає, і багато хто може прожити два і більше місяців без своїх генів! Насправді енуклейовані клітини продовжуватимуть нормально функціонувати, поки їм не потрібно буде замінювати білкові частини, життєво важливі для їх виживання.
Гени - це просто схеми, які використовуються для виготовлення білкових частин. Енуклейовані клітини з часом гинуть не через негайну відсутність генів, а через те, що вони не можуть замінити свої зношені білкові частини і, як результат, вони неминуче починають розпадатися. Хоча традиційне мислення навчило нас вірити, що ядро - це мозок клітини, насправді ядро є функціональним еквівалентом статевих залоз клітини, її репродуктивної системи.
Це спотворення уявлення зрозуміле. Протягом історії наука переважно була «клубом старих хлопців». Оскільки чоловіки, мабуть, думають своїми статевими залозами, переплутати ядро клітини з її мозком є, у світлі цього упередження, зрозумілою помилкою.
Отже, якщо гени не мозок, то що? Мозок насправді є Клітинна мембрана, еквівалент шкіри клітини. У мембрану вбудовані білкові комутатори, які реагують на екологічні сигнали, передаючи свою інформацію внутрішнім білковим шляхам. Інший мембранний перемикач існує майже для кожного сигналу навколишнього середовища, розпізнаного клітиною. Деякі комутатори реагують на естроген, деякі - на адреналін, деякі - на кальцій, деякі - на світлові хвилі тощо.
Хоча в мембрані клітини може бути сто тисяч комутаторів, нам не потрібно вивчати кожен з них окремо, оскільки всі вони мають однакову основну структуру та функції. Далі наведено концептуальну ілюстрацію перемикача генетичної мембрани.
Рисунок А: Кожна клітина має рецепторні білки та ефекторні білки, які проходять крізь мембрану клітини, з’єднуючи її цитоплазму з навколишнім середовищем.
Метафорично ці білки служать перемикачами
що приводить в рух двигун та шестерні клітини.
Малюнок B: Коли рецепторний білок отримує a
сигнал з навколишнього середовища, він модифікує його
форму і з'єднується з ефекторним білком.
Кожен мембранний перемикач - це одиниця сприйняття, що складається з двох основних частин, a рецепторний білок іефекторний білок. Білок рецептора, як випливає з назви, отримує або відчуває сигнали з навколишнього середовища. Отримавши свій первинний комплементарний сигнал (первинний сигнал на малюнку В), тепер активований рецептор рухається до і, таким чином, здатний зв'язуватися з ефекторним білком комутатора.
На ілюстрації праворуч виглядає так, ніби рецепторний білок і ефекторний білок потискують руку (стрілка на малюнку B). Саме цей зв’язок дозволяє передавати інформацію ззовні клітини в клітинку, де вона використовується для взаємодії.
Коли активується рецептором, ефекторний білок посилає вторинний сигнал (Вторинний сигнал на малюнку В) через цитоплазму всередині клітини, який контролює конкретні білкові функції та шляхи. Злагоджена діяльність мембранних перемикачів дозволяє клітині підтримувати своє життя шляхом організації метаболізму та фізіології у відповідь на постійно мінливе середовище.
Білки-рецептори забезпечують клітині обізнаність про елементи навколишнього середовища, тоді як ефекторні білки комутатора генерують сигнали, які є фізичними відчуттями, що регулюють певні функції клітини. Разом ці перемикачі, розташовані в клітинній мембрані, забезпечують «усвідомлення елементів навколишнього середовища за допомогою фізичного відчуття.
Саме ця фраза пропонує ключ до розкриття таємниці життя. Ви готові?
Ці слова є словниковим визначенням сприйняття, слово, яке має латинське коріння, означає "розуміння" або, буквально, "прийняття". Отже, білкові перемикачі в клітинній мембрані представляють основні молекулярні одиниці сприйняття. Оскільки ці перемикачі контролюють молекулярні шляхи клітини та конкретні біологічні функції, ми можемо впевнено зробити це сприйняття контролюють поведінку!
Крім того, шановні читачі - той факт, що сприйняття контролює поведінку як на клітинному, так і на людському рівні, - це реальнийтаємниця життя!
Висновок про біологію нового краю №3
Перемикачі сприйняття білка в клітинній мембрані реагують на сигнали навколишнього середовища, регулюючи функції та поведінку клітин.