Cellfabriken
Hur proteiner tillverkas.
Precis som en fabrik är cellen full av maskiner som monterar och levererar invecklade produkter.
CELLENS SKYDDANDE MUR
För att kunna följa med på den här turen skulle du behöva bli hundratals gånger mindre än punkten i slutet av den här meningen.
Först måste du ta dig igenom ett starkt, elastiskt membran 'atom kan liknas vid en tegelmur runt en fabrik.
Det krävs ungefär 10 000 membranlager för att motsvara ett pappersarks tjocklek.
Men ett cellmembran är mycket mer avancerat än en tegelmur.
På vilka sätt?
Membranet skyddar cellen från en omgivning som kan vara farlig, men det är inte helt tätt. Det tillåter mindre molekyler, till exempel syremolekyler, att passera in och ut så att cellen kan "andas". Däremot stoppar membranet mer komplexa och potentiellt skadliga molekyler från att ta sig in utan cellens godkännande.
Membranet hindrar också användbara molekyler från att lämna cellen. Hur kan det lyckas med en sådan bedrift?
Tänk på en fabrik igen. Ibland kan det behövas vakter vid grindarna som kontrollerar inkommande och utgående varor.
På samma sätt finns det särskilda proteiner i cellmembranet som fungerar som grindar och vakter.
Genom en del av dessa proteiner går i en kanal som bara tillåter vissa sorts molekyler att passera in i och ut ur cellen.
Andra proteiner är öppna på ena sidan av cellmembranet men slutna på den andra). De har en "lastbrygga" med en form som bara passar ett visst ämne.
När det ämnet anländer öppnar proteinet den andra änden och levererar lasten genom membranet .
Allt det här sker vid ytan av de allra enklaste cellerna.
INNE i FABRIKEN
Tänk dig att "vakterna" har låtit dig passera och att du nu kommit in i cell len. Den är fylld av en vätska som be. står av vatten, näringsämnen, salter och andra ämnen.
Cellen använder de här ingredienserna för att framställa de produkter den behöver.
Men den här processer sker inte hur som helst.
Precis som en väl fungerande fabrik, samordnar cellen tusentals kemiska reaktioner så att de sket i en speciell ordning och enligt ett exakt tidsschema.
Cellen lägger ner mycket tid på att till verka proteiner.
Hur går det till?
Förse ser du hur den börjar med att tillverka 20 olika grundläggande byggstenar, som kallas aminosyror.
De här delarna skickas vidare till ribosomerna som kan liknas vid automatiska maskiner som sammanlänkar aminosyrorna i exakt rätt ordning för att bilda ett visst protein.
Många fabriker har ett centralt dataprogram som styr alla procedurer, och på samma sätt styrs många av funktionerna i cellen av ett "dataprogram", eller en kod, som kallas DNA (6).
Från DNA får de enskilda ribosomerna en uppsättning detaljerade instruktioner som beskriver vilket protein de ska bygga och hur de ska göra det.
Det som händer när ett protein tillverkas är mer eller mindre ett mirakel!
Varje protein veckar sig till en unik tredimensionell struktur .
Det är den här strukturen som avgör vilken speciell uppgift proteinet kommer att ha.* Föreställa dig motordelar som monteras på ett löpande band.
Varje del måste vara konstruerad på exakt rätt sätt för att motorn ska fungera. Ett protein kan inte heller fungera på ett bra sätt om det inte är rätt konstruerat och har exakt rätt struktur. Det skulle till och med kunna skada cellen.
Men hur hamnar proteinet på rätt plats efter tillverkningen?
Varje protein har en inbyggd "adresslapp" som garanterar att det levereras till den plats där det behövs. Trots att tusentals proteiner byggs och skickas vidare varje minut kommer alla till sin rätta destination.
Vilken betydelse har dessa fakta?
De komplexa molekylerna i de enklaste livsformerna kan inte reproducera sig på egen hand. Plockas de ut ur cellen bryts de ner.
Och även inne i cellen behöver de hjälp av andra komplexa molekyler för att kunna .reproducera sig. Det behövs till exempel enzymer för att det ska kunna produceras en särskild energimolekyl som kallas ATP (adenosintrifosfat), men energin från ATP behövs för att enzymer ska kunna produceras. På samma sätt krävs DNA för att få fram enzymer, men det krävs enzymer för att få fram DNA.
*
Enzymer är ett exempel på proteiner som tillverkas i celler.
Varje enzym är veckat på ett särskilt sätt för att påskynda en viss kemisk reaktion. Hundratals enzymer samarbetar för att reglera cellens aktiviteter,
Cellmembranets "säkerhetsvakter" till bara vissa ämnen atrpassera
HUR SNABBT KAN EN CELL REPRODUCERA SIG?
En del bakterieceller kan reproducera sig på mindre än 20 minuter.
Varje cell kopierar hela sitt "dataprogram".
Sedan delar den sig. Med obegränsad tillgång till bränsle skulle en enda cell kunna öka exponentiellt i antal. Under sådana omständigheter skulle det på bara två dagar kunna bildas så många celler att de tillsammans skulle väga 2500 gånger mer än jordklotet. (rigin of Mitochondriaand Hydrogenosomes Wiliam F.Martin 2007 sid 21)
Mer komplexa celler kan också reproducera sig snabbt. Hos ett foster kan det bildas upp till 250000 nya hjärnceller per minut! ( Brain Matters – translating research into klasroom practice Pat Wolfe 2001 sid 16)
Vid kommersiell tillverkning måste man ofta a sänka kvaliteten på en vara om man vill öka produktionshastigheten.
Hur kommer det sig då att celler kan reproducera sig så snabbt ocl exakt om de bara är ett resultat av en slumpmässig process?
Varifrån kommer instruktionerna?
17. Research News Berkeley Lab, (www.lbl.gov/Science-Articles/ Archive/LSD-molecular-DNA.html), artikel: "Molecular DNA Switch Found to Be the Same for All Life", s. I av 4; hämtat 10 februari 2009.
18. Life Script, Nicholas Wade, 2001, s. 79.
19. Bio informat tes Methods in Clinical Research, Rune Matthiesen (red.), 2010, s.49.
20. Scientific American, "Computing With DNA", Leonard M. Adleman, augusti 1998, s. 61.
21. Nano Letters, "Enumeration of DNA Moleeules Bound to a Nanomechanical Oscillatot", B. Ilie, Y. Yang, K. Aubin, R. Reichenbach. 5. Krylov och H. G. Craighead, ärg. 5, nr 5, 2005, s. 925, 929.
22. Genom: en genetisk biografi övermänniskan, Matt Ridley, 1999, s. 14, 15.
23. Essential Cell Biologg, andra epplagan, Bruce Alberts, Dennis Bratt. Karen Hopkin, Alexander Johnson. Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts och Peter Walter, 2004, s. 201.
24. Molecular Biologg of the Cell, fjärde upplagan, Bruce Alberts et al., 2002. s. 258.
25. No Ordinary Genius-The IIIustrated Richard Feynman, Christopher Svkes ;red.), 1994, fotografier, inga sidnurnmer infogade; se bildtext.
a. New Scientist, "Se(:oud Genesis -Life. but Not As Wc Know Ii Bob Holmes, 11 mars 2009. (http:// ~ww.newscientist.comlarticle/ ng20126990.100),hämtat 1 1 mars 2009.
26. The Search for Extraterrestriul Intel'igence A Philosopiiical Inguirv. David Lamb, 2001, s. 83.
IF 2010 sid 10, 11.
