Сергей Ставинский - Жизнь. Инструкция по устройству, эксплуатации, ремонту и мерам безопасности
Клетка!!! Основа жизни!!!
В каждом человеке – солнце. Только дайте ему светить!
С нее начинается и в ней заканчивается ЖИЗНЬ! Вы не можете, вы просто не имеете права не узнать правду о 120 триллионах фантастических миров, из которых вы состоите и благодаря которым вы живете. От состояния каждой КЛЕТКИ зависит не только качество вашей ЖИЗНИ, но и, зачастую, сама ваша ЖИЗНЬ! Узнавайте, удивляйтесь, наслаждайтесь, цените, дорожите, благодарите и преклоняйтесь!
Клетка фундаментальная единица жизни. Под поверхностью каждой из них скрыт мир более странный, чем любая научная фантастика. Клетки являются основными строительными блоками живой ткани и наименьшими единицами того, что делает нас человеком. Что бы построить наше тело требуется 120 триллионов клеток. Из них состоят наш мозг, мышцы, органы, и все части нашего организма. В середине XIX века, английский ученый естествовед Чарльз Дарвин, изучая клетку под примитивным микроскопом, назвал ее простым пузырьком, заполненном желе. Это, конечно, было большим заблуждением. Заглянув в клетку при помощи современного оборудования, ученые с удивлением обнаружили сложнейшее устройство клетки, которое сравнимо с самым современным космическим кораблем. Внешняя оболочка – мембрана клетки имеет очень много транспортных впускных и выпускных шлюзов. Эти шлюзы работают очень разумно и не открывают вход в клетку кому попало. Каждая молекула, останавливающаяся перед входом, проходит тщательную проверку. Если молекула полезна для клетки, двери открываются. Если же в клетку пытается проникнуть вредная молекула, например вирус, то ситуация меняется. Клетка мгновенно анализирует подозрительную молекулу, выясняет, что она опасна и категорически отвергает ее. Входя внутрь клетки, сталкиваешься с ее поразительным, по своему совершенству и разуму комплексным строением. Гормоны, допущенные в клетку, проходят тщательную проверку специальными белками, следящими за организацией работы клетки. Они называются ферментами. В случае необходимости ферменты немедленно используют прибывшие гормоны. Если они пока не нужны, их помещают в специальные хранилища. Некоторые молекулы, например инсулина, которые несут в себе молекулы сахара, по размеру превосходят впускные двери, и не могут пройти в клетку. Для таких крупных размеров у клетки разработана особая система входного кода. Что бы впустить молекулу инсулина, мембрана клетки вытягивается и образует специальный вход, который втягивает молекулу инсулина. Нет нужды повторять, что все без исключения молекулы тщательно проверяются. Оказавшись внутри клетки, сахара доставленные молекулой инсулина собираются специальными транспортными ферментами. Ферменты передают молекулы сахара митохондриям, которые ответственны за производство энергии в клетке. В митохондриях вращаются турбины со скоростью 2000 оборотов в минуту, подзаряжая миллиарды крошечных батареек. Задача митохондрий состоит в том, что бы расщепить молекулы сахара, содержащие энергию и синтезировать из них новые формы, которые могут быть использованы для нужд клетки. В процессе сложнейшей реакции протекающей в митохондриях вырабатываются энергетические пакетики – АТФ (аденозинтрифосфорная кислота), которые затем отправляются в соответствующие отделы клетки. Процесс транспортировки энергии в клетке осуществляется по специальным каналам – эндоплазматическая сеть. Все что мы делаем: удар сердца, слово, каждое движение, мысль – все подпитывается батарейками. Белки являются строительными лошадками этого мира. Все в этом мире работает в соответствии с генеральным планом, и этот план находится в сердце каждой клетки – ядре. Ядро, это хранилище, содержащее инструкции ЖИЗНИ. Ядро, это мозг, напоминающий гигантский электронно-вычислительный центр. Внутри ядра находятся хромосомы, каждая из которых представляют базу данных с огромным количеством информации. Хромосомы состоят из специальных цепей, так называемых ДНК. В них закодирована детальная информация обо всех клеточных системах. ДНК представляет собой цепь химических веществ, объединенных в гены. Каждый ген содержит инструкции по созданию белка. Двойная спираль ДНК содержит более 20 000 инструкций как строить все наши органы и наше тело. В каждой клетке содержится около 2 метров ДНК. И если все эти ленточки вытянуть в одну линию они бы достали до Луны и обратно 1000 раз. Спираль ДНК состоит из определенной комбинации 4-х разных молекул. Эти 4 чередующиеся молекулы своеобразный алфавит из 4 букв, благодаря которым в молекуле ДНК закодировано огромное количество информации, которая составила бы сотни томов энциклопедий. Система кодирования включает в себя детальную информацию плана производства энергии, информацию о работе тысяч ферментов и белков, находящихся в клетке. В ДНК также заключена подробнейшая детальная информация о проектах всех органических молекул, которые будут синтезированы в клетку. Синтез органической молекулы, например белка, начинается с поиска среди множества членов ДНК одного единственного гена, который имеет необходимую информацию. Ответственный только за эту задачу фермент расплетает двойную спираль ДНК. Затем другая группа ферментов расплетает нити ДНК на 2 отдельные. Следующий фермент считывает информацию с одиночной нити и быстро копирует себе данные зашифрованные в нити. Таким образом, получается точная копия плана ДНК по производству новой молекулы. Как только копирование завершено ферменты закрывают ДНК и заплетают ее в первоначальное состояние. Копия, полученная с ДНК, называется информационной РНК. В ней находится план производства белка, необходимый для жизнедеятельности клетки. Непосредственный синтез белка находится в другой части клетки – Рибосоме, своего рода фабрике клетки. Система производства белка в рибосоме воистину совершенна. Информационная РНК проникает через вход в рибосому и медленно продвигается вперед. Тем временем переносчики – транспортники РНК поставляют в рибосому аминокислоты, необходимые для производства белка в полном комплекте и необходимой последовательности. Доставленные сюда аминокислоты благодаря шифру в информационной РНК соединяются друг с другом в правильной последовательности. По мере продвижения информационной РНК все новые и новые аминокислоты добавляются в цепочку, точно становясь на свое место, как указано в информационной РНК. В результате получается новая молекула белка. Малейшая ошибка или запоздание в последовательности аминокислот привело бы к ни к чему непригодной молекулы белка. Однако подобной ошибки никогда не происходит. Производство белка завершено и новая молекула покидает рибосому, что бы приступить к исполнению своих обязанностей. Но эта важная цепь химических веществ была бы бесполезной без армии космических машин, которые бесконечно путешествуют вдоль нее, ремонтируя и расшифровывая ее, превращая ДНК в инструкцию, понятную для клетки. Существуют около 2 000 000 различных видов белка, и каждый имеет свою специфическую форму и назначение. У клетки очень мало отходов. Использованные неисправные белки отправляются для переработки и потом пережевываются мощными измельчителями, которые превращают их в крошечные строительные блоки для строительства новых белков. Но каждый фрагмент транспортируется на поверхность, где представляется для проверки патрульными солдатами нашего организма – белым кровяным тельцам. Они проверяют фрагменты белков на наличие повреждений и инфекций. Все эти сложнейшие невероятные процессы происходят не где-нибудь, а непосредственно в вашем организме. Но наши клетки находятся под постоянными атаками. Каждый день их бомбят вирусы. Это миллионы захватчиков, запрограммированных на уничтожение. Вирус имеет одну цель – прорвать оборону клетки, достичь ядра, взяв, таким образом, под контроль клетку, а затем воспроизвести 10 000 себе подобных. Результатом может быть от простуды до пневмонии и даже смерти. Но наш организм готов к этому. Внутри каждой клетки есть механизм борьбы с вирусами. По мере того, как вирусы продвигается к клетке, они встречают облако сопротивления, Антитела определяют вторжение пришельцев, патрулируя пространство между клетками в поисках вирусов. Опознавая захватчиков, они заключают в оболочку вирусы, сцепляя их вместе и делая легкой добычей белых кровяных клеток, которые поглощают чужеродные тела. Антитела и белые кровяные клетки образуют передовую линию фронта, нашу иммунную систему. Иммунная система удивительна. Она развивалась, что бы предотвращать вторжение микробов и избавляться от них. Но это только одна часть защитных сил организма. Наши ДНК кодируют все эти функции, которые помогают нам бороться с вирусами. Несмотря на это все же 100 000 вирусов проникают в клетку. Но на поверхности они сталкиваются с новыми препятствиями – клеточной мембраной или кожей. Поверхность любой клетки является живым барьером, на которой находятся белки, которые постоянно проверяют молекулы, входящие и выходящие из клетки. Малые молекулы кислорода и водорода могут легко просочиться сквозь мембрану. Большие молекулы, как сахар, пропускаются через специальные насосы. Но для таких грузов нужен специальный ключ, прежде чем они будут допущены внутрь клетки. Эти белковые ключи опознаются командами мобильных часовых, которые постоянно бродят по поверхности клетки. Эта сложная система создана для предотвращения попадания внутрь вредных молекул. Клетка обладает мощным арсеналом обороны даже внутри себя, что бы нейтрализовать в себе самые страшные вирусы. Каждая доставка, которую получает клетка, попадает на сортировочную станцию, называемую Мидасом. Они разбивают на части вирусы. На стенках установлены специальные белковые насосы. Они создают кислотные бани, которые разбивают на части поступающие большие фрагменты питательных веществ на мелкие части, что бы их было легче транспортировать и использовать. После того, как кислота разбивает внешнюю оболочку вируса, он начинает разваливаться. Вроде вирус должен быть уничтожен. Но кислота является частью его плана. Кислота освобождает специальный протеин, который находился внутри вируса. Он атакует стены сортировочной станции, разрывает мембрану и выпускает вирус на свободу. Но это бывает редко. В основном они все уничтожаются. Но те, кто выжил, добираются до ядра клетки. Но они будут беспомощно плавать под поверхностью и не могут использовать энергию митохондрий. Внутри каждой митохондрии пища, которую мы едим и воздух, которым мы дышим, приводят в движение диски тысяч турбин, которые заряжают миллиарды крошечных батарей. Ученые считают, что митохондрии то же когда – то были клетками. Потом одна клетка была поглощена другой, совершив один из величайших скачков в эволюции – образование сложных форм жизни. Сложные формы жизни должны обладать всеми этими механизмами, всеми этими белками, кодированными генами. Для этого требуется огромное количество энергии. Все сложные формы имеют одного предка. Этот предок возник более 4 миллиардов лет назад. Одна простая клетка проникла внутрь другой простой клетки. И как только это случилось, оно изменило энергетические возможности жизни. Без этой энергии мы бы не увидели ни растений, ни животных, мы бы не увидели самих себя. Мир был бы почти стерильной пустыней. В каждой клетке сотни митохондрий снабжают энергией белки, которые делают нас такими, какими мы есть. Клетка имеет свою внутреннюю иммунную систему – потрясающе! Специальные белки движутся вдоль транспортных систем в поисках вирусов. Как только белок сцепляется с антителом, который транспортируют вирус, он посылает сигнал спецмашинам – переработчикам. Теперь это просто вопрос времени. Они разрывают вирус в клочья. Где-то внутри вашего тела эта битва бушует прямо сейчас. Работая вместе защитные белки и утилизаторы, могут уничтожить армию вирусов в течение нескольких часов. Но нужен всего один вирус, что бы захватить контроль над клеткой для того, что бы распространить инфекцию по всему организму. Не помеченный антителами один вирус, уклонившийся от утилизаторов, продолжает путь, и ему уже ничего не помешает достичь ядра. Вирус находится в 1/100 мм. от цели. Но надо попасть в ядро. Ядро это целый мир в своем роде. Его поверхность состоит из тех же маяков, что и мембрана. Но допуск в этот мир контролируется совершенно по-другому. На поверхности белковые руки ищут молекулы, что бы затащить их внутрь через поле. Через эти шлюзы проходит миллиарды сообщений и инструкций. Но это происходит, если они распознаются руками. Оболочка вируса несет в себе поддельный пропуск. И руки пытаются затянуть вирус в ядро. Но вирус слишком большой. Думая, что встретили препятствие, двигательные белки тянут вирус в обратном направлении. Раздираемый с двух сторон вирус разрушается. Но то, что выглядит как катастрофа, есть его триумф. Частички с ДНК вируса захватываются руками и уже несутся к центру ядра. Внутри ядра человеческой клетки есть около 23000 Ген. Они кодируют тысячи биохимических реакций. У вируса их только сорок. Но благодаря этим сорока, он умеет делать удивительные вещи. Он может посеять огромный хаос в клетке человека. Машины считывающие информацию ДНК клетки не чувствуют разницу между ее собственной ДНК и ДНК вируса. Они слепо конвертируют его смертельный код в 1000 инструкций для клетки, которые зовут ее к самоуничтожению. Но машины, которые превращают инструкции в белки, находятся вне ядра. В основной части клетки инструкции встречаются с фабриками по производству белков, которые называются рибосомами. Рибосомы точно следуют инструкции и начинают строить вирусные белки. Каждый белок имеет определенную форму и определенные цели. Рибосомы являются неотъемлемой частью жизни клетки. Рибосомы собирают строительные блоки, из которых состоят белки, а потом собирают их вместе, что бы сделать функциональные молекулы, которые будут работать внутри живой клетки. Только теперь эти молекулы набор компонентов для создания армии противника. Сырье для новой армии втягивается внутрь ядра, готовое для строительства. Вирус взял полный контроль над клеткой. Но у клетки остались кое-какие возможности. Прежде чем ее жизнедеятельность закончится, у нее есть время, что бы послать сообщение внешнему миру. Эта посылка содержит фрагменты вирусной армии. Если белые кровяные тельца обнаружат сигнал бедствия, они разрушат клетку вместе со всей вражеской армией. Если нет, то инфекция будет распространяться от клетки к клетке. Спустя всего один день оккупации вирус получил полный контроль над клеткой, и она стала распадаться. Вирусы, которые атакуют нас, сделаны из частей нашей клетки. Один вирус может размножить за 2 дня 10000 смертельных вирусов.
