ម៉ាស៊ីនកោសិកា
នៅឆ្នាំ 2016 រង្វាន់ណូបែលគីមីវិទ្យាត្រូវបានផ្តល់រង្វាន់សម្រាប់សមិទ្ធិផលដ៏គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយ - ការសំយោគនៃម៉ូលេគុលដែលដើរតួជាឧបករណ៍មេកានិច។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វាមិនអាចនិយាយបានថាគំនិតនៃការបង្កើតម៉ាស៊ីនខ្នាតតូចគឺជាគំនិតដើមរបស់មនុស្សនោះទេ។ ហើយលើកនេះ ធម្មជាតិបានមកមុនគេ។
ម៉ាស៊ីនម៉ូលេគុលដែលទទួលបានរង្វាន់ (បន្ថែមអំពីពួកវានៅក្នុងអត្ថបទពី MT ចេញផ្សាយខែមករា) គឺជាជំហានដំបូងឆ្ពោះទៅរកបច្ចេកវិទ្យាថ្មីមួយ ដែលអាចនឹងធ្វើឱ្យជីវិតរបស់យើងឆាប់វិលវល់។ ប៉ុន្តែរាងកាយរបស់សារពាង្គកាយមានជីវិតទាំងអស់គឺពោរពេញទៅដោយយន្តការណាណូដែលរក្សាកោសិកាឱ្យដំណើរការប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។
នៅកណ្តាល…
... កោសិកាមានស្នូលមួយ ហើយព័ត៌មានហ្សែនត្រូវបានរក្សាទុកនៅក្នុងវា (បាក់តេរីមិនមានស្នូលដាច់ដោយឡែកទេ)។ ម៉ូលេគុល DNA ខ្លួនវាគឺអស្ចារ្យណាស់ - វាមានធាតុច្រើនជាង 6 ពាន់លាន (នុយក្លេអូទីត៖ មូលដ្ឋានអាសូត + ជាតិស្ករ deoxyribose + សំណល់អាស៊ីតផូស្វ័រ) បង្កើតជាខ្សែដែលមានប្រវែងសរុបប្រហែល 2 ម៉ែត្រ។ ហើយយើងមិនមែនជាជើងឯកក្នុងរឿងនេះទេ ពីព្រោះមានសារពាង្គកាយដែល DNA មាននុយក្លេអូទីតរាប់រយពាន់លាន។ ដើម្បីឱ្យម៉ូលេគុលយក្សបែបនេះសមនឹងស្នូលដែលមើលមិនឃើញដោយភ្នែកទទេ ខ្សែ DNA ត្រូវបានបង្វិលចូលគ្នាជា helix (helix ពីរ) ហើយរុំជុំវិញប្រូតេអ៊ីនពិសេសហៅថា histones។ ក្រឡាមានសំណុំម៉ាស៊ីនពិសេសសម្រាប់ធ្វើការជាមួយមូលដ្ឋានទិន្នន័យនេះ។
អ្នកត្រូវតែប្រើព័ត៌មានដែលមាននៅក្នុង DNA ជានិច្ច៖ អានលំដាប់កូដសម្រាប់ប្រូតេអ៊ីនដែលអ្នកត្រូវការ (ចម្លង) ហើយចម្លងមូលដ្ឋានទិន្នន័យទាំងមូលពីពេលមួយទៅពេលមួយដើម្បីបែងចែកក្រឡា (ចម្លង)។ ជំហាននីមួយៗទាំងនេះពាក់ព័ន្ធនឹងការស្រាយ helix នៃ nucleotides ។ សម្រាប់សកម្មភាពនេះ អង់ស៊ីម helicase ត្រូវបានប្រើ ដែលផ្លាស់ទីក្នុងវង់មួយ និង - ដូចជាក្រូចឆ្មារ - បែងចែកវាទៅជាខ្សែស្រឡាយដាច់ដោយឡែក (ទាំងអស់នេះស្រដៀងនឹងផ្លេកបន្ទោរ) ។ អង់ស៊ីមដំណើរការដោយសារតែថាមពលដែលបានបញ្ចេញជាលទ្ធផលនៃការបំបែកនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនថាមពលសកលនៃកោសិកា - ATP (adenosine triphosphate) ។
គំរូនៃម៉ូលេគុល ATP ។ ការភ្ជាប់និងការផ្ដាច់នៃសំណល់ផូស្វាត (ខាងឆ្វេង) ផ្តល់នូវការផ្លាស់ប្តូរថាមពលនៅក្នុងប្រតិកម្មគីមីកោសិកា។
ឥឡូវនេះ អ្នកអាចចាប់ផ្តើមចម្លងបំណែកខ្សែសង្វាក់ ដែល RNA polymerase ធ្វើ ដែលត្រូវបានជំរុញដោយថាមពលដែលមាននៅក្នុង ATP ផងដែរ។ អង់ស៊ីមផ្លាស់ទីតាមខ្សែ DNA និងបង្កើតជាតំបន់នៃ RNA (មានផ្ទុកជាតិស្ករ ribose ជំនួសឱ្យ deoxyribose) ដែលជាគំរូដែលប្រូតេអ៊ីនត្រូវបានសំយោគ។ ជាលទ្ធផល DNA ត្រូវបានរក្សាទុក (ជៀសវាងការបែកគ្នាថេរ និងការអានបំណែក) ហើយលើសពីនេះទៀត ប្រូតេអ៊ីនអាចត្រូវបានបង្កើតទូទាំងកោសិកា មិនត្រឹមតែនៅក្នុងស្នូលប៉ុណ្ណោះទេ។
ច្បាប់ចម្លងស្ទើរតែគ្មានកំហុសត្រូវបានផ្តល់ដោយ DNA polymerase ដែលធ្វើសកម្មភាពស្រដៀងគ្នាទៅនឹង RNA polymerase ។ អង់ស៊ីមផ្លាស់ទីតាមខ្សែស្រឡាយហើយបង្កើតសមភាគីរបស់វា។ នៅពេលដែលម៉ូលេគុលមួយទៀតនៃអង់ស៊ីមនេះផ្លាស់ទីតាមខ្សែទីពីរ លទ្ធផលគឺ DNA ពេញលេញពីរ។ អង់ស៊ីមត្រូវការ "អ្នកជំនួយ" ពីរបីនាក់ ដើម្បីចាប់ផ្តើមចម្លង ចងបំណែកជាមួយគ្នា និងបំបាត់ស្នាមសង្វារដែលមិនចាំបាច់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ DNA polymerase មាន "ពិការភាពផលិតកម្ម" ។ វាអាចផ្លាស់ទីក្នុងទិសដៅតែមួយប៉ុណ្ណោះ។ ការចម្លងតម្រូវឱ្យមានការបង្កើតអ្វីដែលគេហៅថា starter ដែលការចម្លងពិតប្រាកដចាប់ផ្តើម។ នៅពេលដែលបានបញ្ចប់ សារធាតុ primers ត្រូវបានយកចេញ ហើយដោយសារវត្ថុធាតុ polymerase មិនមានការបម្រុងទុក វាធ្វើឱ្យខ្លីជាមួយនឹងច្បាប់ចម្លង DNA នីមួយៗ។ នៅចុងបញ្ចប់នៃខ្សែស្រឡាយគឺជាបំណែកការពារដែលហៅថា telomeres ដែលមិនសរសេរកូដសម្រាប់ប្រូតេអ៊ីនណាមួយឡើយ។ បន្ទាប់ពីការប្រើប្រាស់របស់វា (ចំពោះមនុស្សបន្ទាប់ពីធ្វើម្តងទៀតប្រហែល 50 ដង) ក្រូម៉ូសូមនៅជាប់គ្នា ហើយត្រូវបានអានដោយកំហុស ដែលបណ្តាលឱ្យកោសិកាស្លាប់ ឬផ្លាស់ប្តូរទៅជាមហារីក។ ដូច្នេះពេលវេលានៃជីវិតរបស់យើងត្រូវបានវាស់ដោយនាឡិកា telomeric ។
ការចម្លង DNA ត្រូវការអង់ស៊ីមជាច្រើនដើម្បីធ្វើការជាមួយគ្នា។
ម៉ូលេគុលទំហំ DNA ទទួលរងការខូចខាតជាអចិន្ត្រៃយ៍។ អង់ស៊ីមមួយក្រុមទៀត ដែលដើរតួជាម៉ាស៊ីនឯកទេស ដោះស្រាយការដោះស្រាយបញ្ហា។ ការពន្យល់អំពីតួនាទីរបស់ពួកគេត្រូវបានផ្តល់រង្វាន់គីមីវិទ្យាឆ្នាំ 2015 (សម្រាប់ព័ត៌មានបន្ថែមសូមមើលអត្ថបទខែមករា 2016) ។
ខាងក្នុង…
… កោសិកាមាន cytoplasm - ការផ្អាកនៃសមាសធាតុដែលបំពេញពួកវាជាមួយនឹងមុខងារសំខាន់ៗផ្សេងៗ។ cytoplasm ទាំងមូលត្រូវបានគ្របដណ្តប់ដោយបណ្តាញនៃរចនាសម្ព័ន្ធប្រូតេអ៊ីនដែលបង្កើតជា cytoskeleton ។ មីក្រូហ្វាយដែលចុះកិច្ចសន្យាអនុញ្ញាតឱ្យកោសិកាផ្លាស់ប្តូររូបរាងរបស់វា ដែលអនុញ្ញាតឱ្យវាវារ និងផ្លាស់ទីសរីរាង្គខាងក្នុងរបស់វា។ cytoskeleton រួមបញ្ចូលផងដែរនូវ microtubules, i.e. បំពង់ធ្វើពីប្រូតេអ៊ីន។ ទាំងនេះគឺជាធាតុរឹងគួរសម (បំពង់ប្រហោងតែងតែរឹងជាងដំបងតែមួយដែលមានអង្កត់ផ្ចិតដូចគ្នា) ដែលបង្កើតជាកោសិកា ហើយម៉ាស៊ីនម៉ូលេគុលមិនធម្មតាមួយចំនួនផ្លាស់ទីតាមពួកវា - ប្រូតេអ៊ីនដើរ (តាមន័យត្រង់!) ។
Microtubules មានចុងសាកអគ្គិសនី។ ប្រូតេអ៊ីនដែលហៅថា dyneins ផ្លាស់ទីឆ្ពោះទៅរកបំណែកអវិជ្ជមាន ខណៈ kinesins ផ្លាស់ទីក្នុងទិសដៅផ្ទុយ។ សូមអរគុណដល់ថាមពលដែលបានបញ្ចេញពីការបំបែក ATP រូបរាងរបស់ប្រូតេអ៊ីនដើរ (ត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាប្រូតេអ៊ីនម៉ូទ័រ ឬប្រូតេអ៊ីនដឹកជញ្ជូន) ផ្លាស់ប្តូរជារង្វង់ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យពួកវាធ្វើចលនាដូចទានៅទូទាំងផ្ទៃនៃ microtubules ។ ម៉ូលេគុលត្រូវបានបំពាក់ដោយប្រូតេអ៊ីន "ខ្សែស្រឡាយ" រហូតដល់ចុងបញ្ចប់ដែលម៉ូលេគុលធំមួយទៀតឬពពុះដែលពោរពេញទៅដោយផលិតផលកាកសំណល់អាចជាប់។ ទាំងអស់នេះប្រហាក់ប្រហែលនឹងមនុស្សយន្តដែលយោល ទាញប៉េងប៉ោងដោយខ្សែ។ ប្រូតេអ៊ីនរំកិលដឹកជញ្ជូនសារធាតុចាំបាច់ទៅកន្លែងដែលត្រឹមត្រូវក្នុងកោសិកា ហើយផ្លាស់ទីសមាសធាតុខាងក្នុងរបស់វា។
ប្រតិកម្មស្ទើរតែទាំងអស់ដែលកើតឡើងនៅក្នុងកោសិកាត្រូវបានគ្រប់គ្រងដោយអង់ស៊ីម ដោយគ្មានការផ្លាស់ប្តូរទាំងនេះស្ទើរតែមិនកើតឡើង។ អង់ស៊ីមគឺជាកាតាលីករដែលដើរតួដូចជាម៉ាស៊ីនឯកទេសដើម្បីធ្វើរឿងមួយ (ជាញឹកញាប់ពួកវាគ្រាន់តែបង្កើនល្បឿនប្រតិកម្មជាក់លាក់មួយប៉ុណ្ណោះ)។ ពួកគេចាប់យកស្រទាប់ខាងក្រោមនៃការផ្លាស់ប្តូរ រៀបចំពួកវាឱ្យសមស្របទៅនឹងគ្នាទៅវិញទៅមក ហើយបន្ទាប់ពីបញ្ចប់ដំណើរការ ពួកគេបញ្ចេញផលិតផល ហើយចាប់ផ្តើមធ្វើការម្តងទៀត។ ការផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងមនុស្សយន្តឧស្សាហកម្មដែលធ្វើសកម្មភាពដដែលៗគ្មានទីបញ្ចប់គឺជាការពិត។
ម៉ូលេគុលនៃក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនថាមពល intracellular ត្រូវបានបង្កើតឡើងជាអនុផលនៃប្រតិកម្មគីមីជាបន្តបន្ទាប់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយប្រភពសំខាន់នៃ ATP គឺជាការងារនៃយន្តការស្មុគស្មាញបំផុតនៃកោសិកា - ATP synthase ។ ចំនួនដ៏ធំបំផុតនៃម៉ូលេគុលនៃអង់ស៊ីមនេះមានទីតាំងនៅ mitochondria ដែលដើរតួជា "រោងចក្រថាមពល" កោសិកា។
ATP synthase - កំពូល៖ ផ្នែកថេរ
នៅក្នុងភ្នាស, អ័ក្សដ្រាយ, បំណែកដែលទទួលខុសត្រូវ
សម្រាប់ការសំយោគ ATP
នៅក្នុងដំណើរការនៃការកត់សុីជីវសាស្រ្ត អ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូសែនត្រូវបានដឹកជញ្ជូនពីផ្នែកខាងក្នុងនៃផ្នែកនីមួយៗនៃ mitochondria ទៅខាងក្រៅ ដែលបង្កើតជម្រាលរបស់វា (ភាពខុសគ្នានៃការប្រមូលផ្តុំ) នៅលើផ្នែកទាំងពីរនៃភ្នាស mitochondrial ។ ស្ថានភាពនេះគឺមិនស្ថិតស្ថេរ ហើយមានទំនោរធម្មជាតិសម្រាប់ការប្រមូលផ្តុំដើម្បីស្មើគ្នា ដែលជាអ្វីដែល ATP synthase ទាញយកប្រយោជន៍ពី។ អង់ស៊ីមមានផ្នែកផ្លាស់ទី និងថេរមួយចំនួន។ បំណែកដែលមានឆានែលត្រូវបានជួសជុលនៅក្នុងភ្នាសដែលតាមរយៈអ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូសែនពីបរិស្ថានអាចជ្រាបចូលទៅក្នុង mitochondria ។ ការផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធដែលបណ្តាលមកពីចលនារបស់ពួកគេបង្វិលផ្នែកមួយទៀតនៃអង់ស៊ីម - ធាតុពន្លូតដែលដើរតួជាអ័ក្សដ្រាយ។ នៅចុងម្ខាងទៀតនៃដំបងនៅខាងក្នុង mitochondria បំណែកមួយទៀតនៃប្រព័ន្ធត្រូវបានភ្ជាប់ទៅវា។ ការបង្វិលនៃអ័ក្សបណ្តាលឱ្យមានការបង្វិលនៃបំណែកខាងក្នុងដែលនៅក្នុងទីតាំងមួយចំនួនរបស់វាស្រទាប់ខាងក្រោមនៃប្រតិកម្មបង្កើត ATP ត្រូវបានភ្ជាប់ហើយបន្ទាប់មកនៅក្នុងទីតាំងផ្សេងទៀតនៃ rotor សមាសធាតុថាមពលខ្ពស់ដែលត្រៀមរួចជាស្រេច។ . ចេញផ្សាយ។
ហើយលើកនេះវាមិនពិបាកទេក្នុងការស្វែងរកភាពស្រដៀងគ្នានៅក្នុងពិភពបច្ចេកវិទ្យារបស់មនុស្ស។ គ្រាន់តែជាម៉ាស៊ីនភ្លើង។ លំហូរនៃអ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូសែនធ្វើឱ្យធាតុផ្លាស់ទីនៅក្នុងម៉ូទ័រម៉ូលេគុលដែលត្រូវបានដាក់នៅក្នុងភ្នាសដូចជាស្លាបរបស់ទួរប៊ីនដែលជំរុញដោយស្ទ្រីមនៃចំហាយទឹក។ អ័ក្សផ្ទេរដ្រាយទៅប្រព័ន្ធបង្កើត ATP ពិតប្រាកដ។ ដូចអង់ស៊ីមភាគច្រើនដែរ synthase ក៏អាចធ្វើសកម្មភាពក្នុងទិសដៅផ្សេងទៀត និងបំបែក ATP ។ ដំណើរការនេះកំណត់ក្នុងចលនាមួយ ម៉ូទ័រខាងក្នុងដែលជំរុញផ្នែកផ្លាស់ទីនៃបំណែកភ្នាសតាមរយៈអ័ក្ស។ នេះនាំឱ្យមានការបូមចេញពីអ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូសែនពី mitochondria ។ ដូច្នេះស្នប់ត្រូវបានជំរុញដោយអគ្គិសនី។ អព្ភូតហេតុម៉ូលេគុលនៃធម្មជាតិ។
នៅព្រំដែន…
... រវាងកោសិកា និងបរិស្ថាន មានភ្នាសកោសិកាដែលបំបែកលំដាប់ខាងក្នុងចេញពីភាពវឹកវរនៃពិភពខាងក្រៅ។ វាមានស្រទាប់ពីរនៃម៉ូលេគុល ជាមួយនឹងផ្នែក hydrophilic ("ស្រឡាញ់ទឹក") នៅខាងក្រៅ និងផ្នែក hydrophobic ("ការជៀសវាងទឹក") ឆ្ពោះទៅរកគ្នាទៅវិញទៅមក។ ភ្នាសក៏មានម៉ូលេគុលប្រូតេអ៊ីនជាច្រើនផងដែរ។ រាងកាយត្រូវមានទំនាក់ទំនងជាមួយបរិស្ថាន៖ ស្រូបយកសារធាតុដែលខ្លួនត្រូវការ និងបញ្ចេញកាកសំណល់។ សមាសធាតុគីមីមួយចំនួនដែលមានម៉ូលេគុលតូចៗ (ឧទាហរណ៍ ទឹក) អាចឆ្លងកាត់ភ្នាសក្នុងទិសដៅទាំងពីរ យោងទៅតាមជម្រាលនៃការប្រមូលផ្តុំ។ ការសាយភាយរបស់អ្នកដទៃគឺពិបាក ហើយកោសិកាខ្លួនវាគ្រប់គ្រងការស្រូបយករបស់វា។ លើសពីនេះទៀតម៉ាស៊ីនកោសិកាត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការបញ្ជូន - ឧបករណ៍បញ្ជូននិងបណ្តាញអ៊ីយ៉ុង។
conveyor ភ្ជាប់អ៊ីយ៉ុង ឬម៉ូលេគុល ហើយបន្ទាប់មកផ្លាស់ទីជាមួយវាទៅផ្នែកម្ខាងទៀតនៃភ្នាស (នៅពេលដែលភ្នាសខ្លួនវាតូច) ឬ - នៅពេលដែលវាឆ្លងកាត់ភ្នាសទាំងមូល - ផ្លាស់ទីភាគល្អិតដែលប្រមូលបានហើយបញ្ចេញវានៅចុងម្ខាងទៀត។ ជាការពិតណាស់ ឧបករណ៍បញ្ជូនដំណើរការទាំងពីរវិធី ហើយមានលក្ខណៈ "មិនច្បាស់លាស់" - ពួកគេតែងតែដឹកជញ្ជូនសារធាតុតែមួយប្រភេទប៉ុណ្ណោះ។ បណ្តាញអ៊ីយ៉ុងបង្ហាញពីប្រសិទ្ធភាពការងារស្រដៀងគ្នា ប៉ុន្តែយន្តការខុសគ្នា។ ពួកគេអាចប្រៀបធៀបទៅនឹងតម្រង។ ការដឹកជញ្ជូនតាមបណ្តាញអ៊ីយ៉ុង ជាទូទៅធ្វើតាមជម្រាលនៃការផ្តោតអារម្មណ៍ (ខ្ពស់ទៅកម្រិតកំហាប់អ៊ីយ៉ុងទាប រហូតដល់ពួកវាបិទ)។ ម្យ៉ាងវិញទៀត យន្តការខាងក្នុងនៃកោសិកាគ្រប់គ្រងការបើក និងបិទច្រកចេញ។ បណ្តាញអ៊ីយ៉ុងក៏បង្ហាញជម្រើសខ្ពស់សម្រាប់ភាគល្អិតដើម្បីឆ្លងកាត់។
ឆានែលអ៊ីយ៉ុង (ខាងឆ្វេង) និងបំពង់ដែលកំពុងដំណើរការ
flagellum បាក់តេរីគឺជាយន្តការបើកបរពិតប្រាកដ
មានម៉ាស៊ីនម៉ូលេគុលគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយផ្សេងទៀតនៅក្នុងភ្នាសកោសិកា - ដ្រាយ flagellum ដែលធានានូវចលនាសកម្មនៃបាក់តេរី។ នេះគឺជាម៉ាស៊ីនប្រូតេអ៊ីនដែលមានពីរផ្នែក: ផ្នែកថេរ (stator) និងផ្នែកបង្វិល (rotor) ។ ចលនាកើតឡើងដោយសារលំហូរនៃអ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូសែនពីភ្នាសចូលទៅក្នុងកោសិកា។ ពួកគេចូលទៅក្នុងឆានែលនៅក្នុង stator និងបន្ថែមទៀតចូលទៅក្នុងផ្នែក distal ដែលមានទីតាំងនៅ rotor ។ ដើម្បីចូលទៅខាងក្នុងកោសិកា អ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូសែនត្រូវតែស្វែងរកផ្លូវរបស់ពួកគេទៅកាន់ផ្នែកបន្ទាប់នៃឆានែលដែលម្តងទៀតនៅក្នុង stator ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ rotor ត្រូវតែបង្វិលដើម្បីឱ្យឆានែលបញ្ចូលគ្នា។ ចុងបញ្ចប់នៃ rotor ដែលលាតសន្ធឹងហួសទ្រុងគឺកោង ទង់ជាតិដែលអាចបត់បែនបានត្រូវបានភ្ជាប់ទៅវា ដោយបង្វិលដូចជាឧទ្ធម្ភាគចក្រ។
ខ្ញុំជឿថា ទិដ្ឋភាពសង្ខេបដ៏ចាំបាច់នៃយន្តការកោសិកានឹងបញ្ជាក់យ៉ាងច្បាស់ថា ការរចនាដែលឈ្នះរង្វាន់ណូបែល ដោយមិនបង្អាក់ពីសមិទ្ធិផលរបស់ពួកគេ គឺនៅតែឆ្ងាយពីភាពល្អឥតខ្ចោះនៃការបង្កើតនៃការវិវត្តន៍។
