Как Работят Клетките

{h1}

Човешкото тяло е съставено от около 10 трилиона клетки. Всичко от размножаването до инфекциите до поправянето на счупена кост се случва на клетъчно ниво. Разберете всичко за клетките.

-На микроскопично ниво всички сме съставени от клетки. Погледнете себе си в огледало - това, което виждате, е около 10 трилиона клетки, разделени на около 200 диференциални типа. Нашите мускули са изградени от мускулни клетки, черния дроб на чернодробните клетки и дори има много специализирани видове клетки, които правят емайла за нашите зъби или бистрите лещи в очите ни!

Ако искате да разберете как работи тялото ви, трябва да разберете клетките. Всичко от размножаването до инфекциите до поправянето на счупена кост се случва на клетъчно ниво. Ако искате да разберете нови граници като биотехнологията и генното инженерство, трябва да разберете и клетките.

Всеки, който чете вестника или някое от научните списания (Scientific American, Discover, Popular Science) е наясно, че тези дни гените са ГОЛЯМИ новини. Ето някои от термините, които обикновено виждате:

  • биотехнологии
  • Сплайване на гени
  • Човешки геном
  • Генното инженерство
  • Рекомбинантна ДНК
  • Генетични заболявания
  • Генна терапия
  • ДНК мутации
  • ДНК отпечатък или ДНК профилиране

-Гене науката и генетиката бързо променят лицето на медицината, селското стопанство и дори правната система!

В тази статия ще се задълбочим до молекулярното ниво, за да разберем напълно как работят клетките. Ще разгледаме най-простите възможни клетки: клетки от бактерии, Разбирайки как работят бактериите, можете да разберете основните механизми на всички клетки във вашето тяло. Това е завладяваща тема както поради много личния си характер, така и поради факта, че прави тези новинарски истории толкова по-ясни и лесни за разбиране. Освен това, след като разберете как работят клетките, ще можете да отговорите на други свързани въпроси като тези:

  • Какво е вирус и как работи на молекулярно ниво?
  • Какво е антибиотик и как действат антибиотиците? Защо антибиотиците не убиват нормалните клетки?
  • Какво е витамин и защо е необходимо да ги приемаме всеки ден?
  • Как действат отровите?
  • Какво означава да си жив, поне на клетъчно ниво?

Всички тези въпроси имат очевидни отговори, след като разберете как работят клетките - така че нека започнем!

Клетъчни части

Как работят клетките: като

Тялото ви е изградено от около 10 трилиона клетки, Най-големите човешки клетки са с диаметър на човешка коса, но повечето човешки клетки са по-малки - може би една десета от диаметъра на човешката коса.

Прокарайте пръсти през косата си сега и погледнете един-единствен кичур. Не е много дебела - може би 100 микрона в диаметър (един микрон е милионна част от метър, така че 100 микрона е десета от милиметъра). Типичната човешка клетка може да е една десета от диаметъра на косата ви (10 микрона). Погледнете малкото си пръстче - може да представлява 2 или 3 милиарда клетки или повече, в зависимост от това колко сте големи. Представете си цяла къща, пълна с бебешки грах. Ако къщата е вашето малко пръстче, грахът са клетките. Това са много клетки!

Бактериите са за най-простите клетки, които съществуват днес. А бактерията е единична, самостоятелна, жива клетка. Една Ешерихия коли бактерии (или E. coli бактериите) е типичен - той е около една стотна от размера на човешката клетка (може би дълъг микрон и една десета от микрона широк), така че е невидим без микроскоп. Когато получите инфекция, бактериите плуват около големите ви клетки като малки гребни лодки до голям кораб.

Бактериите са много по-прости от човешките клетки. Бактерията се състои от външна обвивка, наречена клетъчната мембрана, а вътре в мембраната е водниста течност, наречена цитоплазма, Цитоплазма може да е 70-процентова вода. Останалите 30 процента са пълни с протеини, наречени ензими че клетката е произвела, заедно с по-малки молекули като аминокиселини, глюкозни молекули и АТФ. В центъра на клетката е кълбо от ДНК (подобно на ватено топче от струна). Ако трябваше да протегнете тази ДНК в един дълъг кичур, тя би била невероятно дълга в сравнение с бактериите - около 1000 пъти по-дълго!

Бактерията Е. coli има отличителна форма на капсули. Външната част на клетката е клетъчната мембрана, показана тук в оранжево. В E. coli всъщност има две плътно разположени мембрани, защитаващи клетката. Вътре в мембраната е цитоплазмата, изградена от милиони ензими, захари, АТФ и други молекули, плаващи свободно във вода. В центъра на клетката е нейната ДНК. ДНК е като набрана топка от струни. В бактерията няма защита за ДНК - ватеното топче плава в цитоплазмата приблизително в центъра на клетката. Прикрепени от външната страна на клетката са наречени дълги кичури камшичета, които задвижват клетката. Не всички бактерии имат джгутици и нито една човешка клетка ги няма освен сперматозоиди.

Човешките клетки са много по-сложни от бактериите. Те съдържат специална ядрена мембрана за защита на ДНК, допълнителни мембрани и структури като митохондриите и телата на Голджи, както и редица други усъвършенствани функции. Основните процеси обаче са еднакви при бактериите и човешките клетки, така че ще започнем с бактериите.

Ензимите

Химическата структура на глюкозата

Химическата структура на глюкозата

Във всеки даден момент се извършва цялата работа във всяка клетка ензими, Ако разбирате ензими, вие разбирате клетките. Бактерия като Е. coli има около 1000 различни видове ензими, плаващи наоколо в цитоплазмата в даден момент.

Ензимите имат изключително интересни свойства, които ги правят малко машини за химическа реакция. Целта на ензима в клетката е да позволи на клетката да провежда химически реакции много бързо. Тези реакции позволяват на клетката да изгради неща или да раздели нещата според нуждите. Така клетката расте и се възпроизвежда. На най-основното ниво, клетката е наистина малка торбичка, пълна с химични реакции, които стават възможни от ензимите!

Ензимите са направени от аминокиселини, и те са протеини. Когато се образува ензим, той се получава чрез обединяване между 100 и 1000 аминокиселини в много специфичен и уникален ред. След това веригата от аминокиселини се сгъва в уникална форма. Тази форма позволява на ензима да провежда специфични химични реакции - ензимът действа като много ефективен катализатор за специфична химическа реакция. Ензимът ускорява тази реакция изключително много.

Например захарната малтоза е направена от две молекули глюкоза, свързани заедно. Ензимът мабтаза е оформена по такъв начин, че да може да прекъсне връзката и да освободи двете парчета глюкоза. Единственото нещо, което малтазата може да направи, е да разгражда малтозните молекули, но това може да направи много бързо и ефективно. Други видове ензими могат да поставят атоми и молекули. Разбиването на молекулите и отделянето на молекули е това, което правят ензимите и има специфичен ензим за всяка химична реакция, необходим за правилната работа на клетката.

Как работят клетките: работят

Малтозата е изградена от две молекули глюкоза, свързани заедно (1). Ензимът на малтазата е протеин, който е перфектно оформен да приема малтозна молекула и да разрушава връзката (2). Двете глюкозни молекули се освобождават (3). Един единствен малтазен ензим може да разруши над 1000 малтозни връзки в секунда и ще приеме само малтозни молекули.

Можете да видите на диаграмата по-горе основното действие на ензима. Малтозната молекула плава близо и се улавя на определено място на ензима малтаза. Най- активен сайт ензимът прекъсва връзката и тогава двете молекули на глюкозата отплуват.

Може би сте чували за хора, които са непоносимост към лактозаили може сами да страдате от този проблем. Проблемът възниква, защото захарта в млякото - лактозата - не се разгражда на нейните глюкозни компоненти. Следователно тя не може да бъде усвоена. Чревните клетки на хора с непоносимост към лактоза не произвеждат лактаза, ензимът, необходим за разграждането на лактозата. Този проблем показва как липсата на само един ензим в човешкото тяло може да доведе до проблеми. Човек, който има непоносимост към лактоза, може да погълне капка лактаза преди да пие мляко и проблемът е решен. Много дефицити на ензими не са почти толкова лесни за отстраняване.

Вътре в бактерията има около 1000 вида ензими (лактазата е един от тях). Всички ензими плуват свободно в цитоплазмата в очакване на химичното вещество, което те разпознават. Има стотици или милиони копия на всеки различен вид ензим, в зависимост от това колко важна е реакцията на клетката и колко често е необходима реакцията. Тези ензими правят всичко - от разрушаването на глюкозата за енергия до изграждането на клетъчните стени, конструирането на нови ензими и позволяването на клетката да се възпроизвежда. Ензимите вършат цялата работа вътре в клетките.

Протеини

Как работят клетките: които

Протеин е всяка верига от аминокиселини. Аминокиселината е малка молекула, която действа като градивен елемент на всеки протеин. Ако пренебрегнете мазнините, тялото ви е с около 20 процента протеин. Става въпрос за около 60 процента вода. По-голямата част от останалата част от тялото ви е съставена от минерали (например калций в костите).

Аминокиселините се наричат ​​"аминокиселини", защото съдържат амино група (NH2) и карбоксилна група (COOH), която е кисела. На фигурата по-горе можете да видите химическата структура на две от аминокиселините. Можете да видите, че горната част на всеки от тях е една и съща. Това е вярно за всички аминокиселини - малката верига в дъното (Н или СН3 в тези две аминокиселини) е единственото нещо, вариращо от една аминокиселина до следваща. В някои аминокиселини променливата част може да бъде доста голяма. Човешкото тяло е изградено от 20 различни аминокиселини (в природата има може би 100 различни аминокиселини).

Що се отнася до тялото ви, има два различни вида аминокиселини: основни и несъществени. Несъществените аминокиселини са аминокиселини, които тялото ви може да създаде от други химикали, намиращи се в тялото ви. Есенциалните аминокиселини не могат да бъдат създадени и следователно единственият начин да ги набавим е чрез храната. Ето различните аминокиселини:

Несъществени:

  • Аланин (синтезиран от пирувинова киселина)
  • Аргинин (синтезиран от глутаминова киселина)
  • Аспарагин (синтезиран от аспарагинова киселина)
  • Аспарагинова киселина (синтезирана от оксалооцетна киселина)
  • Цистеин (синтезиран от хомоцистеин, който идва от метионин)
  • Глутаминова киселина (синтезирана от оксоглутанова киселина)
  • Глутамин (синтезиран от глутаминова киселина)
  • Глицин (синтезиран от серин и треонин)
  • Пролин (синтезиран от глутаминова киселина)
  • Серин (синтезиран от глюкоза)
  • Триозин (синтезиран от фенилаланин)

Задължително:

  • Хистидин
  • Изолевцин
  • левцин
  • Лизин
  • Метионин
  • Фенилаланин
  • Треонин
  • Триптофанът
  • валин

Протеинът в нашите диети идва както от животински, така и от растителни източници. Повечето животински източници (месо, мляко, яйца) осигуряват това, което се нарича "пълен протеин", което означава, че те съдържат всички основни аминокиселини. Растителните източници обикновено са с ниско съдържание или липсват определени незаменими аминокиселини. Например, оризът е с ниско съдържание на изолевцин и лизин. Различните растителни източници обаче имат недостиг на различни аминокиселини и така, комбинирайки различни храни, можете да получите всички основни аминокиселини през целия ден. Някои зеленчукови източници съдържат доста малко протеини. Ядките, бобът и соята са с високо съдържание на протеини. Комбинирайки ги, можете да получите пълно покритие на всички незаменими аминокиселини.

Храносмилателната система разгражда всички протеини надолу в аминокиселините им, така че да могат да влязат в кръвта. След това клетките използват аминокиселините като градивни елементи за изграждане на ензими и структурни протеини.

Вижте как работи храната за допълнителна информация.

Ензими по време на работа

Във вътрешността на бактерии и човешки клетки има различни видове ензими и много от тях са невероятно интересни! Клетките използват вътрешно ензими, за да растат, възпроизвеждат и създават енергия и те често отделят ензими и извън клетъчните си стени. Например, бактериите E. coli отделят ензими, за да помогнат за разграждането на хранителните молекули, така че да могат да преминат през клетъчната стена в клетката. Някои от ензимите, за които може би сте чували, включват:

  • Протеазите и пептидази - Протеаза е всеки ензим, който може да разгради дълъг протеин в по-малки вериги, наречени пептиди (пептидът е просто къса верига на аминокиселини). Пептидазите разграждат пептидите до отделни аминокиселини. Протеазите и пептидазите често се намират в перилните препарати - те помагат за премахване на неща като петна от кръв от плат, като разграждат протеините. Някои протеази са изключително специализирани, докато други разграждат почти всяка верига от аминокиселини. (Може би сте чували за протеазни инхибитори използван в лекарства, които се борят с вируса на СПИН. Вирусът на СПИН използва много специализирани протеази по време на част от репродуктивния си цикъл, а протеазните инхибитори се опитват да ги блокират, за да спрат възпроизвеждането на вируса.)
  • амилазите - Амилазите разграждат нишестените вериги на по-малки захарни молекули. Слюнката ви съдържа амилаза, както и тънките ви черва. Малтазата, лактазата, сукразата (описана в предишния раздел) завършват разграждането на простите захари надолу в отделни глюкозни молекули.
  • Липазите - Липазите разграждат мазнините.
  • Целулази - Целулазите разграждат целулозните молекули надолу на по-прости захари. Бактериите в червата на кравите и термитите отделят целулази и така кравите и термитите са в състояние да ядат неща като трева и дърва.

Бактериите отделят тези ензими извън клетъчните си стени. Молекулите в околната среда се разграждат на парчета (протеини в аминокиселини, нишестета в прости захари и др.), Така че те са достатъчно малки, за да преминат през стената на клетката в цитоплазмата. Ето как се храни Е. коли!

Вътре в клетката стотици високоспециализирани ензими изпълняват изключително специфични задачи, от които клетката има нужда да живее живота си. Някои от по-невероятните ензими, намиращи се в клетките, включват:

  • Енергийни ензими - Набор от 10 ензима позволява на клетката да изпълнява гликолиза, Други осем ензима контролират цикъл на лимонена киселина (известен също като цикъл на Кребс). Тези два процеса заедно позволяват на клетката да превърне глюкозата и кислорода в аденозин трифосфат или АТФ. В клетка, консумираща кислород, като E. coli или човешка клетка, една молекула глюкоза образува 36 ATP молекули (в нещо като клетка за дрожди, която живее живота си без кислород, възниква само гликоза и тя произвежда само две ATP молекули на глюкозна молекула ). АТФ е горивна молекула, която е в състояние да захранва ензимите, като извършва химически реакции "нагоре".
  • Рестрикционни ензими - Много бактерии са в състояние да произвеждат рестрикционни ензими, които разпознават много специфични модели в ДНК веригите и разрушават ДНК по тези модели. Когато вирусът инжектира своята ДНК в бактерия, рестрикционният ензим разпознава вирусната ДНК и я разрязва, като ефективно унищожава вируса, преди да може да се възпроизведе.
  • ДНК-манипулационни ензими - Има специализирани ензими, които се движат по нишките на ДНК и ги поправят. Има и други ензими, които могат да развият нишките на ДНК, за да ги възпроизведат (ДНК полимераза). Други обаче могат да намерят малки модели на ДНК и да се прикачат към тях, блокирайки достъпа до този участък от ДНК (ДНК-свързващи протеини).
  • Ензими за производство на ензими - Всички тези ензими трябва да идват отнякъде, така че има ензими, които произвеждат ензимите на клетката! Рибонуклеиновата киселина (РНК), в три различни форми (вестител РНК, трансферна РНК и рибозомна РНК), е голяма част от процеса.

Клетката наистина не е нищо друго освен набор от химически реакции и ензимите правят тези реакции правилни.

Правяне на ензими

Докато клетъчната мембрана е непокътната и тя прави всички ензими, от които се нуждае, за да функционира правилно, клетката е жив, Ензимите, които трябва да функционират правилно, позволяват на клетката да създава енергия от глюкоза, да конструира парчетата, съставляващи нейната клетъчна стена, да се възпроизвежда и, разбира се, да произвежда нови ензими.

И така, откъде идват всички тези ензими? И как клетката ги произвежда, когато има нужда от тях? Ако клетката е просто съвкупност от ензими, причиняващи химически реакции, които я карат да прави това, което прави, тогава как набор от химически реакции може да създаде необходимите им ензими и как клетката може да се възпроизвежда? Откъде идва чудото на живота?

Отговорът на тези въпроси се крие в ДНКили дезоксирибонуклеинова киселина. Със сигурност сте чували за ДНК, хромозоми и гени, ДНК ръководи клетката при производството на нови ензими.

ДНК в клетка е наистина просто модел, съставен от четири различни части, наречени нуклеотиди или бази, Представете си набор от блокове, който има само четири различни форми, или азбука, която има само четири различни букви. ДНК е дълъг низ от блокове или букви. В клетка на E. coli, ДНК моделът е дълъг около 4 милиона блока. Ако разпънете тази единична стойка на ДНК, тя ще бъде дълга 1,36 мм - доста дълга, като се има предвид, че самата бактерия е 1000 пъти по-малка. При бактериите нишката на ДНК е като набрана на върха топка. Представете си, че вземете 1000 фута (300 метра) невероятно тънка нишка и я навиете нагоре - лесно бихте могли да я държите в ръката си. [ДНК на човек е дълъг около 3 милиарда блока или почти 1000 пъти по-дълъг от този на E. coli. Човешката ДНК е толкова дълга, че подвижният подход не работи. Вместо това човешката ДНК е плътно обвита в 23 структури, наречени хромозоми да го опаковате по-плътно и да го поставите вътре в клетката.]

Удивителното при ДНК е следното: ДНК не е нищо повече от модел, който казва на клетката как да прави своите протеини! Това е всичко, което прави ДНК. 4-те милиона бази в ДНК на клетка на E. coli казват на клетката как да направи 1000 или толкова ензими, на които клетка от E. coli трябва да живее живота си. А ген е просто секция от ДНК, която действа като шаблон за образуване на ензим.

Нека разгледаме целия процес на това как ДНК се превръща в ензим, за да разберете как работи.

ДНК

Как работят клетките: работят

Вероятно сте чували за молекулата на ДНК, наричана "двойна спирала". ДНК е като две струни, усукани заедно в дълга спирала.

ДНК се намира във всички клетки като базови двойки направени от четири различни нуклеотиди, Всяка основна двойка е формирана от два комплементарни нуклеотида, свързани заедно. Четирите основи в азбуката на ДНК са:

  • аденин
  • цитозин
  • Guanine
  • тимин

Аденинът и тиминът винаги се свързват като двойка, а цитозинът и гуанинът се свързват като двойка. Двойките се свързват като стълби в стълба:

Как работят клетките: като

Базовите двойки в ДНК се свързват заедно, за да образуват структура, подобна на стълба. Тъй като свързването става под ъгли между основите, цялата структура се усуква в спирала.

В бактерия E. coli тази стълба е дълга около 4 милиона базови двойки. Двата края се свързват заедно, за да образуват пръстен, и след това пръстенът се навива, за да се побере вътре в клетката. Целият пръстен е известен като геноми учените са го декодирали напълно. Тоест, учените знаят всички 4 милиона от базовите двойки, необходими за точното образуване на ДНК на бактерия Е. coli. Най- проект за човешки геном е в процес на намиране на всички 3 милиарда или повече от базовите двойки в типичната човешка ДНК.

Големият въпрос

Генът се състои от промотор, кодони за ензим и стоп кодон. Два гена са показани по-горе. Дългата верига на ДНК в бактерия Е. coli кодира около 4000 гена и по всяко време тези гени уточняват около 1000 ензима в цитоплазмата на клетка на E. coli. Много от гените са дубликати.

Генът се състои от промотор, кодони за ензим и стоп кодон. Два гена са показани по-горе. Дългата верига на ДНК в бактерия Е. coli кодира около 4000 гена и по всяко време тези гени уточняват около 1000 ензима в цитоплазмата на клетка на E. coli. Много от гените са дубликати.

Може би си спомняте от предишен раздел, че ензимите се образуват от 20 различни аминокиселини, нанизани заедно в определен ред. Следователно въпросът е следният: Как да стигнете от ДНК, съставена от само четири нуклеотида, до ензим, съдържащ 20 различни аминокиселини? На този въпрос има два отговора:

  1. Изключително сложен и невероятен ензим, наречен a рибозомата чете РНК на пратеника, произведен от ДНК, и го превръща в аминокиселинни вериги.
  2. За да избере правилните аминокиселини, рибозома взема нуклеотидите в групи от три, за да кодира 20-те аминокиселини.

Това означава, че всеки три базови двойки във веригата на ДНК кодират за една аминокиселина в ензим. Три последователни нуклеотида на ДНК верига се наричат ​​a кодон, Тъй като ДНК се състои от четири различни бази и защото в кодон има три бази и защото 4 * 4 * 4 = 64, има 64 възможни модела за кодон. Тъй като има само 20 възможни аминокиселини, това означава, че има известно съкращение - няколко различни кодона могат да кодират за една и съща аминокиселина. В допълнение, има стоп кодон което бележи края на ген. Така че в ДНК верига има набор от 100 до 1000 кодона (300 до 3000 бази), които определят аминокиселините, за да образуват специфичен ензим, и след това стоп кодон, който да маркира края на веригата. В началото на веригата е секция от бази, която се нарича a промотор, Следователно, генът се състои от промотор, набор от кодони за аминокиселините в специфичен ензим и стоп кодон. Това е всичко, което е ген.

За да създаде ензим, клетката трябва първо преписвам генът в ДНК в пратеник РНК, Транскрипцията се извършва от ензим, наречен РНК полимераза, РНК полимеразата се свързва с веригата на ДНК при промотора, свързва двете вериги на ДНК и след това прави допълнително копие на една от веригата на ДНК в РНК верига. РНК, или рибонуклеинова киселина, е много подобен на ДНК, с изключение на това, че е щастлив да живее в едноверижно състояние (за разлика от желанието на ДНК да образува допълващи се двуверижни спирали). Така че задачата на РНК полимеразата е да направи копие на гена в ДНК в една верига от месинджър РНК (тРНК).

След това нишката на месинджърната РНК плава към a рибозомата, вероятно най-невероятният ензим в природата. Рибозома разглежда първия кодон в месинговата РНК-верига, намира подходящата аминокиселина за този кодон, държи я, след това поглежда следващия кодон, намира правилната му аминокиселина, пришива я към първата аминокиселина, след това намира третата кодон и т.н. Рибозомата, с други думи, чете кодоните, превръща ги в аминокиселини и шие аминокиселините заедно, за да образуват дълга верига. Когато стигне до последния кодон - стоп кодон - рибозомата освобождава веригата. Дългата верига от аминокиселини е, разбира се, ензим. Сгъва се в характерната си форма, плува свободно и започва да извършва каквато и да е реакция, която ензимът изпълнява.

Няма проста задача

Как работят клетките: като

Очевидно процесът, описан на предишната страница, не е лесен. Рибозомата е изключително сложна структура от ензими и рибозомната РНК (rRNA), свързана заедно в голяма молекулярна машина. Рибозома се подпомага от ATP, който я захранва, докато върви по месинджърната РНК и докато зашива аминокиселините заедно. Помага се и от трансферна РНК (tRNA), колекция от 20 специални молекули, които действат като носители на 20-те различни отделни аминокиселини. Докато рибозомата се придвижва надолу към следващия кодон, правилната молекула на тРНК, заедно с правилната аминокиселина, се придвижва на мястото си. Рибозомата разгражда аминокиселината от тРНК и я пришива към нарастващата верига на ензима. След това рибозомата изхвърля "празната" tRNA молекула, за да може да получи друга аминокиселина от правилния тип.

Както можете да видите, във всяка клетка има различни процеси, поддържащи клетката жива:

  • Има изключително дълга и много точна молекула на ДНК, която определя всички ензими, от които се нуждае клетката.
  • Има ензими на РНК полимераза, които се свързват към веригата на ДНК в началните точки на различни гени и копират ДНК за гена в молекула на мРНК.
  • Молекулата на мРНК плава към рибозома, която чете молекулата и съединява струната от аминокиселини, които кодира.
  • Струната от аминокиселини отплува от рибозомата и се сгъва в характерната си форма, така че да може да започне да катализира специфичната си реакция.

Цитоплазмата на всяка клетка е плуване с рибозоми, РНК полимерази, молекули и ензими на тРНК и мРНК, всички провеждащи реакциите си независимо една от друга.

Докато ензимите в клетката са активни и всички необходими ензими са налични, клетката е жива. Интересна странична бележка: Ако вземете куп клетки от дрожди и ги малтретирате (например, поставите ги в блендер), за да освободите ензимите, получената супа все пак ще върши какви ли не неща, които правят живите клетки на дрожди (например произвеждат въглероден диоксид и алкохол от захарта) за известен период от време. Но тъй като клетките вече не са непокътнати и следователно не са живи, не се произвеждат нови ензими. В крайна сметка, докато съществуващите ензими се износват, супата спира да реагира. В този момент клетките и супата са "умрели".

репродукция

Отличителната черта на всички живи същества е способността да се възпроизвежда. Размножаването на бактерии е просто друго ензимно поведение. Ензим, наречен ДНК полимераза, заедно с няколко други ензими, които действат успоредно с него, се спуска по веригата на ДНК и я възпроизвежда. С други думи, ДНК полимеразата разделя двойната спирала и създава нова двойна спирала по всяка от двете нишки. След като стигне до края на веригата на ДНК, има две отделни копия на цикъла, плаващи в клетката на E. coli. След това клетката притиска клетъчната си стена в средата, разделя двете вериги на ДНК между двете страни и се разделя наполовина.

При подходящи условия клетка на E. coli може да се раздели така на всеки 20 или 30 минути! Ензимният процес на отглеждане на клетката, възпроизвеждане на ДНК контура и разделяне се случва много бързо.

За повече информация вижте как работи човешката репродукция.

Отрови и антибиотици

Вече можете да видите, че животът на клетката зависи от богата супа от ензими, които плуват в цитоплазмата на клетката. Много различни отрови действат, като нарушават баланса на супата по един или друг начин.

Например, токсинът от дифтерия действа, като овладява действието на рибозомите на клетката, като прави невъзможно рибозомата да върви по ивицата на мРНК. Токсинът в гъбата със смъртна шапка, от друга страна, усилва действието на РНК полимераза и спира транскрипцията на ДНК. И в двата случая производството на нови ензими се изключва и клетките, засегнати от токсина, вече не могат да растат или да се размножават.

Една антибиотик е отрова, която работи за унищожаване на бактериални клетки, като същевременно оставя човешки клетки невредими. Всички антибиотици се възползват от факта, че има много разлики между ензимите вътре в човешката клетка и ензимите вътре в бактерията. Ако се открие токсин, например, който засяга рибозома на E. coli, но оставя човешки рибозоми невредими, това може да е ефективен антибиотик. Стрептомицинът е пример за антибиотик, който действа по този начин.

Пеницилинът беше един от първите антибиотици. Той издува способността на бактерията да изгражда клетъчни стени. Тъй като бактериалните клетъчни стени и човешките клетъчни стени са много различни, пеницилинът има голям ефект върху определени видове бактерии, но няма ефект върху човешките клетки. Сулфатните лекарства действат, като деактивират ензим, който управлява създаването на нуклеотиди в бактерии, но не и при хора. Без нуклеотиди бактериите не могат да се размножават.

Можете да видите, че търсенето на нови антибиотици става надолу на ензимно ниво, търсейки разлики между ензимите в човешките и бактериалните клетки, които могат да бъдат експлоатирани, за да убият бактериите, без да засягат човешките клетки.

Нещастният проблем с всеки антибиотик е, че той става неефективен с времето. Бактериите се възпроизвеждат толкова бързо, че вероятността за мутации е висока. В тялото ви може да има милиони бактерии, които антибиотикът убива. Но ако само една от тях има мутация, която я прави имунизирана срещу антибиотика, тази клетка може да се възпроизвежда бързо и след това да се разпространи в други хора. Повечето бактериални заболявания са станали имунизирани срещу някои или всички антибиотици, използвани срещу тях чрез този процес.

Вируси

Вирусите са абсолютно невероятни. Въпреки че сами по себе си не са живи, вирусът може да се възпроизведе, като отвлече машините на жива клетка. Статията Как работят вирусите описва подробно вирусите - по-долу е обобщение.

Вирусната частица се състои от вирусно яке, увито около нишка от ДНК или РНК. Якето и късата му нишка от ДНК могат да бъдат изключително малки - хиляди пъти по-малки от бактерията. Якето обикновено е обсипано с химически "пълнители", които могат да се свързват с външната страна на клетката. След като се свърже, вирусната ДНК (или РНК, в зависимост от вируса) се инжектира в клетката, оставяйки кожуха о


Видео Добавка: .




Изследване


Редко Морско Същество Се Изкачва На Пристанището На Жена В Сиатъл
Редко Морско Същество Се Изкачва На Пристанището На Жена В Сиатъл

Запознайте Се С Ploonets! Бягащи Луни С Грешки На Планетата Получете Най-Сладкото Име На Астрономията Някога
Запознайте Се С Ploonets! Бягащи Луни С Грешки На Планетата Получете Най-Сладкото Име На Астрономията Някога

Наука Новини


Водни Неволи: Пожарникарите Проявяват Креативност Да Пламнат Пламъците В Калифорния
Водни Неволи: Пожарникарите Проявяват Креативност Да Пламнат Пламъците В Калифорния

Общият Паразит Може Да Увеличи Риска От Самоубийство
Общият Паразит Може Да Увеличи Риска От Самоубийство

Зохидро: Най-Смъртоносният Нов Наркотик В Америка?
Зохидро: Най-Смъртоносният Нов Наркотик В Америка?

Защо Прилепите Са По-Ефективни Листовки От Птиците
Защо Прилепите Са По-Ефективни Листовки От Птиците

Астронавтите Получават Ъгъл Изглед Към Антарктида
Астронавтите Получават Ъгъл Изглед Към Антарктида


BG.WordsSideKick.com
Всички Права Запазени!
Възпроизвеждането На Използваните Материали Оставя Само Prostanovkoy Активна Връзка Към Сайта BG.WordsSideKick.com

© 2005–2019 BG.WordsSideKick.com