WIELKI PROJEKT ŻYCIA(1).pdf

WIELKI PROJEKT ŻYCIA

Część 1:

CZY ŻYCIE MUSIAŁO ZOSTAĆ INTELIGENTNIE ZAPROJEKTOWANE ?

CZY ZYCIE MOGŁO POWTAĆ SAMOISTNIE ?

Artykuł ten jest pierwszym z serii artykułów , które dotyczyć będą żywej komórki. Nie sposób

opisać w takim krótkim poście wszystkiego na ten temat, mimo ze piszę tylko o najprostszych

organizmach , które rzetelnie patrząc zamierają już wszystkie podstawowe cechy molekularne

wszech-obecnie występujących organizmów żywych. Pokrótce omówię tutaj sposoby w jakie żywa

komórka oddycha, to znaczy produkuje energię. Inne niezbędne komórce procesy będą omówione

w kolejnych artykułach. Takie , jak REPLIKACJA DNA i TRANSLACJA BIAŁKA (oraz

transkrypcja). Omówimy też procesy towarzyszące bakterii poprzedzające PODZIAŁ

KOMÓRKOWY (powielanie poszczególnych molekuł (cytokinezę) oraz syntezę błon

komórkowych).

Dla rozburzenia ciekawości kilka ogólnych informacji i ilustracji

poglądowych. Jak i wszędzie indziej w przypadku np. replikacji mamy

do czynienia z niesamowitą złożonością enzymów biorących udział w

replikacji DNA, JAK i nieredukowalnym procesem samej replikacji DNA.

JEŻELI w tym kompleksie (replikacyjnym) zabrakłoby (np.) enzymu:

helikazy DNA, który rozplata dwa komplementarnie połączone łańcuchy

DNA, inne enzymy (a w tym polimeraza DNA) nie mogłyby zacząć replikacji

DNA. Każdy z tych enzymów jest niezbędny , aby ten proces mógł

prawidłowo przebiegać.

BŁONA KOMÓRKOWA W KOMPLEKSIE Z RÓZNYMI BIAŁKAMI

RECEPTOROWYMI :

' Życie — zdumiewająca współpraca mikroskopijnych łańcuchów

CZY pomyślałeś kiedyś o swoim organizmie jako o zestawie mikroskopijnych łańcuchów? Chyba

nie. Ale jak czytamy w książce The Way Life Works (Jak funkcjonuje życie), w rzeczywistości „na

poziomie swych najmniejszych, ale istotnych składników za porządkującą zasadę życie obiera

łańcuch”. Z tego powodu nawet niewielki defekt w niektórych tych łańcuchach może prowadzić do

poważnych chorób. Co to za łańcuchy? Jak funkcjonują? I jak wpływają na nasze zdrowie?

Cząsteczki przypominające łańcuchy dzielą się na dwie podstawowe grupy. W tym artykule

zajmiemy się jedną z nich — białkami. Natomiast druga grupa to kwasy nukleinowe — DNA i

RNA — czyli molekuły, które przechowują i przenoszą informacje genetyczne. Oczywiście te dwie

grupy ściśle ze sobą współpracują. W gruncie rzeczy jednym z kluczowych zadań DNA i RNA jest

tworzenie wielu rodzajów białek niezbędnych dla życia.

Katalizatory, strażnicy i belki

Białka to najbardziej zróżnicowane makrocząsteczki występujące w organizmach żywych. Ich

rodzina obejmuje przeciwciała, enzymy, hormony, białka strukturalne oraz transportujące. Mnóstwo

rozmaitych przeciwciał, czyli immunoglobulin, zapewnia ochronę przed agresorami, takimi jak

bakterie czy wirusy. Inne globuliny pomagają zamknąć naczynia krwionośne uszkodzone w wyniku

urazu.

Enzymy pełnią funkcję katalizatorów, przyśpieszając reakcje chemiczne, na przykład zachodzące

podczas trawienia. Właściwie „bez enzymów szybko umarlibyśmy z głodu, ponieważ strawienie

zwykłego posiłku zajęłoby nam 50 lat” — wyjaśnia książka The Thread of Life (Nić życia).

Enzymy działają jak na linii produkcyjnej — każdy z nich wykonuje określone zadanie. Jeden z

nich, maltaza, rozszczepia maltozę (cukier) na dwie cząsteczki glukozy. Laktaza rozkłada laktozę,

czyli cukier mleczny. Inne enzymy wiążą atomy i molekuły, by powstały nowe produkty. A

wszystko wykonują z oszałamiającą prędkością. Pojedyncza cząsteczka enzymu może katalizować

tysiące reakcji chemicznych na sekundę!

Niektóre białka to hormony, działające jako posłańcy. Wydzielane do krwiobiegu, stymulują albo

hamują aktywność różnych części organizmu. Na przykład insulina pobudza komórki do

wchłaniania glukozy, będącej ich źródłem energii. Białka strukturalne, takie jak kolagen i keratyna,

są głównym składnikiem chrząstki, włosów, paznokci i skóry. To „komórkowe odpowiedniki belek,

dźwigarów, desek, cementu i gwoździ” — czytamy w książce The Way Life Works.

Białka transportujące, które znajdują się w błonach komórkowych, działają niczym pompy i tunele

— wpuszczają do komórek i wypuszczają różne substancje. Przypatrzmy się teraz budowie białek

oraz przeanalizujmy, jaki związek ma ich struktura z pełnioną funkcją.

Złożoność oparta na prostocie

Alfabet to podstawowy element wielu języków. Z tego zbioru liter buduje się słowa. Słowa z kolei

tworzą zdania. Na poziomie molekularnym życie stosuje podobną zasadę. Wzorcowy alfabet jest

dostarczony przez DNA. Co ciekawe, alfabet ten składa się zaledwie z czterech liter — A, C, G

oraz T, którymi oznaczono zasady azotowe: adeninę, cytozynę, guaninę i tyminę. DNA przy

współudziale RNA za pośrednictwem tych czterech zasad koduje kolejne „słowa”, którym

odpowiadają aminokwasy. Ale w przeciwieństwie do normalnych słów wszystkie aminokwasy są

zakodowane „słowami” trzyliterowymi. Rybosomy — „maszyny montujące” — łączą aminokwasy.

Powstałe łańcuchy, czyli białka, można więc przyrównać do zdań. Typowe białko zawiera jednak

więcej elementów niż wypowiedziane czy zapisane zdanie. Składa się aż z 300—400

aminokwasów.

Według pewnego dzieła w przyrodzie występują setki aminokwasów, ale w większości białek jest

zaledwie około 20 z nich. Mogą one tworzyć niezliczone kombinacje. Na przykład jeżeli 20

aminokwasów utworzy łańcuch ze 100 cząsteczek, może on być ułożony na więcej niż 10100

sposobów (1 ze 100 zerami)!

Struktura białek a ich funkcja

Struktura białka w zasadniczy sposób określa jego funkcję w komórce. Jak łańcuch aminokwasów

wpływa na kształt tej molekuły? W przeciwieństwie do luźno powiązanych ogniw w zwykłym

metalowym łańcuchu, aminokwasy ściśle łączą się ze sobą pod odpowiednim kątem, tworząc

regularne wzory. Niektóre przypominają spiralny sznur telefoniczny, inne — harmonijki. Zwoje te

ulegają dalszemu pofałdowaniu i powstaje bardziej złożona, trójwymiarowa struktura. Kształt

molekuły białka absolutnie nie jest przypadkowy. W gruncie rzeczy ma zasadnicze znaczenie dla jej

funkcji. Wyraźnie się to ujawnia, gdy w łańcuchu aminokwasów wystąpi defekt.

Gdy pojawia się defekt

Kiedy w łańcuchu białkowym pojawi się jakaś wada lub jest on niewłaściwie zwinięty, może to

spowodować najróżniejsze choroby, na przykład niedokrwistość sierpowatą albo mukowiscydozę.

Niedokrwistość sierpowata to choroba uwarunkowana genetycznie, w której cząsteczki

hemoglobiny są nieprawidłowe. Cząsteczka hemoglobiny składa się z 574 aminokwasów ułożonych

w czterech łańcuchach. Zmiana zaledwie jednego aminokwasu w dwóch z czterech łańcuchów

przeistacza normalną hemoglobinę w jej sierpowatą odmianę. Z kolei większość przypadków

mukowiscydozy jest spowodowana brakiem aminokwasu o nazwie fenyloalanina w istotnym

odcinku łańcucha białkowego. Defekt ten narusza między innymi równowagę soli i wody w

błonach wyściełających układ pokarmowy i płuca. Skutkiem tego gromadzi się tam zbyt gęsty i

lepki śluz.

Duży niedobór lub całkowity brak określonych białek prowadzi do takich schorzeń jak albinizm czy

hemofilia. Najczęstsza postać albinizmu, czyli niedoboru barwnika, występuje wtedy, gdy ważne

białko (tyrozynaza) jest wadliwe albo w ogóle go nie ma. Odbija się to na produkcji melaniny,

brązowego pigmentu obecnego u zdrowych osób w oczach, włosach i skórze. A przyczyną hemofilii

jest bardzo niski poziom lub brak czynników białkowych, które powodują krzepnięcie krwi. Do

licznych zaburzeń wywołanych defektem białek należy też nietolerancja laktozy oraz dystrofia

mięśniowa.

Teoria na temat mechanizmu choroby

Niedawno naukowcy skupili uwagę na chorobie, której przyczyn część z nich upatruje w

nieprawidłowej budowie białka zwanego prionem. Teoria głosi, że szkodliwe priony przyłączają się

do prawidłowych białek prionowych i powodują zmianę ich struktury przestrzennej. To wyzwala

„reakcję łańcuchową, która prowadzi do nasilenia się choroby i tworzenia nowego materiału

zakaźnego”, jak podaje czasopismo 'Scientific American'.

Wydaje się, że w latach pięćdziesiątych XX wieku w Papui-Nowej Gwinei po raz pierwszy

odnotowano przypadki chorób prionowych. Niektóre odosobnione plemiona uprawiały tam praktyki

kanibalistyczne. Wskutek tego pojawiła się choroba zwana kuru, której objawy skojarzono z

chorobą Creutzfeldta-Jakoba. Kiedy dotknięte nią plemiona zaprzestały owego rytuału religijnego,

częstotliwość występowania kuru gwałtownie zmalała i teraz choroba ta została w zasadzie

wyeliminowana.

Wspaniały projekt!

Na szczęście białka mają na ogół właściwą budowę i wykonują swe zadania bez zakłóceń, z

zadziwiającą skutecznością i precyzją. To naprawdę niezwykłe, biorąc pod uwagę, że w organizmie

człowieka istnieje przeszło 100 000 rodzajów białek, tworzących skomplikowane łańcuchy ułożone

w tysiące najróżniejszych kombinacji.

Świat białek w dużej mierze ciągle pozostaje tajemnicą. Aby go bliżej poznać, badacze opracowują

skomplikowane programy komputerowe, które na podstawie sekwencji aminokwasów pozwalają

przewidzieć strukturę białka. Ale nawet skromna wiedza na ten temat wyraźnie ukazuje owe

„łańcuchy życia” nie tylko jako precyzyjne twory, lecz także jako świadectwo istnienia Projektanta.

Białkowe „kody pocztowe”

Chcąc przyśpieszyć dostarczanie przesyłek, firmy świadczące usługi pocztowe wymagają

podawania w adresie kodu. Nasz Stwórca zastosował podobny system, aby białka odnajdowały

drogę wewnątrz komórki. Jest to niezbędne, jeśli weźmie się pod uwagę, że w każdej komórce

przemieszcza się nawet miliard takich cząsteczek! Nowo powstałe białka zawsze trafiają do miejsca

pracy dzięki molekularnemu „kodowi pocztowemu” — specjalnemu łańcuchowi aminokwasów.

Za odkrycie tego zdumiewającego mechanizmu biolog Günter Blobel w roku 1999 otrzymał

Nagrodę Nobla. Ale Blobel jedynie odkrył ten mechanizm. Czyż Stwórca żywej komórki, złożonej

z oszałamiającej ilości elementów, nie zasługuje na nieporównanie większy szacunek? (Objawienie

4:11).

Jak powstają białka?

Komórka

1 Plan budowy każdego białka przechowywany jest w jądrze komórkowym w DNA

DNA

2 Fragment DNA ulega rozpleceniu i informacja genetyczna zostaje przepisana na matrycowy RNA

Matrycowy RNA

3 Rybosomy — „montażyści białek odczytujący informacje” — przyłączają się do RNA

4 Przenoszące RNA dostarczają aminokwasy do rybosomu

Pojedyncze aminokwasy

Przenoszące RNA

Rybosom

5 Po odczytaniu RNA rybosom łączy pojedyncze aminokwasy w określonym porządku, żeby

stworzyć łańcuch — białko

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: