Дата: Воскресенье, 07.06.2009, 20:24 | Сообщение # 1
Философ
Группа: Пользователи
Сообщений: 1282
Статус: Убежал
Клетки
Если представить все клетки человеческого тела выложенными в ряд, то он протянется на 15 000 км!
Из чего состоит человеческое тело?
Наше тело состоит из миллионов мелких частиц — клеток. Каждая клетка — это маленький живой организм: она питается, размножается и взаимодействует с другими клетками. Множество клеток одного типа образует ткани, из которых состоят различные органы человеческого тела.
Каждая клетка состоит из ядра, окруженного цитоплазмой, и покрыта тонкой оболочкой — мембраной. Цитоплазма - это вода, в которой растворены различные питательные вещества - углеводы, белки и др. В ядре содержится вещество под названием ДНК, в котором закодирована вся генетическая информация.
Разные типы клеток выполняют разную работу, но все они устроены одинаково. Клеточная мембрана отделяет содержимое клетки от внешней среды и осуществляет обмен веществ между клеткой и средой. В жидкой студенистой цитоплазме плавают органеллы -микроскопические клеточные органы. Каждый тип органелл отвечает за выполнение своей особой функции, но в тесном взаимодействии они обеспечивают жизнеспособность клетки. Самая важная из органелл -ядро, центр управления клетки. В ядре содержится генетический материал - дезокси-рибонуклеиновая кислота (ДНК). В ДНК заключены инструкции, определяющие построение и функционирование всех клеточных структур. К органеллам относятся также митохондрии, рибосомы и эндоплазматическая сеть.
Клетки размножаются путем деления одним из двух способов. Митоз заключается в образовании генетически однородных клеток во всех тканях и органах. Он обеспечивает рост организма и замену изношенных клеток новыми. Мейоз протекает только в семенниках и яичниках. При мейозе образуются половые клетки - яйцеклетки и сперматозоиды, участвующие в размножении.
Шарообразные, яйцевидные, имеющие форму параллелепипеда, куба, подковы, звезды, ветвящиеся, извилистые... клетки являются живыми кирпичиками, из которых состоит тело человека. Клетки, соединяясь одна с другой, образуют стенки органов или кожный покров. Вытянутые, с удлиненными окончаниями (до 1 м), они представляют собой "электрические провода", по которым передаются нервные импульсы. Наконец, они служат "живыми транспортными средствами", имея форму шариков, циркулирующих в кровотоке. Их размеры колеблются от 0,01 мм у нервных клеток (нейронов) до 0,2 мм для яйцеклеток (женских репродуктивных клеток)- самых крупных клеток человеческого организма.
Организм человека состоит из 220 миллиардов клеток, которые подразделяются на 200 различных групп. Но четко различаются две категории: 20 миллиардов "бессмертных", главным образом нервных клеток (нейронов), существующих на протяжении всей человеческой жизни; и 200 миллиардов "смертных", которые постоянно замещаются.Следовательно, большая часть клеток человеческого организма все время обновляется.
Например, продолжительность жизни клеток кишечника составляет 3-5 дней, а скорость замещения клеток - 1 миллион в минуту, и каждые четыре дня появляется новый орган. Итак, дамы и господа, за год вы "изнашиваете" 90 кишечников.
Если учесть, что высота клетки 0,07 мм, то все клетки тела, положенные одна на другую, вытянулись бы в линию, равную расстоянию от Парижа до Таити, то есть на 15 000 км.
Протяженность клеток увеличится, если в них расправить нити ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), содержащиеся почти в каждой клетке и представляющие собой "микрофильмы" длиной около 1 м, обладающие генетической информацией о каждом индивидууме и закрученные в крошечные комочки. Если соединить концы этих клеток, то получится расстояние от Земли до Солнца, то есть 150 миллионов километров.
Продолжительность существования клеток: кишечника - 5 дней; эритроцитов - 120 дней; печени - 480 дней; нейронов - 100 лет и более; мышечных тканей - 100 лет и более.
Дата: Понедельник, 08.06.2009, 16:51 | Сообщение # 2
Философ
Группа: Пользователи
Сообщений: 1282
Статус: Убежал
Клетки
Клетки животных и человека отличаются от клеток растений, поэтому их называют животными клетками. Они очень разнообразны по форме, величине, наличию или отсутствию отростков, ресничек и т. д. Это зависит от функций, условий питания и развития клеток.
Строение животной клетки
С помощью электронного микроскопа удалось узнать много нового о строении клеток. Каждая животная клетка состоит из цитоплазмы и ядра. Снаружи клетка покрыта плазматической мембраной — оболочкой (1), состоящей из уплотненного слоя цитоплазмы. Она регулирует состав содержимого клетки, пропуская в нее одни вещества и задерживая другие. В отличие от оболочки растительных клеток, это живая, функционирующая часть клетки. Цитоплазма представляет собой полужидкое, вязкое, вещество очень сложного строения. Она прозрачна и бесцветна.
Ядро тоже, состоит из полужидкого вещества — нуклеоплазмы (от лат. нуклеус — ядро). Мембрана, окружающая ядро — ядерная оболочка (2), как и оболочка клетки, состоит из цитоплазмы и регулирует постоянное поступление веществ в ядро и из него. Внутри ядра находятся одно или несколько ядрышек (3) и темные глыбки вещества хроматина (4). Обычно ядро лежит в центре клетки. Оно управляет всеми процессами, протекающими в клетке.
Любая, даже самая маленькая клетка имеет очень сложное строение.
Кроме основных структур — оболочки, ядра и цитоплазмы, в ней имеются мелкие органоиды, выполняющие разные функции. В цитоплазме клетки имеются лизосомы (5). Это пищеварительный аппарат клетки. В них усваиваются питательные вещества, принесенные к клетке кровью. Тут же находятся митохондрии (6). Они овальной формы, покрыты оболочкой и внутри разделены (не до конца) перегородками. Митохондрии снабжают клетку анергией, необходимой для жизни. Больше всего в клетке рибосом (7). На их поверхности образуются белки, входящие в состав тела человека. Близ ядра находится клеточный центр (8). Вся цитоплазма пронизана многочисленными канальцами (9). Ядро тоже содержит органоиды — хромосомы, но видны они не всегда.
Клетка и в самом деле обладает многими особенностями всего организма. Оказывается, что клетка представляет собой настоящий бастион, имеющий невообразимую сложность и дизайн, в котором отдельные составные элементы взаимодействуют с целью обеспечения функционирования клетки и назначения такой сложности, что теория эволюции совершенно бессильна объяснить её. В доказательство этому, я хотел бы предложить следующее описание некоторых составляющих компонентов клетки.
Ядро
Ядро – это центр управления клетки, расположенный в её середине. Для того, чтобы управлять своим развитием, клетка содержит и использует особое химическое сообщение, известное как дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Это вещество, имеющее форму спирали, является " капитаном" клетки. Оно направляет рост и воспроизведение отдельных клеток, и содержит всю информацию, которая необходима для создания новых клеток. Одной из многих удивительных особенностей ДНК является сложность наследственной информации, содержащейся внутри неё. Вряд ли сегодня кто-нибудь стал бы говорить о " простом" генетическом коде.
Согласно их известной модели, наследственная информация передаётся от одного поколения к следующему с помощью простого кода, который находится в особой последовательности определённых компонентов молекулы ДНК... Прорыв в науке настал, когда Крик и Уотсон разгадали, в чём же таится разнообразие жизни. Этим открытием стала необычайно сложная, но всё же организованная структура молекулы ДНК. Они обнаружили, что в этой "спирали жизни" есть код
Насколько важна эта "спираль жизни", представленная в молекуле ДНК? Уайлдер-Смит сделал следующий вывод: «Информация, хранящаяся в молекуле ДНК, насколько нам сегодня известно, с помощью своего взаимодействия с окружающей средой полностью контролирует развитие всех биологических организмов»
Таким образом, в ДНК содержится информация, которая позволяет образовываться белкам, а белки контролируют рост и функционирование клеток, которые, в конечном итоге, отвечают за весь организм. Генетический код, как обнаружено внутри молекулы ДНК, является, как нам известно, важным для жизни. В своей книге «Давайте Сделаем Человека» Брюс Андерсон назвал генетический код "главным исполнителем клетки, в которой он находится, который даёт химические команды для того, чтобы контролировать всё, что поддерживает жизнеспособность и функционирование клетки
Вы заметите, что такие вещи, как обнаружение повреждений, восстановление и воспроизведение ,являются функциями, которые обычно происходят во всех организмах. И всё же, ДНК, настолько маленькая, каждый день на молекулярном уровне выполняет все эти функции. Генетический код - это настоящий шедевр дизайна. Исследование структуры и функционирования молекулы ДНК показывает, что просто неразумно думать, что ДНК возникла в результате естественных процессов.
Одной из функций ДНК является образование и поддерживание белков. Для выполнения этой функции ДНК необходима помощь особых органелл, известных как рибосомы. Для того, чтобы подготовить ДНК для принятия их рибосомами, специальные энзимы (РНК полимеразы и определенные белкы) распутывают ДНК, и образуют измененную версию информации ДНК, известную как информационная РНК (и-РНК). Затем и-РНК может передаваться в рибосомы для образования белка. Давайте представим, что рибосомы - это аппараты факсимильной связи (факс), а и-РНК - это бумага, которая проходит через этот аппарат. Затем рибосомы связываются с другим видом РНК, известным как транспортная РНК (т-РНК), основываясь на последовательность и-РНК, которая проходит через рибосому. Присоединенные к т-РНК — аминокислоты, основные строительные элементы белков.
Для того, чтобы объединять аминокислоты и образовывать полимер, каждая отдельная молекула т-РНК должна связываться с определённым местом на рибосоме, а аминокислота должна отсоединяться от т-РНК и связываться с другой аминокислотой на рибосоме для того, чтобы образовывать длинную цепь. Задача рибосомы – это длинный и сложный процесс, но к счастью они делают мало ошибок, так как такие ошибки могут приводить к образованию деформированной и бесполезной массы. Такие структуры, как волосы и ногти, не смогли бы развиваться без таких тщательных действий рибосом. Также, не могли бы образовываться и белки, необходимые для клетки и всего организма. Потрясающая сложность, явленная в ДНК, рибосомах, белках и их молекулярных копиях, противоречит объяснению происхождения жизни посредством времени, случайности и естественных процессов.
Откуда клетка берёт энергию для того, чтобы управлять работой рибосом, а также для множества других функций, необходимых для её работы? Ответом на этот вопрос являются митохондрии - органеллы, производящие энергию внутри клетки. Митохондрия представляет собой продолговатую структуру с гладкой внешней поверхностью. Внутри митохондрии расположены извилистые складки, называемые кристы, которые увеличивают внутреннюю площадь поверхности
Эта площадь поверхности чрезвычайно важна, потому что именно она является основой для образования аденозинтрифосфата (АТФ) - основного источника энергии для клетки (см. "Митохондрия", 2003). Как эволюционная теория объясняет эту невероятную взаимозависимость органелл клетки? Как они "научились" взаимодействовать? Нельзя ответит на эти вопросы просто предположением о постепенных изменениях в течении времени.
Плазматическая мембрана, о которой я упоминал раньше, представляет собой систему безопасности клетки. Эта мембрана - хрупкий двойной слой липида, в которой каждый компонент является зеркальным отображением другого. Гидрофильные [притягивающие воду] части повёрнуты друг к другу, а гидрофобные [отталкивающие воду] части направленному наружу. Имея такое строение, клеточная мембрана может выполнять множество функций.
Эта клеточная мембрана чрезвычайно тонка, и все же, она может выполнять такие функции, как например, помогать нервным клеткам (через натриево-калиевые насосы), помогать в процессе дыхания (красные клетки крови должны удалять и поглощать определённые ионы для тканей организма, чтобы получать кислород и удалить углекислый газ).
Лизосомы
Одновременно со всем этим производством, непрерывно образуются побочные продукты и отходы. Лизосомы клетки – это органеллы, с помощью которых производятся и удаляются эти отходы и побочные продукты. В мембране лизосом тщательно расположены определенные ферменты, которые могут переваривать практически любые отходы. Интересно то, что лизосомы выполняют двойную функцию, переваривая также и пищу, которая поступает в клетку.
Дата: Воскресенье, 07.02.2010, 14:45 | Сообщение # 7
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25103
Статус: Убежал
Рекомендации О.П.Большаковой - посмотреть всем!
"В этом ролике говорится о синтезе нуклеиновых кислот и о том, как эти кислоты имеют возможность переносить-копировать инфу (о любых изменениях в организме). Для целителя важно понять основное. В РНК(рибонуклеиновых кислотах) АТФ - это та форма энергетического взаимодействия, с которой как раз работает целитель. Целителю нужно понять, как это происходит в организме на микроуровне клетки ДНК. Каким образом мы, воздействуя на АТФ частотами - получаем результат оздоровления организма, за счет притока чистой энергии, которой в восстановлении любого сбоя требуется необычайно много. Надо знать, что частотой мы работаем именно с АТФ (она заведует энергетикой в ДНК). Вот почему так быстро восстанавливается организм. Мы работаем на клеточном уровне в основе - основ организма."
Внутренняя жизнь клетки - "поэтический" фильм 3D-анимации, рассказывающий о различных биологических процессах в лейкоците, клетке человеческого тела.
Фильм создали Дэвид Болинский (иллюстратор Йельского университета), ведущий аниматор Джон Либлер и Майк Астрахан из XVIVO для факультета Молекулярной и клеточной биологии Гарвардского университета. 8,5 минут анимации заняли 14 месяцев работы. Впервые фильм был продемонстрирован в 2006 на ежегодной конференции SIGGRAPH в Бостоне.
Дата: Понедельник, 30.08.2010, 16:17 | Сообщение # 10
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25103
Статус: Убежал
Сознание и стволовые клетки.
Стволовые клетки являются той основой ("стволом"), из которой развивается "древо" всего организма. На самых ранних стадиях своего развития зародыш полностью состоит из стволовых клеток, затем начинаются этапы дифференцировки и из них образуются органы и ткани организма.
С возрастом количество стволовых клеток становится все меньше, и, соответственно, восстановительные возможности организма снижаются. Стволовые клетки в организме взрослого человека вырабатывает костный мозг. Это основной их источник, но далеко не единственный. Также стволовые клетки обнаружены и в жировой ткани, коже, мышцах, печени, легких, сетчатке глаза, практически во всех органах и тканях организма. Они обеспечивают восстановление поврежденных участков органов и тканей.
Поскольку эти клетки могут преобразовываться в клетки любых органов и тканей, они играют роль своего рода экстренной помощи. Если где-то в организме неполадка, стволовые клетки направляются туда и, преобразуясь в клетки поврежденного органа, способствуют восстановлению его функции.
И тем ни мение, возможности человека по регенерации сильно ограничены. Мы стареем и умираем. Почему с возрастом количество стволовых клеток уменьшаются?
Духовные причины этого факта однозначны - мы запрограммированы стареть и умирать. Кто и когда внес эти программы в наше сознание и организм? Развитие цивилизации определяется стереотипами. В том числе, религиозными. Стереотип о том, что мы смертны и вечная жизнь на Земле невозможна - это и есть программа саморазрушения.
Стволовые клетки – уникальные клетки, обладающие способностью к быстрому размножению и созреванию в клеточные элементы кроветворной, нервной и сердечно-сосудистой системы, эндокринных органов, костной, хрящевой и мышечной тканей.
Что нужно для того, чтобы в нашем организме их количество не уменьшалось, а, наоборот, увеличивалось? Ученые пока не могут ответить на этот вопрос. Эзотерика и нетрадиционная психология на это способна. Необходимо программировать вечную жизнь и стирать программу смерти на клеточном уровне.
Что значит - на клеточном уровне? Это довольно просто. Периодически переключать внимание с внешнего мира на внутренний, стараясь прочувствовать жизнь своих клеток. Вести разговор с маленькими жителями огромной страны под названием организм. Уговаривать их жить вечно, быть всегда здоровыми и молодыми.
Если молекула воды способна воспринимать Слово и изменять свою структуру, то живая клетка, состоящая из воды примерно на 70 %, тем более на это способна. Более того, она ждет любви человека и откликается на его любовь благодарностью и отменным здоровьем.
Значительный объем исследований стволовых клеток проведен биологами А. Фриденштейном и И. Чертковым в России, в 60–х годах прошлого века. Именно они открыли стволовые клетки в костном мозге, обладающие уникальной регенерационной способностью (способность к восстановлению). Однако оценить истинную значимость этого открытия человечество смогло только спустя почти полвека.
Более того, эта значимость невероятно вырастет в третьем тысячелетии с помощью психотехнологий, таких, как Окапи. Слово способно убить и исцелить. Оно способно увеличить продолжительность жизни и, более того, со временем сделать человека бессмертным.
Я могу добавить со всей убежденностью - когда медицинская наука соединится с психологией, наступит настоящий прорыв в медицине. Люди перестанут болеть, стареть и умирать.
Но нам ждать некогда. Мы хотим жить и быть здоровыми, не дожидаясь, пока светила медицины начнут использовать психологию. К тому же, их сдерживает огромная машина фармакологического бизнеса. Если все будут лечиться при помощи Слова, кто будет покупать таблетки? Поэтому на исследования и развитие методов лечения с помощью стволовых клеток существуют финансовые ограничения, и стоимость процедуры лечения стволовыми клетками очень высока и мало кому доступна.
Что же делать и как быть? Лечить себя самим. Вносить программу вечной жизни на клеточном уровне.
http://visualscience.ru/ на центральной странице расположена информация. "студия научной графики, анимации и моделирования. Мы занимаемся представлением наукоемкой информации для нужд компаний медицинского биотехнологического, фармацевтического"
Белки, регулирующие активность генов в клетке, всегда точно «знают», в какой момент и какой именно ген следует отключить – но откуда?
Живая клетка – система удивительно стройная и экономичная.
В каждый конкретный момент в ней активны лишь те гены, которые сейчас необходимы, остальные же остаются в «выключенном» состоянии.
Работа генома напоминает огромный симфонический оркестр, музыканты в котором вступают каждый в нужное время, а когда их партия закончена, опускают инструмент.
Такое «выключение» генов в клетках происходит за счет целого ряда систем и механизмов. Один из важнейших состоит в присоединении к соответствующим участкам ДНК небольших метильных групп.
Этот процесс метилирования проводят специальные белки, ДНК-метилтрансферазы, меняя пространственную структуру ДНК. Когда эти ферменты делают свою работу, словно дирижеры, метилированный ген перестает «считываться», на его основе не синтезируется матричная РНК, на основе которой не производится кодируемый геном белок.
Однако в связи с этим возникает уместный вопрос – по формулировке профессора Ингрид Груммт – «Одна из важнейших загадок состоит в том, откуда сами метилтрансферазы знают, к каким генам сейчас нужно присоединять метильные группы, чтобы их дезактивировать?» Именно ее команда, кажется, подошла к разгадке этой проблемы.
Исследователи сосредоточили свое внимание на работе тех областей ДНК, которые сами по себе не кодируют белки и, соответственно, не содержат генов. Эту часть генома по традиции называют «мусорной», хотя сегодня ученые все более убеждаются в том, что роль ее огромна – недаром у человека этот «мусор» охватывает до 95% генома.
Она, видимо, участвует в правильной упаковке хромосом, стимулирует изменчивость, а в некоторых случаях служит основой для синтеза различных некодирующих РНК (ncRNA). Сами по себе они, как ясно из названия, не содержат никаких инструкций для формирования белков – но выполняют целую кучу других полезных функций.
В частности, именно определенные виды ncRNA могут участвовать в регулировке генной активности, хотя эта функция их исследована лишь крайне поверхностно.
Так, Ингрид Груммт с соавторами провела следующий эксперимент. В клетку вносился один вид ncRNA – малая интерферирующая РНК (SiRNA), комплементарная определенному гену в ДНК клетки. Как следствие, SiRNA присоединялась к спирали ДНК, формируя своего рода «тройную спираль».
Этот необычный структурный элемент, как было показано учеными, распознавали метилтрансферазы, тут же включавшиеся в дело и выключавшие помеченный SiRNA ген. Осталось решить следующую загадку в цепочке – откуда сами РНК знают, какие гены и в какой момент нужно вывести из игры?..
Между прочим, метилирование ДНК может служить своего рода наследственностью, не связанной напрямую с генами – читайте об этом: «Схемы и гены». По пресс-релизу Deutsches Krebsforschungszentrum
Дата: Понедельник, 15.11.2010, 11:31 | Сообщение # 13
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25103
Статус: Убежал
ДНК –> РНК –> белок. Эта схема, которую вдалбливают нам еще со школы, может оказаться не так проста
Редактура генов: Широкой кистью
Странный и не до конца исследованный процесс редактирования РНК может оказаться куда более распространен, нежели можно было подумать.
К какой схеме мы привыкли? ДНК содержит четкие инструкции для синтеза РНК, а РНК обеспечивает синтез белков. Но на деле «промежуточное звено» в лице РНК иногда вмешивается в эту картину, изменяя первоначальное сообщение. Процесс этот называется редактированием РНК, в ходе которого определенные ферменты изменяют содержащуюся в РНК информацию, химически модифицируя отдельные ее основания. До сих пор считалось, что механизм этот не слишком распространен – однако новое исследование генетики человека показало, что модификации подвергается до 97% транскрибированной РНК. Результат этот настолько неожиданен, что некоторые ученые считают его ошибкой.
Феномен редактирования РНК показан у целого ряда высших организмов. Ученые полагают, что он позволяет расширить набор различных белковых «продуктов», которые можно получить из одного определенного гена. Доказано, что редактирование РНК играет важную роль в метаболизме растений и работе мозга у мышей, а нарушение этого процесса у людей как-то связано с рядом болезней, в том числе неврологическими расстройствами и эпилепсией.
С другой стороны, множество деталей самого процесса и роли его продуктов остаются неисследованными – прежде всего, из-за огромной технической сложности проведения необходимого для этого масштабного секвенирования ДНК и РНК из одного определенного организма.
Американская исследовательница Миньяо Ли с коллегами решили провести работу следующим образом. Они отобрали 27 человек, геном которых полностью расшифровывался ранее, в рамках проекта 1000 Genomes. У этих людей были получены пробы живых клеток и секвенированы содержащиеся в них РНК. А затем последовательности РНК сравнивались с последовательностями ДНК – и разница оказалась поразительной.
Всего было замечено более 102 тыс. случаев, которые можно отнести к редактированию РНК. Порядка 97% молекул РНК, синтезированных от каждого конкретного гена, подвергается впоследствии подобной обработке. И если львиное число до сих пор изученных примеров редактирования РНК относилось к двум специфическим видам химической модификации (превращению аденозина в инозин и цитидина в уридин), множество показанных на этот раз случаев вообще ранее не были описаны.
Авторы работы подчеркивают, что дальнейшая судьба «обработанных» таким образом молекул РНК по-прежнему остается неизвестной. То ли они все-таки используются для белкового синтеза, то ли вовсе деградируют и распадаются.
Чтобы понять неожиданность этих результатов, достаточно послушать других специалистов, которые высказывают серьезные сомнения в их достоверности. Так, Эммануил Дермицакис, участвовавший в работе проекта 1000 Genomes, вообще замечает, что их работа не проводилась с той точностью, которая необходима для «точечных» сравнений, проведенных Миньяо Ли и ее коллегами. Другие ученые говорят, что несовпадение последовательностей РНК и ДНК может быть связано совсем не с биологическими причинами, а с методом, использованным для их установления. Тем временем Ли и ее группа активно работают над расширением и уточнением полученных данных – уж слишком они интригуют.
Читайте также о том, как живые клетки «чинят» собственный геном после повреждений: «Ремонтный цех для генов». По сообщению Nature News
Синтетический «генетический переключатель» может найти массу применений – например, чтобы приказать больным клеткам закончить жизнь самоубийством, или стать подверженными воздействию определенных лекарств
Клетка под контролем: Генетическое командование
Искусственный ДНК-«переключатель» способен контролировать поведение клетки, заставив ее выполнять наши команды, включая самую простую: «Умри».
Подобную программируемую ДНК-«микросхему» предложили американские генетики. По их словам, она способна «подключаться» к геному клетки и заставлять ее определенным образом реагировать на заранее заданный сигнал. Скажем, человеческая клетка может становиться подверженной действию антивирусного препарата, если она начинает производить определенный белок, характерный для раковой клетки. Или клетка растения при недостаче определенных питательных веществ может включать определенные защитные механизмы. Или стволовая клетка, оказавшись в организме, включать превращение в заранее заданный тип зрелой клетки.
«Сама идея состоит в том, чтобы получить возможность контролировать поведение клетки и ее ответ на появление белка – в принципе, любого заранее заданного белка», - говорит одна из авторов работы Кристина Смолки. Чтобы добиться этого, ученым необходимо было найти способ «внедриться» в биохимические регуляторные пути клетки. Именно для этого они синтезировали определенную последовательность ДНК, которая, будучи внесенной в клетку, ее собственными механизмами превращалась в РНК, из которой, в свою очередь, белок начинал вырабатываться лишь в присутствии (или отсутствии) в клетке определенного, заранее заданного учеными другого белка.
К примеру, была создана ДНК-последовательность, несущая ген фермента, делающего клетку чувствительной к антивирусному препарату ганцикловиру. При этом в последовательность был встроен стоп-кодон, блокирующий производство этого фермента из мРНК. Но помимо стоп-кодона последовательность несла РНК-аптамер, фрагмент, избирательно связывающийся с белком бета-катенином, который гиперактивно синтезируется в клетках некоторых опухолей. Когда аптамер связывается с катенином, исходная мРНК подвергается сплайсингу, и из нее вырезается стоп-сигнал – нужный белок начинает производиться, и клетка становится подверженной воздействию ганцикловира. Все это было подтверждено экспериментально: человеческая клетка, в обычном состоянии невосприимчивая к этому противовирусному средству, погибала, если в нее была введена эта искусственная последовательность и стимулировано «перепроизводство» катенина.
Теоретически, этот подход не имеет особенных ограничений: исходная последовательность может нести любой ген; аптамер может связываться с любым белком, а «настроив» эту схему, можно добиться, чтобы она начинала работать не только в присутствии, но и в отсутствии сигнального белка. Включив в нее несколько аптамеров, можно заставлять ее срабатывать на ту или иную сложную комбинацию белков. Словом, удивительно гибкий и многообещающий метод.
Дата: Понедельник, 13.12.2010, 18:15 | Сообщение # 15
МАГ
Группа: Админы
Сообщений: 25103
Статус: Убежал
Почему мы не понимаем живую клетку, или Мифы молекулярной биологии
Думаю, некоторым будет интересно почитать статью о молекулярной биологии и некоторые интересные замечания о мире клетки.
Л. Б. Марголис, доктор биологических наук Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова: Статья, а, точнее, рецензия, предлагаемая вашему вниманию, примечательна тем, что заставляет заново продумать и осознать физический смысл, казалось бы, самых очевидных понятий и явлений: концентрация, рН, химическое равновесие, масштабные эффекты и т.п. Это оправдывает многие явные заблуждения автора, – например, гормоны не проникают в клетку, а связываются рецепторами на ее внешней поверхности. Альбрехт-Бюлер – не первый ученый, скептически оценивающий возможности молекулярной биологии. Достаточно вспомнить «Амфисбену» Чаргаффа. В действительности, молекулярная и клеточная биологии вовсе не противоречат, а взаимно дополняют друг друга. С известным приближением можно сказать, что первая изучает информационное содержание жизни, тогда как вторая – способы и формы реализации этой информации. Так что, если они и конкурируют, то разве что за правительственные ассигнования…
В свое время Шредингер определил живую материю как «апериодический кристалл», подчеркивая, что предельная упорядоченность соединена в ней с поразительной неоднородностью. Привлекая к этой особенности внимание читателей, автор безусловно прав… Действительно, традиционные подходы кинетики, электрохимии, теории растворов и т.д. пасуют перед столь сложными системами, причем ситуация осложняется их микроскопическими размерами, выводящими за пределы аналогий с макроскопическими объектами. Например, по своим линейным размерам клетки сравнимы с двойным слоем на границах электролитов или неперемешиваемым слоем Прандтля. Даже сейчас, спустя десятилетие после публикации эссе Альбрехт-Бюлера и статьи Марголиса, наука лишь подбирается к адекватному описанию динамики внутриклеточных процессов. VIVOS VOCO!
Никто не пророк в своем отечестве. Даже если это отечество США. Гюнтер Альбрехт-Бюлер – выдающийся биолог из Северо-Западного университета Чикаго известен не слишком многим специалистам по клеточной биологии. В свое время он выполнил ряд важных работ по движению клеток в культуре, роли цитоскелета в определении формы клеток, движению ядер. Пожалуй, широкий круг исследователей знаком лишь с его статьей о маркировании треков клеток с помощью частиц коллоидного золота.
В последнее время наряду с публикацией конкретных и по-прежнему очень интересных экспериментальных работ Альбрехт-Бюлер (кстати, физик по образованию) много размышляет об общих вопросах клеточной биологии. Его последнюю публикацию в защиту «немолекулярной» клеточной биологии следует прочесть не только тем, кто так или иначе занимается изучением клетки – цитологам, биохимикам, биофизикам, молекулярным биологам, но и вообще всем, кто интересуется биологией. И хотя статья опубликована не в самом читаемом издании, я не сомневаюсь, что со временем она станет классической. Работа эта выросла из размышлений автора о том, сможем ли мы понять живую клетку на молекулярном уровне.
Многие из нас отдают себе отчет в том, насколько мало мы понимаем, как работает клетка. И это несмотря на многолетние усилия множества лабораторий! Можно привести немало примеров, когда талантливые люди, много успевшие в физике, химии, математике или даже в других разделах биологии, не добиваются существенных успехов, переключившись на проблемы биологии клетки. По-видимому, клеточная биология – наука следующего порядка сложности по сравнению с «элементарными» физикой, химией или математикой.
Последние годы мы все больше уповаем на успехи молекулярной биологии, объяснившей нам многое в функционировании клеточного генома. А может ли эта наука объяснить клетку в целом? Отрицательный ответ на этот вопрос содержится в заголовке статьи Альбрехт-Бюлера. Но в действительности она шире своего названия. В ней показаны не только бесперспективность «молекулярного» анализа общих клеточных процессов, но и неадекватность наших биохимических представлений. Причина – в особенностях биологических законов. Хотя эти законы не противоречат физическим, но они из них и не следуют.
Первое, что, по мысли Альбрехт-Бюлера, следует понять клеточным биологам – это отличие мира клетки от окружающего нас макроскопического мира. В какой-то степени его так же невозможно вообразить, как мир элементарных частиц. Начнем с того, что внутриклеточная среда не похожа на водные растворы реакционноспособных соединений, про которые и написаны все учебники биохимии.
В качестве популярной иллюстрации того, как мир клетки отличен от нашего, Альбрехт-Бюлер предлагает рассмотреть бутылку вина высотой 28 см с диаметром горлышка 2 см. Если ее размеры уменьшить всего в 10 раз, вино не будет выливаться даже из перевернутой бутылки: мениск почти не изменит своей формы. Вино будет вести себя, как гель. Причина этого проста: диаметр горлышка уменьшился в 10 раз, во столько же и поверхностное натяжение, а масса вина примерно в 103 раз. Такая масса уже не может преодолеть поверхностное натяжение на границе раздела жидкость – воздух.
В нормальной клетке, как и в вине, примерно 85% воды, но размер средней клетки меньше бутылки в 28 тыс. раз. Другими словами, ее масса меньше массы бутылки вина примерно в 280003 ~ 2х1013 раз, а поверхностное натяжение – всего в 2,8х104 т.е. сила тяжести в клетках не играет заметной роли. Иерархия сил в клетках совсем иная, чем в нашем мире. Для клетки большее значение имеет вязкое трение, броуновское движение, электростатические силы. При столь значительных различиях между массой и поверхностным натяжением капля воды приобрела бы форму идеального шара. У большинства же клеток, напротив, поверхность сильно деформирована, имеются выросты, ворсинки и т. п. Дело в том, что цитоплазма клетки не просто гелеобразна, но высоко структурирована. Она вся пронизана нитями цитоскелета, разделена мембранами. Инженерные задачи, которые решает клетка, не похожи на решаемые инженерами.
Со спецификой внутриклеточной среды связаны и трудности молекулярного объяснения клеточных функций. Действительно, взаимодействующие молекулы в клетке не плавают свободно, как в пробирке с водным раствором, а в основном иммобилизованы на полимерных структурах цитоскелета или мембранах. Реакции проходят почти как в твердом теле. Из-за этого химия клетки весьма далека от излагаемой в университетских курсах. Скорее, внутриклеточные реакции более адекватно может описывать химия иммобилизованных ферментов. (Между прочим, сильная школа химиков этого направления существует у нас в стране.)
Кстати, из приведенных рассуждений понятно, почему сравнительно успешно развивается, например, наука о клеточных мембранах. С самого начала их изучения было ясно, что в силу свойств фосфолипидов, которые образуют слои и мицеллы, обычная «водная» химия к ним не применима, так что пришлось создавать другую – «гидрофобную». А в более старых разделах, скажем в проблеме внутриклеточного транспорта, прогресс крайне ограничен, возможно, именно потому, что мы все еще представляем этот процесс как перенос комплексов молекул через водную среду, которой на самом деле в клетке по существу нет.
Вообще, в своей работе Альбрехт-Бюлер много внимания уделяет структурированности цитоплазмы. Упор в основном делается на линейные структуры: хромосомы, микротрубочки, микрофиламенты. Автор предполагает, что вдоль таких структур могут передаваться сигналы за счет локальной ассоциации и диссоциации молекул вдоль структуры. Он считает, что вдоль ДНК движутся «пузыри» – либо расплетенные гиразой нити двухцепочечной ДНК, либо просто возникающие из-за температурных флуктуаций. Вполне вероятно, что природа могла использовать такой механизм для передачи сигнала.
Почему-то Альбрехт-Бюлер совсем не рассматривает в том же аспекте мембраны. Ведь вдоль них тоже способны распространяться различные сигналы. Мембраны могут регулировать и тип химических превращений: благодаря им в цитоплазме, возможно, создаются структурированные и неструктурированные области. В последних все же может работать и более знакомая нам «водная» биохимия, тогда как в первых – только химия иммобилизованных молекул.
Трудно представимым для нашего воображения делает клетку и ее близость к квантово-механическому миру. Размер молекул в клетках как раз таков, что они находятся на границе между детерминистским миром классической механики и недетерминистским квантовой. Скажем, ДНК хромосом можно взвесить и одновременно определить ее положение и скорость при митозе. Но сама структура двойной спирали поддерживается водородными связями, подчиняющимися законам квантовой механики.
Прочти!1. Все используемые аудиовизуальные и текстовые материалы, ссылки на которые размещены на блоге, являются собственностью их изготовителя (владельца прав) и охраняются Законом РФ "Об авторском праве и смежных правах", а также международными правовыми конвенциями. 2. Материалы берутся из открытых источников и предоставляются только для ознакомительного домашнего просмотра. 3. Ресурс не распространяет и не хранит электронные версии материалов. Коммерческое использование возможно после получения согласия правообладателя. 4.Авторам! Если Вы являетесь обладателем авторских прав на материал и против его использования на блоге, пожалуйста, свяжитесь с нами
