МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МАШИНЫ ВНУТРИ ВАШЕГО ТЕЛА
Это молекулярные машины внутри вашего тела, которые делают возможным деление клеток.
Каждый день у взрослого человека умирает примерно 50-70 миллиардов клеток. Они могут быть повреждены, подвергнуты стрессу или просто стары — это нормально, на самом деле это называется запрограммированной гибелью клеток.
Чтобы компенсировать эту потерю, прямо сейчас внутри вашего тела миллиарды клеток делятся, создавая новые клетки.
А клеточное деление, также называемое митозом, требует армии крошечных молекулярных машин. ДНК — хорошее место для начала — молекула двойной спирали, о которой мы всегда говорим.
Это научно точное описание ДНК. Если вы раскрутите две нити, вы увидите, что каждая из них имеет сахарофосфатный остов, соединенный с последовательностью пар оснований нуклеиновой кислоты, известной буквами A, T, G и C.
Теперь нити идут в противоположных направлениях, что важно, когда вы копируете ДНК. Копирование ДНК — один из первых шагов клеточного деления. Здесь две нити ДНК раскручиваются и разделяются крошечной синей молекулярной машиной, называемой геликазой.
Он буквально вращается так же быстро, как реактивный двигатель! Цепь ДНК справа имеет свою комплементарную цепь, собранную непрерывно, но другая цепь более сложна, потому что она идет в противоположном направлении.
Таким образом, он должен быть собран в петлю с дополнительной нитью, собранной в обратном порядке, секция за секцией. В конце этого процесса у вас есть две идентичные молекулы ДНК, каждая длиной в несколько сантиметров, но шириной всего пару нанометров.
Чтобы ДНК не превратилась в запутанный беспорядок, она оборачивается вокруг белков, называемых гистонами, образуя нуклеосому.
Эти нуклеосомы связаны вместе в волокно, известное как хроматин, которое далее закручивается и скручивается, образуя хромосому, одну из самых больших молекулярных структур в вашем теле.
Вы действительно можете увидеть хромосомы под микроскопом в делящихся клетках — только тогда они приобретают характерную для них форму.
Процесс деления клетки у млекопитающих занимает около часа. Это кадры из таймлапса. Вы можете видеть, как хромосомы выстраиваются на экваторе клетки. Когда все в порядке, они разделяются на две новые дочерние клетки, каждая из которых содержит идентичную копию ДНК.
Как бы просто это ни выглядело, этот процесс невероятно сложен и требует еще более увлекательных молекулярных машин для его выполнения. Давайте рассмотрим одну хромосому. Одна хромосома состоит из двух колбасообразных хроматид, содержащих идентичные копии ДНК, сделанные ранее. Каждая хроматида прикреплена к волокнам микротрубочек, которые направляют их и помогают выровнять их в правильном положении. Микротрубочки соединены с хроматидой у кинетохоры, здесь окрашены в красный цвет.
Кинетохора состоит из сотен белков, работающих вместе для достижения множества целей — это один из самых сложных молекулярных механизмов внутри вашего тела. Кинетохора играет центральную роль в успешном разделении хроматид. Он создает динамическую связь между хромосомой и микротрубочками. По причине, которую до сих пор никто не смог понять, микротрубочки постоянно строятся на одном конце и разрушаются на другом.
В то время как хромосома все еще готовится, кинетохора посылает химический стоп-сигнал остальной части клетки, показанный здесь красными молекулами, в основном говоря, что эта хромосома еще не готова к делению.
Кинетохора также механически ощущает напряжение. Когда натяжение правильное, а положение и прикрепление правильные, все белки готовы, как показано здесь, они становятся зелеными.
В этот момент система трансляции стоп-сигналов не выключается. Вместо этого он буквально уносится от кинетохоры вниз по микротрубочкам с помощью динеинового мотора. Это действительно то, на что это похоже. У него длинные «ноги», поэтому он может избегать препятствий и перешагивать через кинезины, молекулярные моторы, движущиеся в другом направлении.