سيل مشينون

2016 ۾، ڪيمسٽري ۾ نوبل انعام هڪ شاندار ڪاميابيءَ لاءِ ڏنو ويو - ماليڪيولز جو ٺهڪندڙ جيڪو ميڪيڪل ڊوائيسز طور ڪم ڪري ٿو. بهرحال، اهو نه ٿو چئي سگهجي ته ننڍڙي مشين ٺاهڻ جو خيال هڪ اصل انساني خيال آهي. ۽ هن ڀيري فطرت پهرين هئي.

انعام يافته ماليڪيولر مشينون (انهن بابت وڌيڪ مضمون ۾ ايم ٽي جي جنوري جي شماري ۾) هڪ نئين ٽيڪنالاجي ڏانهن پهريون قدم آهي جيڪو جلد ئي اسان جي زندگين کي تبديل ڪري سگهي ٿو. پر سڀني جاندارن جا جسم نانوسڪيل ميڪانيزم سان ڀريل آهن جيڪي سيلز کي موثر طريقي سان ڪم ڪن ٿا.

وچ ۾…

... سيلن ۾ هڪ نيوڪليس هوندو آهي، ۽ جينياتي معلومات ان ۾ ذخيرو ٿيل آهي (بيڪٽيريا کي الڳ نيوڪليس نه آهي). ڊي اين اي ماليڪيول بذات خود حيرت انگيز آهي - اهو 6 بلين کان وڌيڪ عنصرن تي مشتمل آهي (نيوڪليوٽائڊس: نائٽروجنيس بيس + ڊي آڪسائيربوز شگر + فاسفورڪ ايسڊ ريزيڊيو)، جنهن جي مجموعي ڊيگهه اٽڪل 2 ميٽر آهي. ۽ اسان ان سلسلي ۾ چيمپيئن نه آهيون، ڇاڪاڻ ته اهڙا جاندار آهن جن جي ڊي اين سئو اربين نيوڪليوٽائڊس تي مشتمل آهي. اهڙي وڏي ماليڪيول کي نيوڪلئس ۾ ويهڻ لاءِ، ننگي اک کان پوشيده، ڊي اين اي اسٽرينڊز کي گڏ ڪري هيلڪس (ڊبل هيلڪس) ۾ موڙيو ويندو آهي ۽ خاص پروٽين جي چوڌاري ويڙهيل هوندو آهي جنهن کي هسٽون سڏيو ويندو آهي. سيل وٽ هن ڊيٽابيس سان ڪم ڪرڻ لاءِ مشينن جو هڪ خاص سيٽ آهي.

توهان کي لازمي طور تي ڊي اين اي ۾ موجود معلومات کي استعمال ڪرڻ گهرجي: اهي ترتيبون پڙهو جيڪي توهان کي هن وقت گهربل پروٽينن لاءِ ڪوڊ (ٽرانسڪرپشن) ۽ سيل کي ورهائڻ لاءِ وقت بوقت پوري ڊيٽابيس کي نقل ڪريو (نقل). انهن مرحلن مان هر هڪ شامل آهي نيوڪليوٽائڊس جي هيلڪس کي ختم ڪرڻ. هن سرگرمي لاء، هيليڪس اينزيم استعمال ڪيو ويندو آهي، جيڪو هڪ سرپل ۾ هلندو آهي ۽ - هڪ پچر وانگر - ان کي جدا جدا موضوعن ۾ ورهائي ٿو (اهو سڀ ڪجهه روشني وانگر آهي). اينزيم ڪم ڪري ٿو انرجي جي نتيجي ۾ جاري ڪيل توانائي جي نتيجي ۾ سيل جي آفاقي توانائي جي ڪيريئر - اي ٽي پي (ايڊينوسين ٽرافيفاسفيٽ).

ATP ماليڪيول جو ماڊل. فاسفٽ جي رهجي وڃڻ (کاٻي) جي منسلڪ ۽ الڳ ٿيڻ سيلولر ڪيميائي رد عمل ۾ توانائي جي بدلي فراهم ڪري ٿي.

ھاڻي توھان شروع ڪري سگھوٿا نقل ڪرڻ واري زنجير جي ٽڪرن کي، جيڪو RNA پوليميرس ڪري ٿو، جيڪو ATP ۾ موجود توانائيءَ سان پڻ ھلندو آھي. انزائيم ڊي اين اي اسٽرينڊ سان گڏ ھلندو آھي ۽ آر اين اي جو ھڪڙو علائقو ٺاھي ٿو (جنھن ۾ شگر، ڊي آڪسائيربوز جي بدران رائبوز شامل آھي)، اھو نمونو آھي جنھن تي پروٽين ٺھيل آھن. نتيجي طور، ڊي اين اي محفوظ ٿي ويندو آهي (مسلسل ڦاٽڻ ۽ ٽڪڙن کي پڙهڻ کان پاسو ڪرڻ)، ۽ ان کان علاوه، پروٽين سڄي سيل ۾ ٺاهي سگھجن ٿيون، نه رڳو نيوڪيوس ۾.

ڊي اين اي پوليمريس طرفان تقريبن غلطي کان پاڪ ڪاپي مهيا ڪئي وئي آهي، جيڪا ساڳي طرح آر اين اي پوليمريز سان ڪم ڪري ٿي. انزايم ڌاڳي سان گڏ هلندي آهي ۽ پنهنجي هم منصب کي ٺاهيندي آهي. جڏهن هن اينزيم جو هڪ ٻيو ماليڪيول ٻئي اسٽينڊ سان گڏ هلي ٿو ته نتيجو ڊي اين اي جا ٻه مڪمل اسٽرينڊ آهن. اينزيم کي ڪجهه "مددگارن" جي ضرورت آهي ڪاپي ڪرڻ شروع ڪرڻ، ٽڪرن کي گڏ ڪرڻ، ۽ غير ضروري مسلسل نشانن کي هٽائڻ لاء. بهرحال، ڊي اين اي پوليميرس ۾ هڪ "پيداوار خرابي" آهي. اهو صرف هڪ طرف منتقل ڪري سگهي ٿو. نقل جي ضرورت آهي هڪ نام نهاد اسٽارٽر ٺاهڻ جي، جنهن مان اصل ڪاپي شروع ٿئي ٿي. هڪ دفعو مڪمل ٿيڻ بعد، پرائمر هٽايا ويندا آهن ۽، ڇاڪاڻ ته پوليميرس جو ڪو به بيڪ اپ ناهي، اهو هر ڊي اين اي ڪاپي سان ننڍو ٿيندو. ٿريڊ جي پڇاڙيءَ ۾ حفاظتي ٽڪرا آهن جن کي ٽيلوميرس سڏيو ويندو آهي جيڪي ڪنهن به پروٽين لاءِ ڪوڊ نه ڪندا آهن. انهن جي واپرائڻ کان پوءِ (انسانن ۾، اٽڪل 50 ورهاڱي کان پوءِ)، ڪروموزوم پاڻ ۾ جڙيل رهن ٿا ۽ غلطين سان پڙهيا وڃن ٿا، جنهن جي ڪري سيل جي موت ٿئي ٿي يا ان جي ڦيرڦار کي ڪينسر ۾ تبديل ڪري ٿي. اهڙيء طرح، اسان جي زندگي جو وقت ٽيلوميرڪ ڪلاڪ طرفان ماپي ويندي آهي.

ڪاپي ڊي اين اي کي گڏ ڪرڻ لاء ڪيترن ئي اينزيميمس جي ضرورت آهي.

ڊي اين اي جي ماپ جو ماليڪيول مستقل نقصان کان گذري ٿو. انزايمز جو هڪ ٻيو گروپ، خاص مشينن جي طور تي پڻ ڪم ڪري ٿو، مسئلا حل ڪرڻ سان معاملو ڪري ٿو. انهن جي ڪردار جي وضاحت کي 2015 جي ڪيمسٽري انعام سان نوازيو ويو (وڌيڪ معلومات لاءِ جنوري 2016 آرٽيڪل ڏسو).

اندر…

... سيلن ۾ هڪ cytoplasm آهي - اجزاء جو هڪ معطل جيڪو انهن کي مختلف اهم ڪمن سان ڀري ٿو. سڄو cytoplasm پروٽين جي جوڙجڪ جي هڪ نيٽ ورڪ سان ڍڪيل آهي جيڪو cytoskeleton ٺاهيندو آهي. ٺيڪيدار مائڪرو فائيبر سيل کي ان جي شڪل کي تبديل ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿو، ان کي ان جي اندروني عضون کي گھمڻ ۽ منتقل ڪرڻ جي اجازت ڏئي ٿو. cytoskeleton ۾ پڻ microtubules شامل آهن، يعني. پروٽين مان ٺهيل ٽيوب. اهي ڪافي سخت عنصر آهن (هڪ سوراخ واري ٽيوب هميشه هڪ ئي قطر جي هڪ راڊ کان وڌيڪ سخت هوندي آهي) جيڪي هڪ سيل ٺاهيندا آهن، ۽ ڪجهه تمام غير معمولي ماليڪيولر مشينون انهن سان گڏ هلن ٿيون - هلندڙ پروٽين (لفظي طور تي!).

Microtubules ۾ اليڪٽريڪل چارج ٿيل سر آهن. پروٽينن کي ڊائنين سڏيو ويندو آهي، جيڪي منفي ٽڪرا ڏانهن هلندا آهن، جڏهن ته ڪائنينس مخالف طرف ڏانهن هلندا آهن. ATP جي خراب ٿيڻ کان خارج ٿيندڙ توانائي جي مهرباني، هلڻ واري پروٽين جي شڪل (جنهن کي موٽر يا ٽرانسپورٽ پروٽين جي نالي سان پڻ سڃاتو وڃي ٿو) چڪر ۾ تبديل ٿي وڃي ٿي، انهن کي مائڪروٽيوبولس جي مٿاڇري تي بتھ وانگر هلڻ جي اجازت ڏئي ٿي. ماليڪيول هڪ پروٽين ”ٿريڊ“ سان ليس هوندا آهن، جنهن جي پڇاڙيءَ تائين ڪو ٻيو وڏو ماليڪيول يا فضول شين سان ڀريل هڪ بلبل چپڪي سگهي ٿو. اهو سڀ ڪجهه هڪ روبوٽ وانگر آهي، جيڪو، ٻرندي، هڪ تار ذريعي هڪ بالون کي ڇڪيندو آهي. رولنگ پروٽين ضروري مواد کي سيل ۾ صحيح هنڌن تي منتقل ڪري ٿو ۽ ان جي اندروني حصن کي منتقل ڪري ٿو.

سيل ۾ لڳ ڀڳ سڀئي رد عمل اينزائمز ذريعي ڪنٽرول ڪيا ويندا آهن، جنهن کان سواءِ اهي تبديليون تقريبن ڪڏهن به نه ٿينديون. اينزايمز ڪيٽالسٽ آهن جيڪي هڪ ڪم ڪرڻ لاءِ خاص مشينن وانگر ڪم ڪن ٿيون (اڪثر ڪري اهي صرف هڪ خاص ردعمل کي تيز ڪن ٿا). اهي تبديليءَ جي ذيلي ذخيري کي پڪڙيندا آهن، انهن کي هڪ ٻئي سان مناسب ترتيب ڏيندا آهن، ۽ عمل جي پڄاڻيءَ کان پوءِ اهي پروڊڪٽس کي آزاد ڪندا آهن ۽ ٻيهر ڪم ڪرڻ شروع ڪندا آهن. هڪ صنعتي روبوٽ سان لاڳيتو بار بار ڪارناما انجام ڏيڻ بلڪل صحيح آهي.

intracellular انرجي ڪيريئر جا ماليڪيول ڪيميائي رد عمل جي هڪ سلسلي جي پيداوار جي طور تي ٺهيل آهن. بهرحال، ATP جو بنيادي ذريعو سيل جي سڀ کان وڌيڪ پيچيده ميڪانيزم جو ڪم آهي - ATP synthase. هن اينزيم جي ماليڪيولن جو سڀ کان وڏو تعداد mitochondria ۾ واقع آهي، جيڪو سيلولر "پاور پلانٽس" طور ڪم ڪري ٿو.

ATP synthase - مٿي: مقرر حصو

جھلي ۾، ڊرائيو شافٽ، ذميوار ٽڪرا

ATP synthesis لاء

حياتياتي آڪسائيڊشن جي عمل ۾، هائيڊروجن آئنز مائيٽوڪونڊريا جي انفرادي حصن جي اندران ٻاهران منتقل ڪيا ويندا آهن، جيڪي انهن جي گريجوئيٽ (سنسنٽريشن فرق) ٺاهيندا آهن مائيٽوڪونڊريل جھلي جي ٻنهي پاسن تي. اها صورتحال غير مستحڪم آهي ۽ هڪجهڙائي لاءِ ڪنسنٽريشن لاءِ هڪ قدرتي رجحان آهي، جنهن جو فائدو ATP synthase وٺندو آهي. اينزيم ڪيترن ئي حرڪت ۽ مقرر حصن تي مشتمل آهي. جھلي ۾ چينلن سان گڏ ھڪڙو ٽڪرو ٺھيل آھي، جنھن ذريعي ماحول مان ھائڊروجن آئنز مائيٽوڪونڊريا ۾ داخل ٿي سگھن ٿا. انهن جي حرڪت جي ڪري ساختي تبديليون اينزيم جي ٻئي حصي کي گھمائي ٿو - هڪ ڊگهو عنصر جيڪو ڊرائيو شافٽ طور ڪم ڪري ٿو. راڊ جي ٻئي پڇاڙيءَ ۾، مائيٽوڪونڊرين اندر، سسٽم جو ٻيو ٽڪرو ان سان جڙيل آهي. شافٽ جي گردش اندروني ٽڪرا جي گردش جو سبب بنائي ٿي، جنهن ۾، ان جي ڪجهه پوزيشن ۾، ATP-بنائڻ واري رد عمل جا ذيلي ذخيرا ڳنڍيل آهن، ۽ پوء، روٽر جي ٻين پوزيشن ۾، هڪ تيار ٿيل اعلي توانائي جو مرڪب. . جاري ڪيو ويو.

۽ هن وقت انساني ٽيڪنالاجي جي دنيا ۾ هڪ قياس ڳولڻ ڏکيو ناهي. صرف هڪ بجلي جنريٽر. هائيڊروجن آئنز جي وهڪري عناصرن کي موليڪيولر موٽر جي اندر حرڪت ۾ آڻيندي جھلي ۾ متحرڪ ٿي وڃي ٿي، جيئن پاڻيءَ جي وانپ جي وهڪري ذريعي هلندڙ ٽربائن جا بليڊ. شافٽ ڊرائيو کي حقيقي ATP نسل سسٽم ڏانهن منتقل ڪري ٿو. اڪثر اينزيمز وانگر، سنٿيس پڻ ٻئي طرف ڪم ڪري سگھن ٿا ۽ اي ٽي پي کي ٽوڙي سگھي ٿو. اهو عمل هڪ اندروني موٽر کي حرڪت ۾ آڻي ٿو جيڪو شافٽ ذريعي جھلي جي ٽڪرن جي حرڪت واري حصن کي هلائي ٿو. اهو، موڙ ۾، mitochondria مان هائيڊروجن آئن جي پمپنگ جي ڪري ٿي. تنهن ڪري، پمپ برقي طور تي هلندڙ آهي. فطرت جو ماليڪيولر معجزو.

سرحد تي…

... سيل ۽ ماحول جي وچ ۾ هڪ سيل جھلي آهي جيڪا اندروني ترتيب کي خارجي دنيا جي افراتفري کان جدا ڪري ٿي. اهو ماليڪيولن جي ٻٽي پرت تي مشتمل آهي، جنهن ۾ هائيڊروفيلڪ ("پاڻيءَ سان پيار ڪندڙ") حصا ٻاهران ۽ هائيڊروفوبڪ ("پاڻيءَ کان بچڻ") حصا هڪ ٻئي ڏانهن آهن. جھلي ۾ ڪيترائي پروٽين انوول پڻ شامل آھن. جسم کي ماحول سان رابطي ۾ اچڻو پوندو: مواد کي جذب ڪرڻ جي ضرورت آهي ۽ فضول ڇڏڻ. ڪي ڪيميائي مرڪب جيڪي ننڍڙا ماليڪيول آهن (مثال طور پاڻي) ڪنسنٽريشن گرڊيئينٽ جي مطابق ٻنهي طرفن کان جھلي مان گذري سگهن ٿا. ٻين جي ڦهلائڻ ڏکيو آهي، ۽ سيل پاڻ انهن جي جذب کي منظم ڪري ٿو. وڌيڪ، سيلولر مشينون ٽرانسميشن لاء استعمال ڪيا ويا آهن - ڪنويئرز ۽ آئن چينلز.

ڪنويئر هڪ آئن يا ماليڪيول کي ڳنڍي ٿو ۽ پوءِ ان سان گڏ جھلي جي ٻئي پاسي (جڏهن جھلي پاڻ ننڍي هوندي آهي) يا - جڏهن اهو پوري جھلي مان گذري ٿو - گڏ ٿيل ذري کي منتقل ڪري ٿو ۽ ان کي ٻئي آخر ۾ ڇڏي ٿو. يقينن، ڪنويئرز ٻنهي طريقن سان ڪم ڪن ٿا ۽ تمام گهڻو "فني" آهن - اهي اڪثر ڪري صرف هڪ قسم جي مواد کي ٽرانسپورٽ ڪندا آهن. آئن چينلز هڪ ساڳيو ڪم ڪندڙ اثر ڏيکاري ٿو، پر هڪ مختلف ميکانيزم. انهن کي فلٽر سان ڀيٽ ڪري سگهجي ٿو. آئن چينلز ذريعي ٽرانسپورٽ عام طور تي ڪنسنٽريشن گريڊيئنٽ جي پيروي ڪندي آهي (وڌيڪ کان گهٽ آئن ڪنسنٽريشن جيستائين اهي سطح بند نه ٿين). ٻئي طرف، intracellular ميڪانيزم کي ضابطو رکي ٿو کولڻ ۽ بند ڪرڻ واري رستن کي. آئن چينلز پڻ ذرڙن جي ذريعي گذرڻ لاءِ اعليٰ چونڊ جي نمائش ڪن ٿا.

آئن چينل (بائیں) ۽ پائپ لائنون آپريشن ۾

بيڪٽيريا flagellum هڪ حقيقي ڊرائيونگ ميڪانيزم آهي

سيل جھلي ۾ هڪ ٻيو دلچسپ ماليڪيولر مشين آهي - فليگيلم ڊرائيو، جيڪو بيڪٽيريا جي فعال حرڪت کي يقيني بڻائي ٿو. هي هڪ پروٽين انجڻ آهي جنهن ۾ ٻه حصا آهن: هڪ مقرر حصو (اسٽيٽر) ۽ هڪ گھمڻ وارو حصو (روٽر). حرڪت سيل ۾ جھلي کان هائڊروجن آئنز جي وهڪري جي ڪري ٿي. اهي اسٽيٽر ۾ چينل داخل ڪن ٿا ۽ وڌيڪ پري واري حصي ۾، جيڪو روٽر ۾ واقع آهي. سيل جي اندر وڃڻ لاء، هائڊروجن آئنز کي چينل جي ايندڙ حصي ڏانهن رستو ڳولڻ گهرجي، جيڪو ٻيهر اسٽيٽر ۾ آهي. بهرحال، روٽر کي گھمڻ گهرجي ته چينلن کي گڏ ڪرڻ لاء. روٽر جي پڇاڙي، پنجري کان ٻاهر نڪرندي، مڙيل آهي، هڪ لچڪدار flagellum ان سان ڳنڍيل آهي، هڪ هيلي ڪاپٽر پروپيلر وانگر گھمندو آهي.

مان سمجهان ٿو ته سيلولر ميکانيزم جو اهو لازمي طور تي مختصر جائزو اهو واضح ڪري ڇڏيندو ته نوبل انعام ماڻيندڙن جون تياريون، انهن جي ڪاميابين کان سواءِ، اڃا تائين ارتقا جي تخليقن جي ڪمال کان پري آهن.