Jedna bunka predstavuje plne automatizovanú továreň!

Autor: Stanislav Kocúr | 4.11.2013 o 20:44 | (upravené 5.11.2013 o 22:01) Karma článku: 0,00 | Prečítané:  390x

Už ste sa niekto zaujímali o to, ako funguje živá hmota? V čom spočíva charakteristika niečoho živého? Čo robí hmotu živou? Aby sme zistili, čo je za tým, že hmota môže byť "nažive", nahliadneme na jej molekulárnu úroveň. To čo zhliadneme tu, na molekulárnej úrovni vám vyrazí dych. To čo budete tu vidieť budú tisíce molekulárnych strojov predstavujúcich gigantickú, nepretržite pracujúcu mašinériu, perfektne zorchestrovanú aby plnila svoj účel. Príroda predstavuje tú najvyspelejšiu technológiu akú sme kedy pozorovali a mašinéria len v jednej bunke to dokonale demonštruje.

Bunka je plne automatizovaná továreň. Nachádzajú sa v nej priemyselné roboty, výrobné linky, elektráreň, centrálny počítač, dátová banka, distribučné centrum, vstupno-výstupné brány, proste obrovská mašinéria a k tomu všetkému pracujúca na molekulárnej úrovni. Je to tak rozsiahle, že si popíšeme bunku, porovnávajúc ju k človekom vyrobenej technológii aby sme tak mali aj my možnosť nahliadnúť do mechanizmu bunky.

 

Z čoho pozostáva táto továreň? Materiály:

Komponenty z ktorých sa táto továreň skladá sú: tehly, oceľ, papier, nástroje a drevo. Tehly sú stavebný material, z ktorého sa stavajú steny a murivá. V bunke túto funkciu vykonávajú tuky. Tieto tehly pozostávajú z horľavého materialu, takže môžu byť použité aj ako palivo. Horia pomali, ale zato dlho. Oceľ slúži na stavbu konštrukcii ako aj továrenských strojov (priemyselných robotov). Funkciu oceľe v bunke reprezentujú proteíny. Priemyselné roboty postavené z oceľe sa nazývajú Enzýmy. Každá automatizovaná továreň musí byť riadená centrálným počítačom, v ktorom sú uschované velké množstvá dát. Tieto dáta sú uložené v knižnici, v množstve kníh, ktoré sú vyrobené z papiera. Funkciu papiera ako materiálu v bunke predstavuje DNA a RNA. Je to materiál, do ktorého sa zapisuje informácia. Nástroje sú niečo ako zváračky, frézy, vrtáky a iné nástroje, ktoré priemyselné roboty využívajú počas svojej práce. V bunke sa tieto nástroje nazývajú kofaktory, prostetické skupiny a minerály. Kofaktory a prostetické skupiny vznikajú z vitamínov, takže tie reči o zdraví vďaka vitamínom hovoria v podstate o tom aby priemyselné roboty mali ako pracovať. Posledným komponentom továrne je drevo. Je to palivo, ktoré sa spaluje aby sa získala energia pre chod továrne. V bunke funkciu dreva reprezentujú karbohydráty a majú funkciu nielen ako palivo ale aj ako konštrukčný materiál.

 

Z čoho pozostáva táto továreň? Sekcie:

Jedna zo sekcii továrne, ktorú som už spomenul je centrálny počítač a dátová banka. V bunke sa tento centrálny počítač volá jadro bunky a dátová banka chromozómy. Centrálny počítač využíva informácie z dátovej banky na vytváranie príkazov pre priemysel bunky. Ďalším komponentom sú výrobné linky a prvovýroba. V bunke prvovýrobu majú nastarosti gigantické továrenské stroje zvané Ribozómy. Tie sa nachádzajú hneď pri centrálnom počítači aby ako prvé dostávali príkazy a plnili ich. Ostatné výrobné linky sú zostavené z velkého počtu priemyselných robotov, ktoré v sérii produkujú a spracúvajú. Výrobné linky sa nachádzajú v každej časti bunky, pretože všade je potreba produktov, či polotovarov. Ďalšia velká sekcia bunky je finálne spracovanie výrobkov a distribučné centrum. Výrobky (nové konštrukcie do továrne a priemyselné roboty) sa dokončujú v niečom čo sa v bunke nazýva Endoplazmické retikulum. Tu sa komponenty, vyrobené v prvovýrobe použijú na poskladanie finálneho produktu. Distribučné centrum má za úlohu dopravovať hotové výrobky do tých častí továrne, (aj mimo nej), do ktorých sú určené. Toto distribučné centrum sa v bunke nazýva Golgiho komplex (Golgi bol taliansky biológ, po ktorom bol tento komplex nazvaný). Ďalšia vec, ktorú musí každá továreň mať je zdroj energie. Preto aj bunka má svoju "elektráreň". V živočíšných bunkách sa táto elektráreň volá mitochondrion, kým v rastlinných Chloroplast. V hlavnej centrálnej výrobnej hale, ktorá sa volá Cytoplazma vzniká drevené uhlie predspracovaním dreva. V elektrárni sa kompletne spaľuje a produkuje energia pre chod celej mašinérie komplexu. Ako som už vyššie spomenul, drevo reprezentuje karbohydráty a teda drevené uhlie sa nazýva Pyruvát. Je to molekula, ktorá vznikne predspracovaním karbohydrátu. Továreň má aj svoje miesto pre uskladnenie velkého množstva palivového dreva. V živočíšnej bunke sa toto skladisko volá Glykogén, kým v tej rastlinnej škrob a cukróza.

 

Funkcie a činnosť továrne: Centrálny počítač a Dátová banka

Aby sme popísali činnosť továrne, začneme od jej jadra. Dátová banka. Genetický kód je programovací kód, ktorý programuje funkciu a činnosti celej mašinérie a ďaleko viac. Kedže ide o plne automatizovanú mašinériu, genetický kód programuje celí vývoj fungovania továrne ako aj širšieho komplexu gigantického industrialného parku. Materiál, z ktorého je dátová banka zložená sa nazýva Deoxirybonukeová kyselina, v skratke DNA. Ja ju prirovnávam ku knižnici v ktorej je množstvo kníh popísaných množstvom písmen. Vlastne opakujú sa len 4 písmená: G,A,C a T. Kým v počítačovom programe jeden bit predstavuje buť nulu alebo jednotku, v  DNA kóde jeden bit môže byť jedno zo štyroch písmen. Každý načítaný bajt je v PC kóde osem bitov, kým v DNA kóde sú to iba tri bity. DNA kód priamo programuje štruktúru iba oceľových (proteínových) štruktúr a priemyselných robotov, pretože ostatné materiály sa vyrábajú a spracúvajú robotmi. Takže základom mašinérie je oceľ, teda v rámci bunky sa bavíme o proteíne.  Proteín pozostáva z 20 základných druhov súčiastok. Každý bajt v DNA kóduje jednu súčiastku, ktorá sa použíje na stavbu komponentu stroja, či konštrukcie. Tieto súčiastky sa skladajú ako lego. Prvovýroba do seba zakladá ednotlivé súčiastky a tak vytvára potrebné komponenty na stavbu strojov či konštrukcii. Kód dáva informáciu, ktoré súčiastky a v akom poradí sa použíjú. Prácu a narábanie z kódom má nastarosti Centrálny počítač. Kedže dátová banka je gigantická knižnica, je potrebné aby túto knižnicu obsluhovala velká mašinéria robotov, ktorých úlohou je načítavať a kopírovať kód.  Jednolivé sekvencie kódu sú sprístupnené cez adresy. Niečo ako číslo regálu, číslo poličky, kniha, strana v knihe atd. Mašinéria má aj mnoho iných úlôh ako napríklad opravovať chyby vzniknuté počas kopírovania,  blokovať niektoré sekvencie proti načítavaniu alebo ich znova sprístupňovať, pretože prioritné sekvencie DNA programujú aj to, ako majú byť ostatné sekvencie načítavané. Kontrola načítávania môže prísť aj z vonka v závislosti na stave v akom sa bunka nachádza. DNA je knižnica plná papierovových strán v knihách v regáloch a na poličkách, kde každá strana je zakreslená od vrchu až po spodok kódom z opakujúcich sa štyroch písmen. Kód sa k priemyslu bunky dostává cez RNA. RNA predstavuje dlhý hárok papiera zakreslený okopírovaným kódom z DNA sekvencie ktorý sa neskôr cez vystupné okienka dostávajú von z centrálneho počítača.

 

Funkcie a činnosť továrne: výroba a distribúcia strojov či komponentov konštrukcii

Centrálny počítač je obkolesený gigantickými strojmi, Ribozónmi, ktoré majú na starosti prvovýrobu. Tieto gigantické stroje čítajú kód (RNA) vyslaný z centrálneho počítača a podľa neho skladajú súčiastky. Tieto gigantické stroje sú obsluhované menšími strojmi, ktoré dodávajú jednolivé súčiastky. Keď je prvovýroba u konca, RNA hárok sa rozpadne, stroje sa zastavia a produkcia pokračuje do miestnosti pre finálne spracovanie, zvanej Endoplazmické retikulum. Tu sa z jednotlivých komponentov vyrobených ribozónmi a nástrojmi dodanými z iného zdroja poskladajú hotové stroje či komponenty konštrukcii. Dokončovacie úpravy pokračujú aj v sekcii distribučnej siete zvanej Golgiho komplex. Hlavnou úlohou pre Golgiho komplex je ale adresovať a posielať hotové výrobky tam, kde ich je potreba. Stroje po dopravení na danú lokáciu započnú svoju prácu, kým komponenty konštrukcii sa spoja s inými komponentami aby tak vytvorili požadovanú konštrukciu. V podstate napríklad steny továrne samotnej či jednotlivých sekcii predstavujú oceľové nosné konštrukcie a tehlové steny. Steny sú plné aj vstupno výstupných brán, cez ktoré do továrne prúdia materiály ako aj vystupujú hotové výrobky, či polotovary.

 

Funkcie a činnosť továrne: energetický priemysel

Každá mašinéria potrebuje byť napájaná prúdom. Niektoré priemyselné roboty dokážu spontánne pracovať. To je vec energetickej rovnováhy danej chemickej reakcie ktorú daný stroj robí. Iné roboty ale potrebujú vstup energie pre svoju činnosť. Elektrický prúd priamo napájajúci stroje je reprezentovaný molekulami ATP alebo GTP. Energetický priemysel je jedno z najhlavnejších odvetví, kôly ktorému sa živočíšne bunky líšia od tých rastlinných. V rastlinných bunkách sa nachádzajú chloroplasty, ktoré predstavujú niečo ako solárne panely. Tie vyrábajú elektrický prúd, ktorý slúži na výrobu paliva (dreva). Celí tento dej sa nazýva fotosyntéza. Živočíšna bunka na druhej strane obsahuje iný druh elektrárne. Táto elektráreň sa nazýva mitochondrion a jej funkcia je spalovať predspracované palivo (drevené uhlie). Rastliny vyrábajú drevo a zvieratá ho spalujú a získavajú energiu. Je to velká symbióza medzi dvoma hlavnými ríšami biosféry. Rastliny získavajú slnečnú energiu a zvieratá vracajú vyhorený material späť rastlinám aby ho zase obohatili o energiu.

 

P { margin-bottom: 0.08in; }

Funkcie a činnosť továrne: Signalizácia

Každá mašinéria musí mať svoju činnosť presne kontrolovanú a riadenú. K tomu slúžia viaceré faktory signalizácie. Energetický priemysel je riadený výskytom energie v systéme. Ak energia klesá, priemysel to hneď zaznamená a zrýchli výrobu energie a naopak pri nadbytku energie sa jej výroba spomalí. Energetický priemysel je signalizovaný tým najjednoduhším spôsobom. Učité priemyselné stroje na výrobných linkách detekujú prítomnosť molekúl ATP a GTP ako aj iných energetických molekúl a to ovplyvňuje ich tempo výroby. Iné metódy signalizácie riadia chod výroby strojov a spracovania genetickej informácie. Po továrni sa premávajú signalizačné moduly, ktoré informujú o potrebe výroby tých či oných zariadení. Tieto moduly sú uvolňované mechanizmami, ktoré fungujú spravidla mimo bunku. Existujú dva druhy buniek. Tie, ktoré tvoria tkanivá a teda viac bunečné organizmy a jednobunečné organizmy. Jednobunečné organizmy v podstate len reagujú na výskyt potravy a nebezpečných látok v ókolí. Isté molekuly nachádzajúce sa mimo bunku aktivujú signálne receptory na povrchu a tie vysielajú do vnútra bunky vnútrobunečné signálne moduly. Tieto moduly následne aktivujú isté genetické sekvencie, ktoré majú za úlohu výrobu mašinérie, ktorá má za úlohu reágovať na vzniklé prostredie v ókolí bunky. Aby sme to lepšie pochopili, dáme si príklad. Baktéria sa dostáva do prostredia, kde je zvýšená koncentrácia laktózy. Molekuly laktózy aktivujú receptory na povrchu bunky. Tie vysielajú vnútrobunečné signálne molekuly, ktoré odovzdávajú informácie do jadra (centrálneho počítača) aby vyrobil viac strojov a výrobných liniek, ktoré majú za úlohu spracúvať laktózu. Vo viacbunečnom organizme už ide o oveľa zložitejšiu sieť signalizačných mechanizmov. V prvom rade viacbunečný organizmus má za úlohu spravovať populáciu buniek. To znamená, že ak je potreba rastu daného tkaniva, posielajú sa do neho signálne molekuly, ktoré miestnym bunkám aktivujú receptory, ktoré obratom vyrábajú vnútrobunečné signály a tie odovzdajú do centrálných počítačovinformáciu, že je potreba delenia buniek, teda celé továrne sa dajú do pohybu aby vyrobili každá novú továreň a nechali ju osamostatniť sa. Opačným dejom je ochabovanie tkaniva a teda sa do neho posielajú signálne molekuly aby bunky zanikali a rozpadali sa. Signálne molekuly sa vyrábajú v tzv. Žľazách. Napríklad inzulín je signálna molekula, ktorá informuje pečeňové bunky o tom, že v krvy je priveľa cukru. Každá bunka vo viacbunečnom organizme má svoju špecializáciu, ktorou slúži celému organizmu. Pečeňová bunka má úlohu regulovať hladinu cukru a iných metabolitov v krvy. Receptory na povrchu pečeňovej bunky reagujú na inzulín a spustia vnútornú mašinériu bunky a začne k veľkému vstrebávaniu cukrov do bunky a veľkému uskladňovaniu. Ak si to prevedieme na klasický priemysel, tak v podstate sa deje niečo ako priveľa dreva prevážaného na dialnici. Dialnica začína byť upchatá a je potreba dostať nákladiaky z drevom preč. Preto centrum pre riadenie premávky vyšle poslov na motorkách aby rozoslali správu o tom. Pečeňová bunka predstavuje budovu, ktorej hlavnou úlohou je veľkosklad dreva. Získaním signálu, tento veľkosklad otvára svoje vstupné brány a do skladu začnú vo veľkom vnikať nákladiaky s drevom. Priemyselné roboty začnú prenášať a uskladňovať drevo. Vzniká už ako som spomínal “sklad dreva” zvaný Glykogén.

 

Záver: viacbunečný organizmus

Dokonalí a vysokovyspelí systém je viacbunečný organizmus. Ľudské telo je tiež viacbunečný organizmus. Ak jedna bunka predstavuje plne automatizovanú továreň, tak viacbunečný organizmus predstavuje plne automatizované veľkomesto. Veľkomesto, v ktorom funguje systém dialníc a ostatnej infraštruktúry, jednolivé továrne, sklady, riadiacie a komunikačné centrá, a mnoho iného. Každá bunka má v tomto “meste” svoju špecializáciu, ktorou slúži celému mestu alebo neakej jeho časti. Existujú svalové bunky, krvinky, pečeňové bunky, tukové bunky, neuróny a mnoho iných druhov buniek. Každá bunka v tomto “veľkomeste” prestavuje budovu, ktorá pre potreby mesta (alebo jednotlivých jeho častí) buť produkuje určité zbožie, reguluje počty určitých faktorov (filtruje ho od smetí), oddeluje jednotlivé časti mesta od tých druhých, výrába signály alebo príkazy a posiela ich do daných častí mesta. Teraz si predstavte, že táto obrovská zložitosť mesta, v ktorom sa nachádza cez miliardu budov mnohých funkcii a štruktúr je programovaná kódom, ktorý pozostáva iba zo štyroch písmen: A,C,G a T. V každej jednej bunke sa nachádza enormné množstvo dát v jej dátovej banke, ktorá sa nazýva genom. Genom je súbor informácii pre vybudovanie a fungovanie gigantického veľkomesta. V jednej bunke, alebo teda budove sa nachádza celí genom, ale len tá jeho časť je aktivovaná, ktorá má za úlohu chod danej bunky so zreteľom na jej špecializáciu v rámci deľby práce v organizme. Viacbunečný organizmus je zložitá samostatná kapitola, ktorá si vyžaduje samostatný článok, o ktorom uvažujem že ho napíšem. Bude mi trochu robiť problém ho napísať, kedže mám viacej poznatky v oblasti bunečnej biologie ako tej anatomickej. Aspoň vám sľúbim, že sa o to pokúsim.

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

KOMENTÁRE

Hofer neprehral, to len populizmus porazil sám seba

Víťazstvá radikálov či populistov nie sú samozrejmosťou.

KOMENTÁRE

Rakúska úľava pre demokratov, varovanie pre populistov

Väčšinu politikov a ich tímov musel nad výsledkami obliať studený pot.

SVET

Van der Bellen bude prezidentom, Hofer priznal porážku

Po zrátaní 70 percent hlasov z volebných urien je nereálne, aby Hofer nepriaznivý stav zvrátil.


Už ste čítali?