Людина, що крокує білок кінезин: природний нанодвігатель

Молекули кінезин є рушійні білки, властиві не тільки людині, а й іншим живим організмам. Роботу цього білка можна порівняти з працею маленької конячки, яка перевозить на собі життєво необхідний вантаж по дорогах, що має назву мікротрубочками. Робота кінезин хоч і невидима для неозброєного ока, дуже важлива для людського (як і будь-якого іншого) організму. А оскільки своїх героїв потрібно знати в обличчя, estet-portal.com познайомить Вас з цим маленьким роботягою і його трудовими буднями.

Знайомтеся: білок кінезин - листоноша і біологічний робот

Стандартна молекула кінезин в розмірах становить 70 мільярдних метра в довжину і просто неймовірно схожа на крихітного чоловічка. У кінезин теж є дві «ручки», якими він тримає свою ношу, і дві «ніжки», за допомогою яких він «крокує» по мікротрубочками, тягнучи за собою вантаж в пункт призначення.

Мал. 1. Молекула кінезин

Усередині всіх еукаріотів, тобто форм життя, клітини яких містять ядро, в певний час і в певне місце повинна здійснюватися доставка білків і інших речовин. Якщо мова йде про білки, «завод-виробник» (рибосома) отримує «замовлення» на білок з ядра (де інформація зберігається в ДНК, проте відправка «замовлення» здійснюється у формі копії РНК конкретного відрізка ДНК).

Вищеописаний процес являє собою складні і добре скоординовані дії. Тільки уявіть: інформація спочатку повинна потрапити в ДНК живого організму, розміститися в точне місце зберігання конкретної інформації, скопіювати і потрапити на «завод». Див. Відео нижче.

Після цього інша органела клітини (апарат Гольджі) упаковує необхідну частину в везикулу (своєрідний мішок) і завдає «адреса доставки» частини на зовнішню оболонку везикули.

Потім до роботи приступає кінезин. Він піднімає «посилку» і рухається в шлях по микротрубочкам в клітці і доставляє вантаж за вказаною адресою. До речі, існує безліч типів кінезин і пов`язаних з ним білків, функції та особливості яких варіюються в залежності від живого організму.

Інші обов`язки білка кінезин в людському організмі

Для одного 8-нанометрового кроку кінезин використовує 1 молекулу АТФ (аденозинтрифосфорної кислоти), яка грає роль палива. Однак, крім вищеописаної функції, кінезин виконують і інші завдання:

1. Підтримують мітоз (поділ клітин).
2. Сприяють мейозу (поділ клітини, при якому ядро ділиться на чотири дочірніх ядра для виробництва репродуктивних клітин).
3. Кінезин займаються транспортуванням нейромедіаторів (серотонін, дофамін і т.д.), які допомагають нейронам підтримувати зв`язок.
4. Деякі кінезин здатні демонтувати мікротрубочки після проходження шляху. Контроль довжини микротрубочек дуже важливий, наприклад, при поділі клітини, коли в іншому випадку виникає нестабільність хромосом (призводить до раку).

Характеристики суперефективного двигуна білка кінезин

Кмітливий кінезин не тільки виконує цілу купу задач, він ще й робить це з неймовірною ефективністю. Основні характеристики кінезин наведені нижче.

1. високий ККД - Коефіцієнт корисної дії «кінезінового двигуна» становить близько 50%, що майже в два рази вище, ніж у бензинового двигуна. У перерахунку на вагу кінезин виробляє приблизно в 15 разів більше потужності, ніж створений людиною двигун.
2. швидкість - Кінезин надзвичайно спритний - він може робити 100 кроків в секунду. Якщо перевести цю цифру в швидкість руху людини, вона склала б 600 м / с або цілих 2000 км / год!
3. енергозбереження - Кінезин працюють від універсального джерела енергії - АТФ (виробляється АТФ-синтази). Як зазначено вище, одна молекула АТФ потрібно для одного 8-нанометрового кроку кінезин, який переходить в режим гібернації, якщо він не переносить вантаж. Таким чином, крихітний білок не витрачає АТФ даремно.
4. Командна робота - Молекули кінезин здатні об`єднуватися для транспортування особливо важких вантажів - вони ніби передають один одному естафету, подолавши певну частину шляху.
5. гнучке планування - Кінезин також здатні «обходити» перешкоди, що зустрічаються на їхньому шляху. При необхідності кінезин можуть автоматично змінювати маршрут, ніби в них вбудована система GPS.
6. переробка - Кінезин або підлягають груповий транспортуванні назад в клітинний центр, або «демонтуються», а їх частини переробляються під час виконання завдань.

Вражаюче, наскільки точно продуманий механізм роботи клітини, як всього одна молекула може виконувати всі ці функції! Це ще раз доводить, що людині є чому повчитися у матінки Природи.