Od molekul k člověku

Pohled na velikost

Angström je jedna desetimiliontina milimetru, tedy 1×10-10 metrů. Následující obrázek dává představu o relativním měřítku některých výše probíraných biologických struktur.

V řetězci mastných kyselin je vzdálenost mezi dvěma atomy uhlíku něco málo přes jeden angstrom. Molekula glukózy má přibližně 9 angströmů. Bakterie mají desítky tisíc angströmů. A hrubým odhadem může mít typická lidská buňka přibližně 1/100 milimetru, což je asi 1/10 šířky lidského vlasu. Chcete-li získat zajímavý pohled na velikost věcí od nejmenších po největší objekty ve vesmíru, podívejte se na http://htwins.net/scale2/.

I přes svou mikroskopickou velikost se toho v buňkách neustále hodně děje. Diagramy a fotomikrofotografie zobrazují buňky jako strnulé, statické váčky, které ustrnuly v čase, ale kdybychom se mohli nějakým způsobem podívat dovnitř buňky, byli bychom ohromeni její krásou, složitostí a neuvěřitelnou aktivitou. Alespoň letmý pohled na vnitřní život buňky si můžete udělat, když se podíváte na animaci Harvardovy univerzity „The Inner Life of a Cell“ (v plné délce s komentářem), která ukazuje aktivaci leukocytů při zánětu. Některé pojmy použité ve videu vám budou cizí, ale video poskytuje velkolepou představu o vnitřním chodu buněk a ukazuje buňky jako dynamické struktury, v nichž neustále probíhá mnoho procesů.

alternativní přístupný obsah

Síla polymerů

Jedním ze základních konceptů v biologii je, že jednoduché molekulární struktury (monomery) mohou být spojovány do stále složitějších struktur. Například monomery cukrů, jako je glukóza a fruktóza, mohou být spojeny do velmi velkých polysacharidů, jako je škrob a glykogen. Aminokyseliny mohou být spojeny do polypeptidů (proteinů). Nukleotidy se mohou spojovat do DNA a RNA.

Kromě spojování molekul do dlouhých řetězců se mnoho molekul za vhodných podmínek samo sestavuje do stále složitějších molekulárních agregátů, jako jsou membrány nebo lipoproteiny. A biologické membrány mohou poskytovat strukturu pro nitrobuněčné organely, které mohou vykonávat specializované a složité funkce. Například mikrotubuly jsou duté válce, které poskytují eukaryotickým buňkám vnitřní lešení a také dráhy, po kterých se mohou materiály nebo organely vázané na membránu přenášet z místa na místo v buňce. Například síť mikrotubulů spojuje Golgiho aparát s plazmatickou membránou, aby vedla sekreční vezikuly pro export nebo pro vložení do plazmatické membrány. Pohyb těchto membránově vázaných „balíčků“ podél mikrotubulů usnadňují motorické proteiny (přenašeče), které se pohybují podél mikrotubulu změnou své trojrozměrné konformace. Tento proces je poháněn adenosintrifosfátem (ATP). Při každém „kroku“ motorická molekula uvolní jednu část mikrotubulu a uchopí druhé místo dále po délce vlákna.

Tyto mikrotubuly jsou polymery složené z podjednotek proteinu zvaného tubulin. Každá podjednotka mikrotubulu se skládá ze dvou mírně odlišných, ale blízce příbuzných jednodušších jednotek zvaných alfa-tubulin (na obrázku níže znázorněn jako žluté kuličky) a beta-tubulin (znázorněn jako zelené kuličky). Za vhodných podmínek se tyto podjednotky shlukují nebo samouspořádávají určitým způsobem, který rychle vytvoří mikrotubulus. A naopak, tyto mikrotubuly se mohou také rychle rozpadat.

Zdroj: https://micro.magnet.fsu.edu/cells/microtubules/microtubules.html

Níže uvedené video je přednáška TED, v níž animátor David Bolinsky popisuje spolupráci animátorů a biologů z Harvardovy univerzity, při níž člověk získá představu o kráse a složitosti eukaryotických buněk. Všimněte si, že na několika místech je ilustrován fenomén skládání monomerů do složitých a vysoce funkčních makromolekulárních polymerů.

Celá přednáška trvá 9:49. Posuňte video na 3:24, abyste přeskočili úvodní popis. Skutečná akce začíná přibližně v čase 6:50. Není v ní nic, co byste si museli pamatovat. Jen oceňte složitost a krásu buněk.

alternativní přístupný obsah

Následující video poskytuje základní přehled o struktuře a funkci buňky (6:00 min.) a druhé poskytuje krátký popis struktury a funkce organel v eukaryotické buňce (4:46 min.).).

alternativní přístupný obsah

alternativní přístupný obsah

Vyšší úrovně organizace

Je vidět, že buňky, nejmenší jednotka, která splňuje kritéria pro to, aby byla živá, jsou velmi složité. Nicméně tato složitost je výsledkem toho, že jednoduché molekuly jsou vzájemně propojeny do nesčetných, stále rozmanitějších a složitějších struktur, a ty zase poskytují základ pro ještě vyšší úroveň organizace a složitosti tím, že se sdružují do makromolekulárních komplexů, jako jsou membrány, organely, mikrotubuly a lipoproteiny. Z buněčné úrovně si pak lze představit shlukování buněk do tkání, které se stávají základem orgánů a dokonce orgánových soustav v neuvěřitelně rozmanité řadě mnohobuněčných organismů.

Převzato z: http://www.theorganicstartupbook.com/2012/07/07/evolutionary-levels-sublevels-4-of-5/

.

Leave a Reply

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.