Fra molekyle til menneske

Størrelsesperspektiv

En angstrom er en ti milliontedel af en millimeter, eller 1×10-10-10 meter. Illustrationen nedenfor giver en idé om den relative størrelse af nogle af de biologiske strukturer, der er omtalt ovenfor.

Afstanden mellem to kulstofatomer i en fedtsyrekæde er lidt over en angstrom. Et glukosemolekyle er ca. 9 angstrom. Bakterier er titusindvis af angstromer. Og som et groft skøn kan en typisk menneskelig celle være ca. 1/100 af en millimeter, hvilket er ca. 1/10 af bredden af et menneskehår. For et spændende perspektiv på størrelsen af ting fra de mindste til de største objekter i universet kan du tage et kig på http://htwins.net/scale2/.

Trods deres mikroskopiske størrelse har cellerne meget at se til hele tiden. Diagrammer og fotomikrografer fremstiller celler som stive, statiske sække, der er frosset i tid, men hvis vi på en eller anden måde kunne tage en tur ind i en celle, ville vi blive forbløffet over skønheden, kompleksiteten og den utrolige aktivitet. Du kan i det mindste få et glimt af en celles indre liv ved at se Harvard Universitys animation “The Inner Life of a Cell” (i fuld længde med fortælling), der viser leukocyt-aktivering under inflammation. Nogle af de udtryk, der anvendes i videoen, vil være fremmede for dig, men videoen giver en storslået fornemmelse af cellernes indre arbejde, og den viser, at celler er dynamiske strukturer, hvor mange processer finder sted hele tiden.

alternativt tilgængeligt indhold

Polymerers kraft

Et af de grundlæggende begreber i biologien er, at simple molekylære strukturer (monomerer) kan forbindes sammen til stadig mere komplekse strukturer. F.eks. kan monomerer af sukkerstoffer, såsom glukose og fruktose, forbindes sammen til at danne meget store polysaccharider som stivelse og glykogen. Aminosyrer kan kædes sammen til polypeptider (proteiner). Nukleotider kan bindes sammen til DNA og RNA.

Ud over at binde molekyler sammen til lange kæder vil mange molekyler under passende betingelser samle sig selv til stadig mere komplekse molekylære aggregater, f.eks. membraner eller lipoproteiner. Og biologiske membraner kan udgøre strukturen for intracellulære organeller, der kan udføre specialiserede og komplekse funktioner. F.eks. er mikrotubuli hule cylindre, der danner et internt stillads for eukaryote celler og også danner spor, langs hvilke membranbundne materialer eller organeller kan transporteres fra sted til sted i cellen. F.eks. forbinder mikrotubuli-netværket Golgi-apparatet med plasmamembranen for at lede sekretoriske vesikler til eksport eller til indsættelse i plasmamembranen. Flytningen af disse membranbundne “pakker” langs mikrotubuli lettes af motorproteiner (bærere), som bevæger sig langs mikrotubuli ved at ændre deres tredimensionelle konformation. Denne proces drives af adenosin triphosphat (ATP). Ved hvert “skridt” frigør motormolekylet en del af mikrotubulet og griber fat i et andet sted længere henne i filamentet.

Disse mikrotubuli er polymerer, der er sammensat af underenheder af et protein kaldet tubulin. Hver underenhed af mikrotubuli består af to lidt forskellige, men nært beslægtede enklere enheder kaldet alfa-tubulin (vist i figuren nedenfor som gule perler) og beta-tubulin (vist som grønne perler). Under de rette betingelser aggregerer eller samler disse underenheder sig selv på en bestemt måde, så der hurtigt dannes et mikrotubulus. Omvendt kan disse mikrotubuli også hurtigt skilles ad.

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

Videoen nedenfor er en TED-talk, hvor animator David Bolinsky beskriver et samarbejde mellem animatorer og biologer på Harvard University, hvor man får et billede af de eukaryote cellers skønhed og kompleksitet. Bemærk, at fænomenet med monomerer, der samles til komplekse og yderst funktionelle makromolekylære polymerer, illustreres flere steder.

Hele foredraget varer 9:49. Skyd videoen frem til 3:24 for at springe den indledende beskrivelse over. Den egentlige handling begynder ved ca. 6:50. Der er ikke noget, du skal lære udenad i dette. Du skal blot sætte pris på cellernes kompleksitet og skønhed.

alternativt tilgængeligt indhold

Den næste video nedenfor giver en grundlæggende oversigt over cellens opbygning og funktion (6:00 min.), og den anden giver en kort beskrivelse af strukturen og funktionen af organellerne i en eukaryote celle (4:46 min.).).

alternativt tilgængeligt indhold

alternativt tilgængeligt indhold

Højere organisationsniveauer

Man kan se, at celler, den mindste enhed, der opfylder kriterierne for at være levende, er meget komplekse. Ikke desto mindre er denne kompleksitet et resultat af, at simple molekyler forbindes med hinanden for at danne et utal af stadig mere forskelligartede og komplekse strukturer, og disse danner igen grundlaget for et endnu højere organisations- og kompleksitetsniveau ved at samle sig til makromolekylære komplekser, såsom membraner, organeller, mikrotubuli og lipoproteiner. Fra det cellulære niveau kan man så forestille sig, at cellerne samles til væv, som danner grundlaget for organer og endda organsystemer i et utroligt varieret udvalg af flercellede organismer.

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

Leave a Reply

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.