Крокуючий білок кінезин: природний нанодвигун

Молекули кінезину є рушійними білками, властивими не тільки людині, а й іншим живим організмам. Роботу цього білка можна порівняти з працею маленької конячки, яка перевозить на собі життєво необхідний вантаж дорогами, які називають мікротрубочками.

Робота кінезину 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 із цим маленьким роботягом та його трудовими буднями.

Знайомтеся: білок кінезин – листоноша та біологічний робот

Стандартна молекула кінезину у розмірах становить 70 мільярдних метрів у довжину і просто неймовірно схожа крихітного чоловічка. У кінезину теж є дві ручки, якими він тримає свою ношу, і дві ніжки, за допомогою яких він крокує. по мікротрубочці, тягнучи за собою вантаж до пункту призначення.

Мал. 1. Молекула кінезину

Усередині всіх еукаріотів, тобто. форм життя, клітини яких містять ядро, у певний час та у певне місце має здійснюватися доставка білків та інших речовин. Якщо йдеться 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 є складними і добре скоординованими діями. Тільки уявіть: інформація спочатку повинна потрапити в ДНК живого організму, розміститися в точному місці зберігання конкретної інформації, скопіюватися і потрапити на завод. Див. відео нижче.

Після цього інша органела клітини (апарат Гольджі) пакує необхідну частину у везикулу (своєрідний мішок) і наносить «адресу доставки» частини на зовнішню оболонку везикули.

Потім до роботи починає кінезин. Він піднімає «посилання» і рухається в дорогу мікротрубочками в клітці і доставляє вантаж за вказаною адресою. До речі, існує безліч типів кінезину та пов'язаних з ним білків, функції та особливості яких варіюються залежно від живого організму.

Інші обов'язки білка кінезину в людському організмі

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

1. Підтримують мітоз (розподіл клітин).
2. Сприяють мейозу (розподіл клітини, при якому ядро ​​ділиться на чотири дочірні ядра для виробництва репродуктивних клітин).
3. Кінезини займаються транспортуванням нейромедіаторів (серотонін, дофамін тощо), які допомагають нейронам підтримувати зв'язок.
4. Деякі кінезини здатні демонтувати мікротрубочки після проходження шляху. Контроль довжини мікротрубочок дуже важливий, наприклад, при розподілі клітини, коли інакше виникає нестабільність хромосом (приводить до раку).

Характеристики суперефективного двигуна білка кінезину

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

1. Високий ККД – коефіцієнт корисної дії «кінезинового двигуна» складає близько 50%, що майже вдвічі вище, ніж у бензинового двигуна. У перерахунку на вагу кінезин виробляє приблизно в 15 разів більше потужності, ніж створений двигуном двигун.
2. Швидкість – кінезин надзвичайно спритний – він може робити 100 кроків за секунду. Якщо перевести цю цифру в швидкість руху людини, вона становила б 600 м/с або 2000 км/год!
3. Енергозбереження – кінезини працюють від універсального джерела енергії – АТФ (вироблена АТФ-синтазою). Як зазначено вище, одна молекула АТФ потрібна для одного 8-нанометрового кроку кінезину, який переходить у режим глибокого сну, якщо він не переносить вантаж. Таким чином, крихітний білок не витрачає АТФ марно.
4. Командна робота – молекули кінезину здатні об'єднуватися для транспортування особливо важких вантажів. вони ніби передають одна одній естафету, подолавши певну частину шляху.
5. Гнучке планування – кінезини також здатні «обходити» перепони, що зустрічаються на їхньому шляху. При необхідності кінезини можуть автоматично змінювати маршрут, ніби в них вбудована GPS-система.
6. Переробка – кінезини або підлягають груповому транспортуванню назад до клітинного центру, або «демонтуються», а їх частини переробляються під час виконання завдань.

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