Читать книгу Ремдеализм. Тем, кто ищет правильный путь - - Страница 20

Все живые существа делятся на несколько основных категорий или другими словами образцов. Представители каждого из них отличаются от представителей всех остальных образцов принципами своего внутреннего устройства и функционирования.

На сегодняшний день на Земле существует 4 основных образца живых существ, и одним из наиболее простых из них являются прокариоты.

К числу прокариот относятся две большие группы – бактерии и археи. Данные существа представляют собой объекты микроскопических размеров.

Внешне они имеют вид шариков, прямых, изогнутых или спиралевидных палочек, а также многие другие формы длиной от 1 тысячной до 1 сотой миллиметра. Некоторые археи имеют необычную прямоугольную или квадратную формы.

В данное время существует огромное количество подобных объектов различных видов. Несмотря на свои микроскопические размеры, все они имеют множество разнообразных особенностей. Обусловленных наличием в них невероятных по уникальности и сложности своей конструкции устройств.

Катализ. Одной из главных их особенностей является умение осуществлять разнообразные химические реакции. Эта способность имеет для них жизненноважное значение, так как обеспечивает осуществление почти всех, идущих в них, процессов.

Например, такой процесс как питание, который представляет собой усвоение веществ, необходимых для восполнения запаса энергии, реализации процессов роста и поддержания нормального течения многих других процессов, обусловлен именно этой способностью.

Способность осуществлять химические реакции имеется у прокариот благодаря тому, что в составе их организмов, в качестве составных элементов, присутствуют сконструированные особым образом белковые молекулы, выполняющие роль катализаторов.

То есть элементы, способные ускорять те или иные химические реакции, но не расходующиеся в процессе самой реакции. Называются такие белковые конструкции ферментами.

Ферменты ускоряют реакции, идущие в клетках, в десятки и сотни миллионов раз. Например, период полуреакции декарбоксилирования оротовой кислоты составляет 78 миллионов лет. В клетке с участием нужного фермента это происходит за, невероятные, 18 миллисекунд.

Скорость любой химической реакции зависит от свойств реагирующих веществ, от их концентрации, а также от температуры, при которой идет реакция.

По идее реакции в живом организме должны были бы протекать очень медленно. Так как химическая активность веществ в нем невелика, концентрация их большей частью незначительная и температура клеточной среды невысока. Но благодаря ферментам, реакции в живых организмах идут с большими скоростями.

Также для ферментов характерна высокая специфичность действия. Каждый из них был наделен свойствами конкретного катализатора. В связи с чем отвечает, как правило, только за одну реакцию. Например, фермент лактаза гидролизует только лактозу, и не действует даже на родственные углеводы.

То есть, каждый фермент выполняет строго определенную функцию, которую не может выполнить за него другой фермент.

Осуществляется это благодаря тому, что геометрическая структура каждого белка-фермента имеет активный центр, который совпадает со структурой субстрата – молекулы вещества, с которым он должен вступать во взаимодействие.

То есть, молекула белка-фермента и молекула вещества, которого он катализирует, имеют такую конструкцию, что подходят друг к другу, как ключ к замку.

Кроме того, благодаря тому, что ферменты в прокариотах имеют высокую каталитическую активность, небольшое количество фермента обеспечивает преобразование большого количества вещества, на которое он воздействует. Сам оставаясь при этом в свободном состоянии. Например, одна единица такого фермента, как химозин может свернуть 12 миллионов единиц молока.

Каждый фермент в прокариотах по сути представляет собой высокотехнологичное устройство, специализированное под выполнение определенных задач. И в силу того, что в составе представителей любого вида прокариот находятся сотни различных белков-ферментов, в них может осуществляться огромное количество различных реакций. Большая часть из которых может идти одновременно.

Большое количество ферментов в этих микроскопических организмах, для их правильной работы распределены строго упорядоченным образом. Одни из них функционируют только внутри клетки. Они катализируют реакции энергетического обмена и способствуют синтезу определенных веществ в ней. Другие – выделяются в окружающую среду для расщепления сложных веществ на простые. Что играет немаловажную роль, например, в том же питании.

Движение. Следующей необыкновенной особенностью, свойственной прокариотам, является способность к передвижению в жидкой среде или по твердой поверхности.

Данной особенностью были наделены многие виды бактерий. Перемещения таких организмов осуществляются благодаря специальному устройству для передвижений, называемое жгутик.

Жгутик бактерий представляет собой сложное устройство, в конструкцию которого входит более 50 составных частей, состоящих в общей сложности из примерно 240 различных белков, выполняющих строго определенные функции.

Одной из составных частей жгутика бактерий является филамент. Филаментом называется длинная хлыстообразная нить, торчащая из клетки наподобие хвоста.

Толщина филамента составляет 10-20 миллионных долей миллиметра, длина примерно от 0,003 до 0,015 миллиметров. Состоит он из молекул белка флагеллина, которые уложены по спирали особым образом. Внутри также предусмотрен центральный полый канал, который используется при росте жгутика.

Передвижение бактерии происходит в следствие волнообразных движений филамента. При этом сам филамент приводится в движение особым молекулярным двигателем, также являющимся составной частью жгутика.

Элементы этого двигателя расположены у прокариот в клеточной стенке и цитоплазматической мембране. Диаметр его составляет 30-40 нанометров, то есть 30-40 миллионных долей миллиметра, а основными частями являются: ротор – движущаяся часть, статор – стационарная часть, приводной вал и втулка, через которую приводной вал выходит наружу сквозь оболочку клетки.

В движение этот микродвигатель приводится потоком положительно заряженных ионов водорода, по сути, протонами водорода из межмембранного пространства клетки или внешней среды.

Поток протонов водорода приводит к изменениям в расположении атомов в белковых молекулах статора. Это изменение оказывает воздействие на белковые молекулы ротора, что в результате приводит его к вращательному движению и выталкиванию протонов внутрь клетки.

Для того, чтобы бактерия в случае необходимости могла незамедлительно прекращать движение, в устройстве двигателя жгутика имеется еще одна невероятная особенность – в нем было предусмотрено сцепление.

Данный элемент стыковывается с ротором двигателя жгутика, а точнее с кольцеобразной структурой в его основании. С помощью этого сцепления в двигателе вращающийся ведущий вал отключается от статора. Происходит это в результате взаимодействия белковой молекулы сцепления с белковой молекулой ротора. В результате которого в последней и происходит изменение, приводящее к отсоединению жгутика от двигателя при необходимости.

Еще более невероятной особенностью двигателя жгутика прокариот является то, что устроен он таким образом, что в нем в процессе работы могут заменяться элементы как его стационарной части (статора), так и его подвижной части (ротора).

То есть, другими словами этот двигатель сконструирован таким образом, что при необходимости в нем может осуществляться текущий ремонт без остановки его работы.

То есть, для способности к передвижению в конструкции прокариот имеется самый настоящий электродвигатель. Созданный с применением нанотехнологий.

Этот двигатель является одним из удивительнейших устройств в мире живых существ.

Эффективность преобразования энергии в этом двигателе у бактерий превышает 95%. На его работу прокариота расходует всего около 0,1% всей расходуемой энергии. И работает он на протяжении всей жизни прокариоты.

Скорость вращения этого двигателя около 200 оборотов в секунду. У некоторых бактерий до 1000 оборотов в секунду. А направление вращения может изменяться менее, чем за 0,1 сек или за 1\3 оборота.

Среди бактерий есть и те, что имеют несколько жгутиков. Их согласованное движение позволяет им перемещаться с огромной относительно их собственных размеров скоростью.

Скорость движения разных бактерий колеблется от 20 до 200 мкм в секунду. То есть, некоторые прокариоты при помощи жгутиков способны перемещаться за 1 секунду на расстояние в 30-40 раз превышающее их собственную длину.

Синтез белка. Еще одной невероятной особенностью, которой наделены прокариоты, является способность производить сложноустроенные белковые макромолекулы.

Все прокариоты наделены способностью осуществлять синтез подобных молекул, и не каких попало, а именно тех, из которых они сами и состоят.

Происходит это в прокариотах, главным образом благодаря наличию в них рибосом.

Рибосомы – это особые устройства микроскопических размеров, функцией которых является производство белка из имеющихся аминокислот. Находятся они внутри прокариот непосредственно в цитоплазме и являются их важнейшими составными частями.