Світ колагену
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Дивовижний світ відкривається уяві, яка намагається проникнути в інтимний світ живої клітини — головної цеглинки світобудови життя. Дивовижний — за тими принципами, на яких цей світ заснований. Ну от, для прикладу.
Мінлива незмінність
В напівпрозорому клітинному мішку йде бурхливе життя: тисячі молекул руйнуються, інші тисячі — збираються з кубиків-амінокислот, треті — поєднуються в складні речовини. Якщо не рахувати гігантськи довгих ниток ДНК, що зберігають спадкову інформацію, то все в клітині минуще. І все ж вона ні на секунду не втрачає свого постійного вигляду, ні на секунду не сходить з рейок налагоджених процесів життєдіяльності: так синхронні ритми замін, так точно повторюють один одного першоелементи клітини — ті, що руйнуються, і ті, що приходять їм на зміну. У нашому макросвіті ми звикли до іншого — косної, мертвої постійності. Нам, напевно, незручно було б жити в будинку, де раз у раз якась цегла, блоки або панелі розсипалися б у пісок, а замість них наростали нові.
Ще приклад. Добре організована стихійність. У масштабі білкових молекул внутрішня порожнина клітинного мішка безмежно велика. Це макросвіт молекул, і тут вони копошаться міріадами. Від рибосом — стапелів, на яких будуються білкові молекули, вони розповзаються по слабо опалесціючій внутрішньо-клітковій рідини і беруться за свою справу. У клітині немає єдиного диспетчерського пункту, керуючого рухом, точніше — переповзанням цих молекул або їх взаємодією з іншими речовинами. Немає дорожніх покажчиків, немає оголошень: «потрібні три несучі молекули для оболонки ядра і молекула-вахтер для контролю проникаючих в ядро речовин». Немає і багатьох інших речовин, без яких нам здається немислимою будь-яка організація такого складного і багатоликого світу, як внутрішньоклітинний. Але — організованість є!
Білкова молекула. Вона будується на рибосомі: блок за блоком підлаштовуються амінокислоти до ланцюжку молекули, поки вона не буде завершена. Порядок, у якому вибудовуються амінокислоти в ланцюжку білка, — це його первинна структура. Так, наприклад, для майбутнього тексту ми відберемо ряд букв і розташуємо їх в певному порядку: «машамамалюбить».
Потім ланцюжок білка зазнає якісь зміни: він звивається спіраллю або на ньому виникають перетяжки, петлі, подвійні ділянки — утворюється вторинна структура білка. У нашому віддаленому порівнянні йому відповідає таке перетворення тексту: «Маша — мама – любить».
І нарешті, молекула набуває закінченого вигляду: з’являється третинна структура. Білок згинається, завивається в кільце, скручується в кулю або витягується на зразок веретена. Востаннє перетвориться і наш текст: «мама — любить — Машу». Все тепер в молекулі стає на свої місця: одні її ділянки виявляються суто технічними, несучими конструкціями, і вони утворюють кістяк молекули. Інші ділянки, перш роз’єднані, розкидані по первинному ланцюжку там і сям, зближуються один з одним і створюють «активний центр» — робочий орган молекули, яким вона взаємодіє з іншими речовинами. І так далі.
Але хто і як створює вторинну і третинну структуру білка? Первинна — про це вже говорилося — здійснюється на рибосомах. Рибосоми порівнювалися з суднобудівними стапелями. Продовжимо тепер порівняння. Коли човен сходить зі стапелів, його ще довго добудовують на плаву: докінчують надбудову, роблять монтаж обладнання, оздоблення.
Так ось: хто і як «на плаву» добудовує білкову молекулу? Або, може бути, ніхто її не добудовує, а вона, завдяки внутрішнім, властивим вже її первинній структурі властивостям, сама, складаючись і вигинаючись, створює свою завершену форму? Чимало експериментальних даних було на користь другого — самостійного рішення. Воно, як здається, було більш привабливим ще й тому, що йшло врозріз із звичної нам логікою. І насправді, що б воно значило для нашого буденного світу? Матерію — від рулону її досить відрізати шматок, як він тут же, підкоряючись своїм внутрішнім закономірностям, перетворюється в готову сукню або пальто. Рейки, які самі по собі будуть обростати шпалами і шикуватися в залізничні шляхи, ледь вилітаючи з прокатного стану. Мідний провід, який сам перетворюється на телефонний шнур. Будинок, який сам ставить себе з розкладених в порядку блоків і панелей. І все інше, що в загальному підсумку створює дивовижний самоорганізуючий і самоврядний світ.
Автор: М. Ємцев.