Шагающий белок кинезин: природный нанодвигатель

Молекулы кинезина представляют собой движущие белки, присущие не только человеку, но и другим живым организмам. Работу этого белка можно сравнить с трудом маленькой лошадки, которая перевозит на себе жизненно необходимый груз по дорогам, именуемым микротрубочками.

Работа кинезина хоть и невидима для невооруженного глаза, очень важна для человеческого (как и любого другого) организма. А поскольку своих героев нужно знать в лицо, estet-portal.com познакомит Вас с этим маленьким работягой и его трудовыми буднями.

Знакомьтесь: белок кинезин – почтальон и биологический робот

Стандартная молекула кинезина в размерах составляет 70 миллиардных метра в длину и просто невероятно похожа на крошечного человечка. У кинезина тоже есть две «ручки», которыми он держит свою ношу, и две «ножки», с помощью которых он «шагает» по микротрубочке, таща за собой груз в пункт назначения.

Рис. 1. Молекула кинезина

Внутри всех эукариотов, т.е. форм жизни, клетки которых содержат ядро, в определенное время и в определенное место должна осуществляться доставка белков и прочих веществ. Если речь идет о белках, «завод-производитель» (рибосома) получает «заказ» на белок из ядра (где информация хранится в ДНК, однако отправка «заказа» осуществляется в форме копии РНК конкретного отрезка ДНК).

Вышеописанный процесс представляет собой сложные и хорошо скоординированные действия. Только представьте: информация сначала должна попасть в ДНК живого организма, разместиться в точном месте хранения конкретной информации, скопироваться и попасть на «завод». См. видео ниже.

После этого другая органелла клетки (аппарат Гольджи) упаковывает необходимую часть в везикулу (своеобразный мешок) и наносит «адрес доставки» части на внешнюю оболочку везикулы.

Затем к работе приступает кинезин. Он поднимает «посылку» и движется в путь по микротрубочкам в клетке и доставляет груз по указанному адресу. Кстати, существует множество типов кинезина и связанных с ним белков, функции и особенности которых варьируются в зависимости от живого организма.

Другие обязанности белка кинезина в человеческом организме

Для одного 8-нанометрового шага кинезин использует 1 молекулу АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты), которая играет роль топлива. Однако, помимо вышеописанной функции, кинезины выполняют и другие задачи:

  • Поддерживают митоз (деление клеток).
  • Способствуют мейозу (деление клетки, при котором ядро делится на четыре дочерних ядра для производства репродуктивных клеток).
  • Кинезины занимаются транспортировкой нейромедиаторов (серотонин, дофамин и т.д.), которые помогают нейронам поддерживать связь.
  • Некоторые кинезины способны демонтировать микротрубочки после прохождения пути. Контроль длины микротрубочек очень важен, к примеру, при делении клетки, когда в противном случае возникает нестабильность хромосом (приводит к раку).
  • Характеристики суперэффективного двигателя белка кинезина

    Смышленый кинезин не только выполняет целую кучу задач, он еще и делает это с невероятной эффективностью. Основные характеристики кинезина приведены ниже.

  • Высокий КПД – коэффициент полезного действия «кинезинового двигателя» составляет около 50%, что почти в два раза выше, чем у бензинового двигателя. В пересчете на вес кинезин вырабатывает примерно в 15 раз больше мощности, чем созданный человеком двигатель.
  • Скорость – кинезин чрезвычайно шустрый – он может делать 100 шагов в секунду. Если перевести эту цифру в скорость движения человека, она составила бы 600 м/с или целых 2000 км/ч!
  • Энергосбережение – кинезины работают от универсального источника энергии – АТФ (вырабатываемая АТФ-синтазой). Как указано выше, одна молекула АТФ требуется для одного 8-нанометрового шага кинезина, который переходит в режим гибернации, если он не переносит груз. Таким образом, крошечный белок не расходует АТФ впустую.
  • Командная работа – молекулы кинезина способны объединяться для транспортировки особо тяжелых грузов – они будто передают друг другу эстафету, преодолев определенную часть пути.
  • Гибкое планирование – кинезины также способны «обходить» преграды, встречающиеся на их пути. При необходимости кинезины могут автоматически изменять маршрут, будто в них встроена система GPS.
  • Переработка – кинезины либо подлежат групповой транспортировке обратно в клеточный центр, либо «демонтируются», а их части перерабатываются во время выполнения задач.
  • Поразительно, насколько точно продуман механизм работы клетки, как всего одна молекула может выполнять все эти функции! Это еще раз доказывает, что человеку есть чему поучиться у матушки Природы.

    Источник: estet-portal.com

    Оставьте ответ