Hvad er et eksempel på et levende system, hvor molekylær form er kritisk?

Molekylær form er et væsentligt træk ved levende ting. Neuroner er nerveceller, der kommunikerer med andre celler ved at sende elektriske signaler. De gør dette ved at tillade saltioner at strømme ind og ud af dem, hvilket ændrer den elektriske ladning inde i og uden for cellen. Hvert aspekt af en neurons funktion i kommunikation med andre celler kræver, at visse proteiner kun passer til bestemte molekyler, således at kun det rigtige molekyle flyttes her og ikke der. Den præcise indstilling af et molekyle til et protein er også, hvordan visse proteiner kun slås til eller fra på det rigtige tidspunkt.

Natriumkaliumpump

En neuron der er i ro og klar til at send et elektrisk signal skal opretholde en negativ elektrisk ladning på dens inderside og en positiv elektrisk opladning på sin yderside. Hvordan gør det her? Indersiden af ​​cellen har mange organiske syrer, som har negative elektriske ladninger. Desuden pumper neuronen aktivt natriumioner (Na +) ud, mens der pumpes kaliumioner (K ​​+) i. Kombinationen af ​​at have organiske syrer på indersiden, mindre natrium inden for og udenfor, og mere kalium inde end udvendig gør indersiden af ​​et hvilende neuron negativ, mens dens udvendige er positiv. Neuronen har en proteinpumpe på overfladen kaldet natrium-kaliumpumpen. Denne pumpe flytter natriumioner ud og derefter kaliumioner. Den passer kun tre natriumioner på en gang eller to kaliumioner samtidig. Ingen andre ioner i kroppen passer ind i lommene i denne pumpe.

Spændingsgatede ionkanaler

En neuron genererer et elektrisk signal ved at åbne en proteinkanal på dens overflademembran. Denne kanal er en natriumkanal, hvilket betyder, at når låget åbner, kan kun natriumioner, men ikke andre ioner, strømme gennem det. Da der er mange natriumioner uden for cellen, vil natrium naturligvis skynde sig ind i cellen gennem natriumkanalen - ligesom vand, der gennemblødes i en tør svamp. Hastigheden af ​​natriumioner i cellen ændrer den elektriske ladning på begge sider af cellemembranen. Cellen er nu positiv på indersiden og negativ på ydersiden. Denne switch sker hele vejen rundt i neuronens membran, hvilket er hvordan det elektriske signal bevæger sig over en neuron. Generering af et elektrisk signal gennem bevægelsen af ​​natriumioner fungerer, fordi natriumkanalen kun passer til natriumioner.

Neurotransmittere

Når det elektriske signal bevæger sig ned i en neurons arm og når fingerspidserne, får fingerspidserne til at frigive kemikalier kaldet neurotransmittere. Fingerspidserne er lige ved siden af ​​og nærmer sig en nærliggende celle. De frigivne kemikalier flyder fra fingerspidserne og binder til ionkanaler på den nærliggende celle membran. Binding får kanalerne til at åbne, hvilket starter et elektrisk signal, som vil bevæge sig fra overfladen til cellens kommandocenter. Acetylcholin er den vigtigste "go" neurotransmitter der styrer muskelkontraktion. Gammaaminosmørsyre (GABA) er den vigtigste "stop" neurotransmitter. Hver neurotransmitter har en vis form, der kun åbner visse ionkanaler. Dette sikrer, at en neurotransmitter sender en meget specifik besked.

Kemiske våben

Molekylform er årsagen til, at visse kemiske våben virker. Sarin gas er et kemisk våben, der dræber mennesker ved at blokere aktiviteten af ​​et enzym kaldet acetylcholinesterase. Acetylcholin er en neurotransmitter, der er involveret i at fortælle dine skelets muskler for at indgå kontrakt. Efter frigivelse fra fingerspidserne af en neuron, skal den hurtigt ødelægges, således at den ikke kan fortsætte med at stimulere et nærliggende neuron. Acetylcholinesterase er enzymet, der stopper acetylcholinens aktivitet. Sarin gas binder til mundingen af ​​acetylcholinesterase, det sted, der normalt binder og bryder acetylcholin, og forhindrer enzymet i at fastgøre dets mål.