‘’Η ΤΕΛΕΙΟΤΕΡΗ ΜΟΡΙΑΚΗ ΜΗΧΑΝΗ ΣΤΟ ΚΟΣΜΟ‘’ - Άγγελος Αντωνέλλης

 ‘’Η  ΤΕΛΕΙΟΤΕΡΗ    ΜΟΡΙΑΚΗ    ΜΗΧΑΝΗ   ΣΤΟ    ΚΟΣΜΟ‘’ 

(Howard  Berg: καθηγ.  Μοριακής  Βιολογίας,  Harvard  Universit) 

ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΙΚΟΣ  ΚΙΝΗΤΗΡΑΣ  ΒΑΚΤΗΡΙΑΚΟΥ  ΜΑΣΤΙΓΙΟΥ

 Του Άγγελου Αντωνέλλη

 Αγαπητοί   επισκέπτες  του φιλόξενου  ιστολογίου του αγαπητού,   Αναστάσιου,

 Με την έναρξη του νέου  εκκλησιαστικού έτους, και   της  σχολικής  χρονιάς 2020-21,

 ολόθερμα ευχόμεθα όπως,                 

 ‘’Ο αρρήτω Σοφία  συστησάμενος  τα  Σύμπαντα, ο  Λόγος  του  Θεού  και  Δύναμις, η  αληθής  Σοφία και ενυπόστατος, εν έργοις αγαθοίς, διαγαγείν  ημας, καταξιώσει’’.

 (Μηναίο Σεπτ. )

Εισαγωγικά   και  ενημερωτικά  για το θέμα  της  παρούσης  ανάρτησης  παραθέτω   τα   ακόλουθα   στοιχεία  του    μικροοργανισμού: Esherichia coli.

 Πρόκειται για  μονοκύτταρο  κυλινδρικό  μικροργανισμό  που ζεί  και  στο έντερο του ανθρώπου.

Το μέγεθός του είναι, περι  το ένα μικρόμετρο (1μm = 10^-6m)

Ζυγίζει  1 picogram = 10 ^-12 gr     To 70% της μάζας του είναι νερό.

Ορισμένα  βακτηριακά στελέχη του,  έχουν  μαστίγια  που  προεξέχουν από το βακτηριακό κύτταρο , που  η κύρια  λειτουργία  τους,  είναι  η   καθοδηγούμενη   κίνηση  του  βακτηρίου  στο  νερό.

Αυτό το επιτυγχάνουν  εκ  του  ότι,

Α)

 διαθέτουν   μοριακούς κινητήρες   στην κυτταρική τους  μεμβράνη, που ο  καθένας τους   έχει   διάμετρο  45 νανόμετρα  nm,  (1nm = 10 ^-9 μέτρα).

Κάθε  μοριακός  κινητήρας  αποτελείται  από  πλειάδα  μοριακών  εξαρτημάτων,  πρωτεϊνικής  σύστασης, όπως ο  στάτορας (σταθερό τμήμα),  ο ρότορας  που μπορεί να  περιστρέφεται είτε δεξιόστροφα,  είτε αριστερόστροφα, ο κινητήριος άξονας, οι  δακτύλιοι,  το άγγιστρο  που όλα τους , είναι   τοποθετημένα  με συγκεκριμένη  πάντα  διάταξη, ώστε  να εξασφαλίζεται  η  λειτουργικότητα του κινητήρα.

Οι περιστροφικές κινήσεις του ρότορα του κινητήρα  προκαλούν   ελικοειδείς  περιστροφές, σε ένα λεπτό μακρύ  ινίδιο,  την  έλικα, που  εκτείνεται  κατά αρκετά μήκη του σώματος του βακτηρίου, στο  εξωτερικό υγρό περιβάλλον του και  δίνει ώθηση προς εμπρός.

Ο  συνδυασμός  κάθε  μοριακού κινητήρα με  την  έλικα   χαρακτηρίζεται:  Μαστίγιο.

 Δομή  Μοριακού κινητήρα,     (Σχήμα 1)                                                                              ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ   ΔΟΜΗΣ  ΒΑΚΤΗΡΙΑΚΟΥ  ΜΑΣΤΙΓΙΟΥ    ( Σχημα 2)

  Δακτύλιοι C,MS ρότορα ,  Πρωτεΐνες MotAB  στάτορα , στην  εσωτερική μεμβράνη ( Inner Membrane, ΙΜ)

  Δακτύλιος P, Δακτύλιος L στην  εξωτερική  μεμβράνη ( Outer Membrane ,OM)

Πολλά  βακτήρια  έχουν περισσότερα από ένα μαστίγιο.

Σε αυτά, η κολύμβησή τους προς συγκεκριμένη κατεύθυνση , προϋποθέτει τη συντονισμένη κίνηση των μαστιγίων του.

Κατά την κολύμβησή τους  στο νερό,  αυτά τα μαστιγοφόρα βακτήρια  μπορούν, ανα sec,  να διανύουν  απόσταση  35  φορές  τη  διάμετρό τους.

2)

Παράλληλα διαθέτουν και  ‘’αισθητήρες’’,  για να αντιλαμβάνονται συγκεκριμένες χημικές ουσίες, ώστε όταν, πρόκειται για χρήσιμες για αυτά, όπως πχ   γλυκόζη ,  αμινοξέα,  να κατευθύνονται πρός αυτά, ενώ, να  απομακρύνονται  όταν, ‘’αντιλαμβάνονται’’  αρνητικές συνθήκες, πχ τοξικές ουσίες, μειωμένη διαθεσιμότητα  διαλελυμένου οξυγόνου   κλπ.

3)

Για τη  κατασκευή  κάθε τέτοιου βακτηριακού  μαστιγίου, απαιτούνται συγκεκριμένα ‘’εξαρτήματα΄΄ πρωτεΐνες, περίπου  40, τουλάχιστον διαφορετικές , που πρέπει να συναρμολογηθούν κατάλληλα, για να  προκύψει  λειτουργικό  μαστίγιο  για το  βακτήριο.

Οι  γενετικές πληροφορίες για τη σύνθεση των διαφόρων πρωτεϊνών του κάθε κυττάρου είναι σε συγκεκριμένες περιοχές (γονίδια ) στο DNA του, γενικά , κάθε   πρωτεΐνη , μπορεί να  κωδικοποιείται από ένα ή περισσότερα  γονίδια ανάλογα με τη σύστασή της.

Αυτός ο μονοκύτταρος μικροοργανισμός, στο  DNA του  περι έχει  περί τα 4000 γονίδια,  που έχουν τις γενετικές πληροφορίες για τη σύνθεση  του συνόλου, των διαφόρων πρωτεϊνών και ενζύμων τους.

Με γενετικές αναλύσεις για τον εντοπισμό των θέσεων τους ,στο DNA, των 40 αυτών γονιδίω , που κωδικοποιούν τα   40  είδη  των  πρωτεϊνών, βρέθηκε ότι :

Α)   αυτά τα   γονίδια  είναι τοποθετημένα ανά υπο-ομάδες , !!!

Β)  τα γονίδια  κάθε  υπο-ομάδας   κωδικοποιούν  τις  πρωτεΐνες  συγκεκριμένου τμήματος του   βακτηριακού  μαστιγίου (πχ μόνο του στάτορα) του  μοριακού κινητήρα),

ενώ  άλλη  υπο-ομάδα τις  πρωτεΐνες (πχ μόνο του ρότορα ) !!!!!!   κοκ

Γ) Η έκφραση  των γονιδίων,  των διαφόρων αυτών υπο-ομάδων, δεν γίνεται ταυτόχρονα,

 Γιατί ;;; 

επειδή  το όλο μαστίγιο  ‘’οικοδομείται’’ διαδοχικά, από το εσωτερικό της πλασματικής μεμβράνης , προς  τη  πλασματική   μεμβράνη, και   στη   συνέχεια  και  έξω  από  αυτή ,

γι΄αυτό , αρχικά εκφράζονται  τα γονίδια   εκείνης  μόνο  της  υπο-ομάδας  που κωδικοποιούν  τις πρωτεΐνες  του δακτυλίου C, (C ring).

Όταν ολοκληρωθεί η σύνθεση αυτού τότε σταματά η έκφραση  των αντίστοιχων γονιδίων, ενώ ενεργοποιούνται τα γονίδια  της άλλης  υπο-ομάδος  που κωδικοποιούν  τις πρωτεΐνες του δακτυλίου MS, (MS ring), μετά οι πρωτεΐνες Α, Β , πρωτεΐνες του P,  L δακτυλίου στα όρια της εξωτερικής πλασματικής μεμβράνης κ.ο.κ

4)

Η  κατασκευή του βακτηριακού μαστιγίου είναι μια διαδικασία πολύπλοκη που απαιτεί :

α)

 τη σύνθεση των 40 περίπου δομικών πρωτεϊνών του βακτηριακού μαστιγίου, αλλά και,

β )

και την ορθή συναρμολόγηση τους προκειμένου να κατασκευασθεί  λειτουργικός και μοριακός κινητήρας και έλικα .

Η  Ορθή – Λειτουργική συναρμολόγηση των πρωτεϊνών  του βακτηριακού μαστιγίου  ελέγχεται   από  τα  προϊόντα  30  άλλων γονιδίων !!!

 Φίλοι επισκέπτες ,

η  κάθε  είδους  μηχανή  αποτελείται από  ορισμένα   εξαρτήματα,  κατάλληλα  συνδεδεμένα, ώστε  να  επιτυγχάνεται  συγκεκριμένη   λειτουργία, συγκεκριμένο έργο, με τη μετατροπή μιας μορφής ενέργειας σε άλλη χρησιμότερη.

Οι μηχανές που τα εξαρτήματά τους  είναι βιομόρια (πχ πρωτεΐνες), όπως αυτή που η λειτουργία της εξασφαλίζει τη κίνηση του  βακτηριακού μαστιγίου, χαρακτηρίζονται  Μοριακές μηχανές.

 Αγαπητοί φίλοι ,

η  κάθε  είδους  μηχανή ,  είναι προϊόν  Επινόησης  !!!

η  κάθε  είδους  μηχανή,   έχει το  Μηχανικό   της !!!

 ‘’Ημιν δε ο  χαρισάμενος  Διάνοιαν   εκ  των μικροτάτων της  κτίσεως την μεγάλην   του  Τεχνίτου Σοφίαν καταμανθάνειν, παράσχοι  και εκ των μεγάλων,   μείζονας  λαμβάνειν  τας  εννοίας  του  κτίσαντος’’ Μεγ. Βασίλειος

Videos:

1. 1.  https://youtu.be/Gs5UP3BtIB4

2.  2. https://youtu.be/rI4or9Ppbpw

 Άγγελος Αντωνέλλης