Разработка Полной Теории сотворения природой живой клетки - 2

Продолжение. Начало здесь

Когда знакомишься с строением живой клетки и той деятельности, которая происходит внутри неё, сразу же, в качестве сравнения, приходит на ум работа огромного производственного объединения, руководство которым осуществляет свой "директор” (центр управления), имеются свои "производственные цеха”, изготавливающие сложную химическую продукцию (белки) - для воспроизводства новой живой клетки, имеются здесь и свои транспортные линии, "складские помещения” – для хранения компонентов, предназначенных для изготовления белков (главной составляющей живой клетки), есть и свои "специализированные помещения”, обеспечивающие это ”производственное объединение” необходимыми энергетическими ресурсами.

Организм взрослого человека состоит, в среднем, из 10 в 14 степени живых клеток Каждый из нас начинает свою жизнь с процесса формирования одной-первой клетки. Эти клетки делятся - и вот уже их две, затем-четыре, затем-восемь и так далее. Так происходит процесс деления клеток, в результате которого из одной-первой клетки, мы превращаемся в организм, содержащий сотни триллионов клеток и этот процесс называется ростом. Клетки формируют ткани, ткани формируют органы, а органы формируют нас.

Тело человека состоит примерно из 250-ти типов различных живых клеток и все они содержат идентичный генетический материал. Устройство живой клетки рассмотрим на примере простой растительной клетки. Как и любая живая клетка, растительная клетка состоит из клетчатой мембраны, в которой находится клеточная жидкость-цитоплазма. Эта жидкость представляет собой густой молекулярный раствор питательных веществ клетки-определённых химических компонентов, из которых клетка создаёт клеточные структуры. В клеточной жидкости располагается ядро клетки, а так же большое количество "цехов” (центров производства) - рибосом, в которых изготавливаются основные структурные строительные блоки и множество специализированных компонентов (частей) клетки, аналогичных названиям органов тела. Эти специализированные части клетки получили название "органеллы” - то есть здесь из клеточного материала начинаются формироваться органы. Наибольшими из органелл являются хранилища, центры переработки (лизосомы), силовые специализированные части клетки(митохондрии) и солнечные(хлоропласты) станции. Как и клетка в целом, ядро и органеллы окружены полупрозрачными мембранами, которые выборочно пропускают определённые вещества внутрь и отработанные вещества удаляют наружу. Мембрана клетки, в частности, впускает внутрь питательные вещества и рассеивает отходы. Внутриклеточная жидкость пронизана сетью трубочек, которые укрепляют внутреннюю структуру клетки (цитроскелет) и служат, по всей видимости, транспортными магистралями.

Ядро клетки содержит генетический материал-молекулу ДНК, несущую в себе генетическую (наследственную) информацию и молекулу РНК, которая производится непосредственно самой ДНК и доставляет необходимые установки(инструкции) в центры производства.

Центры производства представляют собой гранулированные тела, которые непосредственно производят протеины (белки) клетки. Протеины состоят из структурных протеинов(белков) и ферментов-катализаторов, которые ускоряют все молекулярные процессы. В каждой отдельной живой клетке располагается около 500 000 центров производства.

Хранилища-это склады плоских мешочков, уложенных один на один. Здесь хранятся, а затем маркируются, упаковываются и рассылаются по местам назначения различные клеточные продукты, из которых будут формироваться новые клетки.

Центры переработки-это организмы, в которых содержаться ферменты для переваривания пищи, повреждённые компоненты клетки, годные к переработке и различные неиспользованные молекулы. Испорченные элементы здесь перерабатываются и используются для построения новых компонентов клетки.

Силовые станции выполняют дыхательные функции клетки, используя кислород для разложения органических молекул на углекислый газ и воду. Отсюда исходит энергия, которая концентрируется в специальных энергетических носителях. Эти энергетические носители представляют собой сложные молекулярные соединения-аденозитрифосфат (АТФ), которые смешиваясь с другими частями клетки, снабжают энергией все процессы, протекающие в ней. Эти процессы, в совокупности, именуются клеточным метаболизмом.

Сравнительно недавно было обнаружено, что силовые станции (митохондрии) содержат в себе ещё и собственный генетический материал. В этих станциях происходит свой собственный процесс деления клеток, независимо от происходящего процесса деления большой клетки. В эти силовые станции, примерно два миллиона лет тому назад, внедрились простые бактерии и стали постоянными спутниками большой клетки, на уровне сожительства с ней, и живут в тесном симбиозе с любой клеткой. ДНК этой симбиозной бактерии передаётся из поколения в поколение, но только по женской линии. А эта особенность ДНК симбиозной бактерии позволяет использовать, митохондрильные ДНК, в частности, для исследования путей и времени миграции человека со своей прородины - Африки, на остальные континенты Планеты.

Солнечные станции, как и силовые, имеют собственный генетический материал и самовоспроизводятся, но они имеются только лишь в зелёных растениях. Это центры фотосинтеза, преобразующие солнечную энергию, углекислый газ и воду в сахар и кислород. Произведённые сахара отправляются в силовые станции, где их них извлекается энергия, которая затем хранится в энергетических носителях АТФ. В дополнение к сахарам, растения поглощают так же питательные вещества и некоторые другие элементы из земли с помощью собственных корней.

Истинным управителем (мозгом) клетки является её мембрана. Она состоит из двух слоёв фосфолипидных молекул, полярные части которых расположены внутри и вне клетки, а неполярные - соединены внутри мембраны. В мембрану внедрено множество интегральных мембранных блоков, которые можно функционально разделить на две группы: белки-рецепторы и белки-эффекторы.

Белки-рецепторы являются органами чувств клетки, настроенные на восприятие определённых сигналов внешнего окружения и внутренней среды клетки. Часть рецепторов реагирует на определённые молекулы, при соединении с соответствующей данному рецептору молекулой, происходит перераспределение зарядов и блок рецептора меняет свою форму и активно изменяет свою конфигурацию.

Другие рецепторы реагируют на внешние поля - свет, радиоволны, тепло, звук и т. д. Зарегистрированные сигналы от внешней и внутренней сред заставляют клетку предпринимать действия, направленные на поддержание своей жизнедеятельности. Эти действия осуществляются белками-эффекторами разных видов. Одни из них представлены канальными белками, которые в активном состоянии образуют переход и пропускают молекулы внутрь или наружу клетки. В пассивном состоянии переход закрыт. Циклоклеточные белки-рецепторы управляют формой и подвижностью клетки.

Ещё один вид эффекторов-ферменты, способствующие расщеплению и синтезу различных молекул. В активном состоянии, все белки-эффекторы могут активизировать гены, ответственные за замену изношенных и синтез новых белков, тем самым образуя цепочку обратной связи. Эволюция клеток происходила в направлении увеличении количества и разнообразия как белков-рецепторов, так и белков-эффекторов. Суть работы между сигналами-рецепторами и сигналами-эффекторами в постоянном анализе ситуации состояния клетки и в принятии, в необходимых случаях, решения о требуемых действиях для нормализации работы всей клетки. Как и у всех живых организмов, неблагоприятные сигналы вызывают у клетки реакцию защиты, а благоприятные-реакции роста и развития. При одновременном поступлении обеих сигналов, реакция клетки будет только одна-защита, поскольку у этой реакции высший приоритет.

Общее направление информационных потоков в клетке выглядит следующим образом Сигналы внешней среды посредством мембраны воздействуют на регуляторные белки которые, как волна на пляже, покрывают ДНК в отдельной хромосоме. Регуляторные белки открывают отдельные гены и делают их доступными для взаимодействия с РНК, таким образом, активизируя гены отдельной хромосомы. Активные гены копируют РНК и переносят копию в центр производства, В центре производства создаются белки, выполняющие отдельные функции, отвечающие на воздействие сигналов внешней среды. Важно, что сигналы окружающей среды (в виде вещества, энергии, но не информации) управляют активностью генов, то делая их активными, то, наоборот, блокируя их активность, чем оказывают влияние на состояние клетки. А если посмотреть в целом, то оказывают влияние на состояние организма. Причём эти сигналы окружающей среды могут, через генный аппарат клеток, вызывать болезни организма или, наоборот, блокировать генетические предрасположения организма к болезням.

Сложность протекающих процессов в клетках и в её структурах сочетаются с удивительной простотой элементарной базы жизненных процессов. Основными в биологических структурах являются всего несколько химических элементов. Это: -углерод(С):, -азот(N), -кислород(О). Совместно с водородом (Н) эти химические элементы способны формировать молекулы любой сложности. Не меньшую роль в жизни клетки играет и вода. Это – и химический компонент и среда, в которой протекают различные химические реакции. Электрическая поляризация молекул воды определяет и формирование самой мембраны и биохимические процессы, протекающие в клетке Важную роль в биологических процессах играет и фосфор (Р), и сера (S). Некоторые фосфаты участвуют в преобразовании и переносе химической энергии, что являлось необходимым фактором в период добиологического формирования клетки, когда она ещё не была живой.

На уровне молекул осуществляется универсальный набор не многих органических образований, используемых всеми клетками в качестве пищи. Общее число пищевых молекул не превышает нескольких сотен, что ничтожно мало по сравнению с тем количеством крупных молекул, участвующих в строительстве клетки в процессе её деления.

Всё живое на Земле, от простейших бактерий до человека, состоит из одинаковых строительных блоков-стандартного набора немногим более трёх десятков типовых биологических элементов. В состав этого типового универсального набора входит следующая биологическая элементная база:

В 50-ые годы прошлого века учёные-биологи Д. Уотсон и Ф. Крик представили структуру ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) в виде двухнитевой спирали, у которой вертикальные структуры состоят из разновидности сахара-дедоксирбозы, а горизонтальные - из пар нуклеотидов: адеин-тиамин, гуанин-цитрозин. Такое свойство ДНК связано с тем, что каждый из четырёх нуклеотидов, контролирующих информацию, может связываться только с одним из оставшихся трёх и такие пары соединяют нити спирали. Когда происходит процесс создания новой клетки и в неё дублируется ДНК, аналогичная той, которая находится в первичной клетке, нити спирали разъединяются и к каждой из них добавляются соответствующие (комплектарные) нуклеотиды, тем самым воспроизводя вторую ДНК уже в новой клетке. В геноме живого организма каждая отдельная молекула ДНК формирует отдельную хромосому. Геном человека содержит 46 хромосом, общая длина молекулы ДНК достигает двух метров и содержит свыше трёх миллиардов кодирующих элементов-нуклеотидов. В структуру ДНК входит фермент РНК-рибонуклеиновая кислота. Фермент РНК-полимероза "ходит как челнок” по фрагменту ДНК, что позволяет нарабатывать (копировать) любые количества этого фрагмента. Он необходим для анализа и чрезвычайно быстрой расшифровки последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК при копировании гена. В процессе копирования гена ДНК с помощью РНК фиксируется около 30000 атомов, положения которых необходимо проанализировать, выявить и исправить ошибки в РНК, и произвести другие, необходимые для копирования операции.

Использование новейшей электронной техники и компьютеров создало реальные возможности расшифровки всего генома человека. В 2000 году геном был прочитан, после чего учёные пришли в полное недоумение. Они ожидали увидеть в геноме человека не менее 100 000 генов, по числу белков в теле человека, но при расшифровке их оказалось примерно в три раза меньше-порядка 30-35 тысяч. У мухи дрозофилы насчитывается примерно 15 тысяч генов, у наиболее простого организма-червяка, который состоит примерно всего из 1300 живых клеток, оказалось аж 24 000 генов. А у человека, тело которого состоит примерно из 50-ти триллионов клеток, генов оказалось чуть больше, чем у червяка. Стало понятным, что считать человека "венцом творения Природы”, только ориентируясь на количество генов в его геноме, занятие абсолютно бесперспективное.

Основную часть ДНК наших хромосом (около 95%) занимают пустые, или как их ещё называют, мусорные участки. На этих участках попросту не закодированы никакие гены, а повторы этих участков, следующие друг за другом, кажутся абсолютно бессмысленными. Именно исследование этих непонятных участков ДНК позволило коллективу учёных, под руководством будущего академика П. П. Горяева разработать теорию волнового генома человека, которую в более полном объёме рассмотрим далее по тексту, в отдельной главе.

При исследовании генома человека учёных ожидало ещё одно открытие — наличие 223 генов, которые полностью отсутствовали у всех других живых организмов на Земле, они же отсутствовали и у предшественников современного человека-питекантропа и неандертальца. Но, как это оказалось ни странным, аналогичные 223 гена были выявлены у самой примитивной живой клетки-бактерии кишечной палочки.

Кишечная палочка представляет собой бактерию, по сложности своего генома абсолютно не соизмеримую с геномом человека. Одна хромосома этой бактерии содержит до 1000 известных генов, длина её примерно 1,6 мм, у человека примерно 2 метра. Бактериальная хромосома содержит примерно 4,7 миллионов нуклотидных пар, у человека-свыше трёх миллиардов. Эта бактерия населяет нижнюю часть кишечника теплокровных животных. В умеренном количестве определённые разновидности бактерий кишечной палочки населяют и человеческий организм. Обращает на себя внимание и возраст этой бактерии. Она возникла более трёх миллиардов лет тому назад и, естественно, в те далёкие времена она не могла быть связанной ни с какими теплокровными организмами, ибо таких организмов в те времена просто не существовало. Возникает законный вопрос: "А существует какая либо взаимосвязь между 223-мя генами генома человека и аналогичными генами генома бактерии кишечной палочки?” Чтобы попытаться ответить на этот вопрос, в первую очередь, необходимо ознакомиться с мнениями учёных, которые пытаются определить возможные пути появления этих генов в геноме человека. Об этом и поговорим в следующей главе.