সেল মেশিন

2016 সালে, রসায়নে নোবেল পুরস্কার একটি চিত্তাকর্ষক কৃতিত্বের জন্য দেওয়া হয়েছিল - অণুগুলির সংশ্লেষণ যা যান্ত্রিক ডিভাইস হিসাবে কাজ করে। যাইহোক, এটা বলা যাবে না যে ক্ষুদ্রাকৃতির মেশিন তৈরির ধারণাটি একটি আসল মানব ধারণা। এবং এই সময় প্রকৃতি প্রথম ছিল.

পুরস্কৃত আণবিক মেশিনগুলি (এমটি-এর জানুয়ারি সংখ্যার নিবন্ধে তাদের সম্পর্কে আরও) একটি নতুন প্রযুক্তির দিকে প্রথম পদক্ষেপ যা শীঘ্রই আমাদের জীবনকে উল্টে দিতে পারে। কিন্তু সমস্ত জীবন্ত প্রাণীর দেহ ন্যানোস্কেল প্রক্রিয়ায় পূর্ণ যা কোষগুলিকে দক্ষতার সাথে কাজ করে।

কেন্দ্রে…

... কোষে একটি নিউক্লিয়াস থাকে এবং জেনেটিক তথ্য এতে সঞ্চিত থাকে (ব্যাকটেরিয়ার আলাদা নিউক্লিয়াস থাকে না)। ডিএনএ অণু নিজেই আশ্চর্যজনক - এটি 6 বিলিয়নেরও বেশি উপাদান (নিউক্লিওটাইডস: নাইট্রোজেনাস বেস + ডিঅক্সিরাইবোজ চিনি + ফসফরিক অ্যাসিড অবশিষ্টাংশ) নিয়ে গঠিত, যার মোট দৈর্ঘ্য প্রায় 2 মিটার। এবং আমরা এই বিষয়ে চ্যাম্পিয়ন নই, কারণ এমন জীব রয়েছে যাদের ডিএনএ শত শত বিলিয়ন নিউক্লিওটাইড নিয়ে গঠিত। এই ধরনের একটি দৈত্যাকার অণু নিউক্লিয়াসে ফিট করার জন্য, খালি চোখে অদৃশ্য, ডিএনএ স্ট্র্যান্ডগুলিকে একত্রে একটি হেলিক্স (ডাবল হেলিক্স) এ পেঁচানো হয় এবং হিস্টোন নামক বিশেষ প্রোটিনের চারপাশে আবৃত করা হয়। এই ডাটাবেসের সাথে কাজ করার জন্য সেলটিতে মেশিনের একটি বিশেষ সেট রয়েছে।

আপনাকে অবশ্যই ডিএনএ-তে থাকা তথ্যগুলি ক্রমাগত ব্যবহার করতে হবে: আপনার বর্তমানে প্রয়োজনীয় প্রোটিনের কোডগুলি পড়ুন (ট্রান্সক্রিপশন), এবং কোষকে ভাগ করার জন্য সময়ে সময়ে সমগ্র ডাটাবেসটি অনুলিপি করুন (প্রতিলিপি)। এই প্রতিটি ধাপের মধ্যে নিউক্লিওটাইডের হেলিক্স উন্মোচন করা জড়িত। এই ক্রিয়াকলাপের জন্য, হেলিকেস এনজাইম ব্যবহার করা হয়, যা একটি সর্পিলভাবে চলে এবং - একটি কীলকের মতো - এটিকে পৃথক থ্রেডে বিভক্ত করে (এটি সমস্ত বজ্রপাতের মতো)। কোষের সর্বজনীন শক্তি বাহক - এটিপি (অ্যাডিনোসিন ট্রাইফসফেট) এর ভাঙ্গনের ফলে মুক্তি পাওয়া শক্তির কারণে এনজাইম কাজ করে।

ATP অণুর মডেল। ফসফেট অবশিষ্টাংশের সংযুক্তি এবং বিচ্ছিন্নতা (বাম) সেলুলার রাসায়নিক বিক্রিয়ায় শক্তি বিনিময় প্রদান করে।

এখন আপনি চেইন টুকরা অনুলিপি করা শুরু করতে পারেন, যা আরএনএ পলিমারেজ করে, এটিপিতে থাকা শক্তি দ্বারা চালিত হয়। এনজাইমটি ডিএনএ স্ট্র্যান্ড বরাবর চলে যায় এবং আরএনএর একটি অঞ্চল গঠন করে (ডিঅক্সিরিবোজের পরিবর্তে চিনি, রাইবোজ থাকে), এটি সেই টেমপ্লেট যার উপর প্রোটিন সংশ্লেষিত হয়। ফলস্বরূপ, ডিএনএ সংরক্ষিত হয় (ধ্রুবক উন্মোচন এবং টুকরো পড়া এড়ানো), এবং উপরন্তু, প্রোটিন শুধুমাত্র নিউক্লিয়াসে নয়, পুরো কোষ জুড়ে তৈরি করা যেতে পারে।

প্রায় ত্রুটি-মুক্ত অনুলিপি DNA পলিমারেজ দ্বারা সরবরাহ করা হয়, যা RNA পলিমারেজের অনুরূপ কাজ করে। এনজাইমটি থ্রেড বরাবর চলে যায় এবং তার প্রতিরূপ তৈরি করে। যখন এই এনজাইমের আরেকটি অণু দ্বিতীয় স্ট্র্যান্ড বরাবর চলে যায়, ফলাফলটি ডিএনএর দুটি সম্পূর্ণ স্ট্র্যান্ড। অনুলিপি করা, টুকরো টুকরো টুকরো টুকরো করা এবং অপ্রয়োজনীয় প্রসারিত চিহ্ন মুছে ফেলার জন্য এনজাইমের কয়েকটি "সহায়ক" প্রয়োজন। তবে, ডিএনএ পলিমারেজের একটি "উৎপাদন ত্রুটি" রয়েছে। এটি শুধুমাত্র এক দিকে যেতে পারে। প্রতিলিপির জন্য একটি তথাকথিত স্টার্টার তৈরি করা প্রয়োজন, যেখান থেকে প্রকৃত অনুলিপি শুরু হয়। একবার সম্পন্ন হলে, প্রাইমারগুলি সরানো হয় এবং যেহেতু পলিমারেজের কোনো ব্যাকআপ নেই, তাই এটি প্রতিটি ডিএনএ অনুলিপির সাথে ছোট হয়। থ্রেডের শেষে টেলোমেরেস নামক প্রতিরক্ষামূলক টুকরো রয়েছে যা কোন প্রোটিনের জন্য কোড করে না। তাদের খাওয়ার পরে (মানুষের মধ্যে, প্রায় 50টি পুনরাবৃত্তির পরে), ক্রোমোজোমগুলি একসাথে লেগে থাকে এবং ত্রুটি সহ পড়া হয়, যা কোষের মৃত্যু বা ক্যান্সারে রূপান্তরিত করে। এইভাবে, আমাদের জীবনের সময় টেলোমেরিক ঘড়ি দ্বারা পরিমাপ করা হয়।

ডিএনএ অনুলিপি করার জন্য একসাথে কাজ করার জন্য অনেক এনজাইম প্রয়োজন।

একটি ডিএনএ-আকারের অণু স্থায়ী ক্ষতির সম্মুখীন হয়। এনজাইমগুলির আরেকটি গ্রুপ, বিশেষ মেশিন হিসাবে কাজ করে, সমস্যা সমাধানের সাথে কাজ করে। তাদের ভূমিকার একটি ব্যাখ্যা 2015 রসায়ন পুরস্কার প্রদান করা হয়েছিল (আরও তথ্যের জন্য জানুয়ারী 2016 নিবন্ধটি দেখুন)।

ভিতরে…

… কোষগুলির একটি সাইটোপ্লাজম রয়েছে - উপাদানগুলির একটি সাসপেনশন যা তাদের বিভিন্ন গুরুত্বপূর্ণ ফাংশন দিয়ে পূর্ণ করে। পুরো সাইটোপ্লাজম প্রোটিন কাঠামোর একটি নেটওয়ার্কে আচ্ছাদিত যা সাইটোস্কেলটন তৈরি করে। সংকোচনকারী মাইক্রোফাইবারগুলি কোষকে তার আকৃতি পরিবর্তন করতে দেয়, এটি তার অভ্যন্তরীণ অর্গানেলগুলিকে ক্রল করতে এবং সরাতে দেয়। সাইটোস্কেলটনে মাইক্রোটিউবুলসও রয়েছে, যেমন প্রোটিন দিয়ে তৈরি টিউব। এগুলি মোটামুটি অনমনীয় উপাদান (একটি ফাঁপা নল সর্বদা একই ব্যাসের একটি একক রডের চেয়ে শক্ত হয়) যা একটি কোষ তৈরি করে এবং কিছু অস্বাভাবিক আণবিক মেশিন তাদের সাথে চলে - হাঁটার প্রোটিন (আক্ষরিক অর্থে!)।

মাইক্রোটিউবুলের বৈদ্যুতিক চার্জযুক্ত প্রান্ত থাকে। ডাইনিন নামক প্রোটিনগুলি নেতিবাচক খণ্ডের দিকে চলে যায়, যখন কাইনসিনগুলি বিপরীত দিকে চলে যায়। ATP এর ভাঙ্গন থেকে নির্গত শক্তির জন্য ধন্যবাদ, হাঁটার প্রোটিনের আকার (যা মোটর বা পরিবহন প্রোটিন নামেও পরিচিত) চক্রে পরিবর্তিত হয়, যা তাদের মাইক্রোটিউবুলের পৃষ্ঠ জুড়ে হাঁসের মতো চলাফেরা করতে দেয়। অণুগুলি একটি প্রোটিন "থ্রেড" দিয়ে সজ্জিত থাকে, যার শেষ পর্যন্ত অন্য একটি বড় অণু বা বর্জ্য পণ্যে ভরা একটি বুদবুদ লেগে থাকতে পারে। এই সব একটি রোবট অনুরূপ, যা, দোলা, একটি স্ট্রিং দ্বারা একটি বেলুন টান. রোলিং প্রোটিন কোষের সঠিক স্থানে প্রয়োজনীয় পদার্থ পরিবহন করে এবং এর অভ্যন্তরীণ উপাদানগুলিকে স্থানান্তরিত করে।

কোষে ঘটমান প্রায় সমস্ত প্রতিক্রিয়া এনজাইম দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়, যা ছাড়া এই পরিবর্তনগুলি প্রায় কখনই ঘটবে না। এনজাইমগুলি হল অনুঘটক যা একটি কাজ করার জন্য বিশেষ মেশিনের মতো কাজ করে (খুব প্রায়শই তারা শুধুমাত্র একটি নির্দিষ্ট প্রতিক্রিয়ার গতি বাড়ায়)। তারা রূপান্তরের সাবস্ট্রেটগুলি ক্যাপচার করে, একে অপরের সাথে যথাযথভাবে সাজিয়ে নেয় এবং প্রক্রিয়া শেষে তারা পণ্যগুলি ছেড়ে দেয় এবং আবার কাজ শুরু করে। একটি শিল্প রোবট অবিরামভাবে পুনরাবৃত্তিমূলক কর্ম সঞ্চালনের সাথে সম্পর্ক একেবারে সত্য।

অন্তঃকোষীয় শক্তি বাহকের অণুগুলি রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলির একটি সিরিজের উপজাত হিসাবে গঠিত হয়। যাইহোক, ATP এর প্রধান উত্স হল কোষের সবচেয়ে জটিল প্রক্রিয়া - এটিপি সিন্থেসের কাজ। এই এনজাইমের সর্বাধিক সংখ্যক অণু মাইটোকন্ড্রিয়াতে অবস্থিত, যা সেলুলার "পাওয়ার প্লান্ট" হিসাবে কাজ করে।

এটিপি সিন্থেস - শীর্ষ: নির্দিষ্ট অংশ

ঝিল্লি, ড্রাইভ খাদ, দায়ী টুকরা মধ্যে

এটিপি সংশ্লেষণের জন্য

জৈবিক অক্সিডেশন প্রক্রিয়ায়, হাইড্রোজেন আয়নগুলি মাইটোকন্ড্রিয়ার পৃথক অংশের ভিতর থেকে বাইরের দিকে পরিবাহিত হয়, যা মাইটোকন্ড্রিয়াল ঝিল্লির উভয় পাশে তাদের গ্রেডিয়েন্ট (ঘনত্বের পার্থক্য) তৈরি করে। এই পরিস্থিতি অস্থিতিশীল এবং ঘনত্ব সমান করার জন্য একটি স্বাভাবিক প্রবণতা রয়েছে, যা এটিপি সিন্থেসের সুবিধা নেয়। এনজাইমটি বেশ কয়েকটি চলমান এবং স্থির অংশ নিয়ে গঠিত। চ্যানেলগুলির সাথে একটি খণ্ডটি ঝিল্লিতে স্থির করা হয়েছে, যার মাধ্যমে পরিবেশ থেকে হাইড্রোজেন আয়নগুলি মাইটোকন্ড্রিয়ায় প্রবেশ করতে পারে। তাদের আন্দোলনের কারণে সৃষ্ট কাঠামোগত পরিবর্তন এনজাইমের আরেকটি অংশ ঘোরায় - একটি দীর্ঘায়িত উপাদান যা ড্রাইভ শ্যাফ্ট হিসাবে কাজ করে। রডের অন্য প্রান্তে, মাইটোকন্ড্রিয়নের ভিতরে, সিস্টেমের আরেকটি অংশ এটির সাথে সংযুক্ত থাকে। শ্যাফ্টের ঘূর্ণন অভ্যন্তরীণ খণ্ডের ঘূর্ণন ঘটায়, যার সাথে, এর কিছু অবস্থানে, এটিপি-গঠন প্রতিক্রিয়ার সাবস্ট্রেটগুলি সংযুক্ত থাকে এবং তারপরে, রটারের অন্যান্য অবস্থানে, একটি তৈরি উচ্চ-শক্তি যৌগ। . মুক্তি

আর এই সময় মানুষের প্রযুক্তির জগতে একটি উপমা খুঁজে পাওয়া কঠিন নয়। শুধু একটি বিদ্যুৎ জেনারেটর। হাইড্রোজেন আয়নগুলির প্রবাহ উপাদানগুলিকে জলীয় বাষ্পের প্রবাহ দ্বারা চালিত টারবাইনের ব্লেডের মতো ঝিল্লির মধ্যে অচল করে দেয় আণবিক মোটরের ভিতরে। খাদটি ড্রাইভটিকে প্রকৃত ATP প্রজন্মের সিস্টেমে স্থানান্তর করে। বেশিরভাগ এনজাইমের মতো, সিন্থেসও অন্য দিকে কাজ করতে পারে এবং এটিপি ভেঙে দিতে পারে। এই প্রক্রিয়াটি একটি অভ্যন্তরীণ মোটরকে গতিশীল করে যা একটি শ্যাফ্টের মাধ্যমে ঝিল্লি খণ্ডের চলমান অংশগুলিকে চালিত করে। এর ফলে মাইটোকন্ড্রিয়া থেকে হাইড্রোজেন আয়ন বের হয়ে যায়। সুতরাং, পাম্পটি বৈদ্যুতিকভাবে চালিত হয়। প্রকৃতির আণবিক অলৌকিক ঘটনা।

সীমান্তে…

... কোষ এবং পরিবেশের মধ্যে একটি কোষের ঝিল্লি রয়েছে যা বহিরাগত বিশ্বের বিশৃঙ্খলা থেকে অভ্যন্তরীণ ক্রমকে পৃথক করে। এটি অণুগুলির একটি দ্বিগুণ স্তর নিয়ে গঠিত, যার মধ্যে হাইড্রোফিলিক ("জল-প্রেমময়") অংশগুলি বাইরের দিকে এবং হাইড্রোফোবিক ("জল-এড়ানো") অংশগুলি একে অপরের দিকে থাকে। ঝিল্লিতে অনেক প্রোটিন অণুও থাকে। শরীরকে পরিবেশের সংস্পর্শে আসতে হবে: প্রয়োজনীয় পদার্থ শোষণ করে বর্জ্য ত্যাগ করে। ছোট অণু সহ কিছু রাসায়নিক যৌগ (উদাহরণস্বরূপ, জল) ঘনত্ব গ্রেডিয়েন্ট অনুসারে উভয় দিকে ঝিল্লির মধ্য দিয়ে যেতে পারে। অন্যদের প্রসারণ কঠিন, এবং কোষ নিজেই তাদের শোষণ নিয়ন্ত্রণ করে। আরও, সেলুলার মেশিনগুলি সংক্রমণের জন্য ব্যবহৃত হয় - পরিবাহক এবং আয়ন চ্যানেল।

পরিবাহক একটি আয়ন বা অণুকে আবদ্ধ করে এবং তারপর এটির সাথে ঝিল্লির অন্য দিকে চলে যায় (যখন ঝিল্লিটি নিজেই ছোট হয়) বা - যখন এটি পুরো ঝিল্লির মধ্য দিয়ে যায় - সংগৃহীত কণাটিকে সরিয়ে দেয় এবং অন্য প্রান্তে ছেড়ে দেয়। অবশ্যই, পরিবাহক উভয় উপায়ে কাজ করে এবং খুব "ফিনিকি" - তারা প্রায়শই শুধুমাত্র এক ধরনের পদার্থ পরিবহন করে। আয়ন চ্যানেলগুলি একই রকম কাজের প্রভাব দেখায়, তবে একটি ভিন্ন প্রক্রিয়া। তাদের একটি ফিল্টারের সাথে তুলনা করা যেতে পারে। আয়ন চ্যানেলের মাধ্যমে পরিবহন সাধারণত ঘনত্বের গ্রেডিয়েন্ট (উচ্চ থেকে নিম্ন আয়ন ঘনত্ব যতক্ষণ না তারা সমতল হয়) অনুসরণ করে। অন্যদিকে, আন্তঃকোষীয় প্রক্রিয়াগুলি গিরিপথের খোলা এবং বন্ধকরণ নিয়ন্ত্রণ করে। আয়ন চ্যানেলগুলিও কণার মধ্য দিয়ে যাওয়ার জন্য উচ্চ নির্বাচনীতা প্রদর্শন করে।

আয়ন চ্যানেল (বাম) এবং পাইপলাইন চালু আছে

ব্যাকটেরিয়া ফ্ল্যাজেলাম একটি সত্যিকারের ড্রাইভিং প্রক্রিয়া

কোষের ঝিল্লিতে আরেকটি আকর্ষণীয় আণবিক মেশিন রয়েছে - ফ্ল্যাজেলাম ড্রাইভ, যা ব্যাকটেরিয়ার সক্রিয় চলাচল নিশ্চিত করে। এটি একটি প্রোটিন ইঞ্জিন যা দুটি অংশ নিয়ে গঠিত: একটি নির্দিষ্ট অংশ (স্টেটর) এবং একটি ঘূর্ণায়মান অংশ (রটার)। ঝিল্লি থেকে কোষে হাইড্রোজেন আয়ন প্রবাহের কারণে আন্দোলন হয়। তারা স্টেটরে চ্যানেলে প্রবেশ করে এবং আরও দূরবর্তী অংশে, যা রটারে অবস্থিত। কোষের ভিতরে যাওয়ার জন্য, হাইড্রোজেন আয়নগুলিকে অবশ্যই চ্যানেলের পরবর্তী বিভাগে তাদের পথ খুঁজে বের করতে হবে, যা আবার স্টেটরে রয়েছে। যাইহোক, চ্যানেলগুলি একত্রিত হওয়ার জন্য রটারকে অবশ্যই ঘোরানো উচিত। রটারের শেষ, খাঁচা ছাড়িয়ে প্রসারিত, বাঁকা, একটি নমনীয় ফ্ল্যাজেলাম এটির সাথে সংযুক্ত, একটি হেলিকপ্টার প্রপেলারের মতো ঘুরছে।

আমি বিশ্বাস করি যে সেলুলার মেকানিজমের এই অগত্যা সংক্ষিপ্ত ওভারভিউ এটি স্পষ্ট করে দেবে যে নোবেল পুরস্কার বিজয়ীদের বিজয়ী নকশাগুলি, তাদের কৃতিত্ব থেকে বিরত না হয়ে, এখনও বিবর্তনের সৃষ্টির পরিপূর্ণতা থেকে অনেক দূরে।