Anatomie und Physiologie

Artikel / Biologie / Anatomie und Physiologie / Як клітини маніпулюють гемом /

Як клітини маніпулюють гемом

Отрута необхідна для життя!

Швидше за все, ви пам'ятаєте, що вчили про гемоглобін. Це пігментований білок, який надає червоний колір еритроцитам. Він відповідає за поглинання кисню в легенях і його транспортування до всіх клітин організму. Як ми побачимо незабаром, недавні відкриття, що стосуються його центрального компонента, червоного пігменту гему (або haem), створюють реальні проблеми для еволюційної теорії.

Занадто велика кількість гему фактично токсична для клітин, але в той самий час вона буквально життєво необхідна для життя на нашій планеті. Це справедливо не тільки для людей, але й практично для всіх тварин і рослин, і навіть для більш простих організмів, таких як бактерії, дріжджі й гриби. Тому його виробництво є абсолютно необхідним біологічним процесом, але воно повинно суворо контролюватися.

Багатофункціональна молекула

У живих організмах існує кілька різновидів молекули гему, але їх основна структура однакова: вони поєднують в собі квадратну форму конструкції, яка називається порфіриновим кільцем, із залізом (див. малюнок 1).Малюнок 1. Молекула гему, що показує кільцеву структуру, яка оточує залізо (Fe).

Гемоглобін – один з багатьох видів «гемопротеїнів», в яких гем із залізом пов'язаний з білковим компонентом. Таким чином, всі вони відносяться до типу так званих «металопротеїнів». Інші типи металопротеїнів містять різні метали, в тому числі мідь, цинк і кобальт, а також магній в хлорофілі зелених рослин. (Хлорофіл необхідний для фотосинтезу, в ході якого з сонячного світла, води й вуглекислого газу утворюються багаті енергією продукти харчування).

Уявіть собі гем як універсальний клітинний пристрій, що виконує всілякі регулюючі та сигнальні функції всередині клітин. Окрім своєї найважливішої ролі в складі гемоглобіну, він є ключовим компонентом:

● інших пігментованих білків (наприклад, міоглобіну в м'язах, що надає їм червоний колір);

● різних ферментів пероксидази; і

● цитохромів, білків, що беруть участь в основних метаболічних процесах в клітинах.

Недавні дослідження також показують, що гем допомагає регулювати активність енергетичних центрів клітин – мітохондрій. Схоже, що гем безпосередньо впливає на кількість АТФ (аденозинтрифосфату), що виробляється в цих мітохондріальних енергетичних фабриках.1 АТФ – це «паливо», яке живить живі організми, і його виробництво, як відомо, є завданням одного з унікальних молекулярних моторів, створених Творцем.2

Поставка на вимогу

Автори недавньої статті в провідному журналі PNAS описують, як ця незвичайна складна молекула гему виробляється, а потім мобілізується в потрібних кількостях, коли й де це необхідно.3 Надточний контроль є обов'язковим, оскільки надлишок гему призводить до утворення так званих вільних радикалів. Це короткоживучі, але надзвичайно активні атоми або молекули, які пошкоджують мембрани, ДНК та інші частини клітин. Якщо не вживати заходів, надлишок вільних радикалів сприяє розвитку раку, проблем із серцем й кровоносними судинами, різноманітних дегенеративних захворювань і старінню.4

Вільні радикали насправді є побічним продуктом повсякденного метаболізму. Але вони також виникають в результаті впливу токсинів навколишнього середовища (таких як тютюновий дим), а також інших канцерогенних речовин й випромінювання (наприклад, ультрафіолетового світла). Тому різні потужні антиоксидантні молекули відіграють важливу роль, оскільки вони можуть знищувати ці вільні радикали – звідси й назва «поглиначі вільних радикалів». Деякі з них містяться у вашому організмі, а здорове харчування також забезпечує вас безліччю антиоксидантів.5

Цікаво, що дослідники виявили, що в будь-який момент часу в будь-якому з компартментів ваших клітин знаходиться не більше однієї молекули гему.4 Ми бачили, що, незважаючи на свою важливість, гем досить «небезпечний у використанні». То як же клітини підтримують його достатню кількість, враховуючи необхідність негайної подачі на вимогу? Накопичення такого матеріалу небезпечне (через ризик утворення вільних радикалів). Тому можна припустити, що відповідь повинна включати в себе надзвичайно ефективне виробництво в поєднанні з надзвичайно ефективною системою розподілу. Насправді, експерименти дослідницької групи вказують на наявність розумної «буферної»6 системи; оскільки «вільний» (незв'язаний) гем токсичний, більшість доступних молекул гему слабо (зворотньо) зв'язуються зі спеціальними «буферними» білками, щоб їх можна було легко віддати при необхідності.

Це пояснює крихітну кількість вільного гему, виявлену в цьому дослідженні PNAS. Натомість клітини містять запаси цього «лабільного гему» (названого так тому, що він «нестабільний» в тому сенсі, що може легко перетворюватися на вільний гем). Автори статті описують це як «запас обмінного гему, який стає доступним на вимогу в суворо контрольованому режимі...». Вони додають: «Цей тонкий контроль також забезпечує механізм гемозалежної сигналізації та регуляції, оскільки гем може поставлятися дискретно, що призводить до активації білків у мономолекулярних кроках [мономолекулярні реакції, де одна молекула зазнає хімічних змін, не взаємодіючи з іншими молекулами в цьому процесі – прим. перекл.]».3

Динамічний дизайн

Це дуже розумно! Це ще одне підтвердження того, що клітини далеко не такі прості. Тут ми бачимо, що вони є експертами в галузі логістики, які використовують складні системи стримувань і противаг. У даному випадку мова йде про точне вимірювання попиту й пропозиції цього абсолютно необхідного, але потенційно смертельного «товару» – гему.

Ви помітили, якими словами користуються вчені – «суворо контрольований», «винятковий контроль», «сигналізація й регулювання»? Це мова дизайну. Звичайно ж! Як знають у глибині душі навіть найзапекліші атеїсти, ніколи не було доведено, що такі витончені системи можуть виникнути без участі розумних й цілеспрямованих агентів. Не дивно, що коли такі системи починають давати збої (у нашому гріховному світі), неминуче виникають різні захворювання.

Як такий чудовий контроль міг розвинутися крок за кроком, без будь-якої скеровуючої руки? І без будь-якого плану або мети, як наполягають прихильники еволюції? У складному хімічному шляху утворення гему налічується не менше восьми ферментативних етапів, деякі з яких відбуваються у ваших дивовижних мітохондріях, а деякі – в цитоплазмі ваших клітин. Виробництво гему – це аж ніяк не простий процес!7

Й згадайте, що гемоглобін міститься практично в усіх живих організмах. Щоб натуралістичне походження клітинного життя було життєздатним, еволюціоністи повинні спочатку продемонструвати, як ці етапи могли виникнути в результаті випадкових мутацій. І вони повинні вірити, що це сталося на «дуже ранній» стадії протоклітини.8

Такі фантастичні схеми, що виключають Дизайнера, – це не що інше, як очікування чудес від неживої природи. Виробництво й обробка гему у ваших клітинах – це чудеса, які вимагають від нас визнання нашого Бога- Творця, бо саме Він «...чинить велике та недослідиме, предивне, якому немає числа...» (Йов 5:9).

Подібні матеріали

arrow-up