К. Конюх и П. Плотник

Живая клетка –

самовоспроизводящийся автомат с программным управлением

·        Каждая живая клетка, получая на вход необходимое сырьё и энергию, выполняет работу, определяемую её ролью в многоклеточном организме, а в случае одногоклеточного организма – в биосообществе (суперорганизме или биоте).

·        Все системы живой клетки –производственные поточные линии, энергетическое оборудование, транспортная сеть и др. – согласованы друг с другом и построены по единому плану.

·        В процессе самовоспроизведения живой клетки каждая составляющая её оборудование молекула должна появиться в назначенном ей месте в соответствии с определённым временным графиком.

·        Вся последовательность проводимых в клетке работ осуществляется автоматически по определённому алгоритму, записанному в геноме соответствующего вида.

·        Первые появившиеся на Земле живые клетки должны были обладать одновременно геномом, в котором записан алгоритм управления, и полным набором механизмов, обеспечивающих реализацию этого алгоритма.

·        Каждая живая клетка может появиться только от другой живой клетки, обладающей всеми необходимыми частями.

 

  Живая клетка – агрегат, выполняющий определённые функции 

Одноклеточные организмы могут существовать только в составе биосообщества – суперорганизма или биоты, в котором они являются поставщиками молекул определённых химических веществ. 

В многоклеточных организмах кроме секретирующих клеток, поставляющих вещества, нужные организму, существуют клетки с другими функциями:

• клетки мышечных волокон обеспечивают движение или поддержание равновесия организма; 
• нервные клетки порождают или проводят электрические сигналы и т.д.

  Рабочее оборудование – автоматизированные поточные производственные линии

    Для выполнения своих основных функций, а также для самовоспроизводства живая клетка использует группы ферментов – автоматизированные поточные производственные линии (АППЛ). В частности, на АППЛ могут производиться:

• триозофосфат – первичное органическое соединение, служащее универсальной базой для построения всех других органических веществ (эта АППЛ представляет собой стандартное оборудование цикла Калвина);
• аминокислоты, моносахара и нуклеотиды – мономеры, являющиеся заготовками для производства белков, полисахаров и нуклеиновых кислот;
• липиды и другие низкомолекулярные органические соединения.

  Построение нового оборудования - станкостроение

    Появление в клетке новых единиц оборудования (ферментов, мебран и т.д.), связано с деятельностью программно-управляемых станкостроительных агрегатов, непременной частью которых являются полирибосомы. В эукариотных клетках имеются специализированные станкостроительные предприятия, включающие эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи.

    Для некоторых типов клеток алгоритм управления предусматривает возможность перепрофилирования – смены оборудования, связанной с изменением номенклатуры выпускаемой продукции.

    Оборудование, использующееся при перепрофилировании, включает, кроме строительных, программно-управляемые демонтажные агрегаты – лизосомы.

  Система энергообеспечения – электростанции живой клетки

    В клетке постоянно протекают процессы, сопровождающиеся затратами энергии:

• процессы производства конечных продуктов и полуфабрикатов на АППЛ;
• импорт и экспорт различных молекул через клеточную мембрану;
• внутриклеточный транспорт крупных молекул;
• построение нового оборудования и транспортных сетей;
• совершение механической работы (в частности, перемещение клетки как целого).

    Приём энергии от внешнего источника её преобразование в энергию электрического поля конденсатора и хранение производят имеющиеся в каждой клетке электростанции.

Электростанции имеют также устройства для зарядки мобильных аккумуляторов, используемых затем в разных частях клетки.

  Внутриклеточная транспортная сеть

    В эукариотных клетках,  существует везикулярный транспорт крупных частиц – макромолекул или целых органелл.

  Система целенаправленного передвижения одноклеточных организмов

Большинство одноклеточных организмов может осуществлять свои жизненные функции, только обладая возможностью таксиса – перемещения в нужном клетке направлении.

Для осуществления таксиса как бактерии, так и протисты (эукариотные одноклеточные организмы) имеют:

·        навигационные приборы, позволяющие определить направление движения;

·         движители (жгутики, реснички и т.д.);

·        электромоторы, являющиеся приводами движителей.

  Система управления 

Согласование работы отдельных устройств и обеспечение работы всего агрегата в целом осуществляется cистемой программных контроллеров.

Программные контроллеры реализуют алгоритм управления, записанный в геноме. 

Дата последнего обновления:  29.04.10

Инженерно-физическая биология