Cтраница 2
Биологически функциональна целостная пространственная структура молекулы белка. Эта конфирмационная структура полипептидной цепи поддерживается и стабилизируется опять-таки главным образом слабыми взаимодействиями ( [1], гл. Возникает глобула - апериодический кристалл, своеобразная молекулярная машина, поведение и свойства которой зависят от индивидуального поведения и положения каждого ее элемента. Все элементы белковой молекулы связаны друг с другом сильными химическими взаимодействиями вдоль полипептидной цепи и целой гаммой слабых невалентных взаимодействий. [16]
Конус роста должен в конце концов превратиться в нечто иное. Достигнув своей мишени, он должен как-то узнать об этом: здесь нужно будет сформировать синапсы и прекратить рост. Так как в теле зрелого нейрона к микротрубочкам и нейрофиламентам продолжают присоединяться новые субъеди-иицы и эти скелетные структуры продвигаются по нейриту вперед, для создания синаптического окончания необходимо, чтобы на конце нейрита пришла в действие молекулярная машина, разрушающая микротрубочки и нейрофиламенты сразу же при их появлении в окончании ( см. гл. Это изменение в поведении цитоскелета в нервном окончании должно также сопровождаться изменением в обороте материала мембраны. В развивающемся дендрите, образующем постсинаптическое окончание, экзоцитоз и эидоцитоз почти прекращаются, тогда как в развивающемся аксоне, образующем пре-синаптическое окончание, непрерывные быстрые процессы экзоцитоза и эндс-цитоза, свойственные конусу роста, должны уступить место Ca2t - зависимому экзоцнтозу и последующему поглощению выделенного вещества путем эндоцитоза, т.е. процессам, лежащим в основе синаптической передачи. Предстоит еще установить, каким образом конус роста узнает надлежащее место своего назначения и как он трансформируется в синаптическое окончание. Эти вопросы составляют ядро проблемы, рассматриваемой в следующем разделе-проблемы соединения нейронов в целостную функционирующую нервную систему. [17]
На рис. 4.1 представлена одна из бесчисленных схем биохимических реакций, которые можно найти в любом учебнике биохимии. Стрелка указывает нам, что во что превращается под действием специфического фермента. Эта стрелка и есть изображение химического превращения. Чтобы выяснить механизм ферментативного катализа химической реакции, необходимо знать механизм действия фермента, осуществляющего данную реакцию. Мы увидим ниже, что молекула каждого фермента есть фактически машина, реализующая катализируемое химическое превращение. Чтобы понять смысл биохимических схем, ученый должен знать конструкции и способы функционирования каждого фермента на этих схемах. Другими словами, каждая стрелка должна быть ассоциирована с конкретной молекулярной машиной. В настоящее время ясно, что эта задача может быть выполнена, что эта проблема биологической физики решаема. В течение последних лет подобная работа была выполнена для ряда биохимических реакций. Остается исследовать еще не одну тысячу. Этим стоит заняться физикам, изучающим биологические проблемы. [18]
Перспективы развития нанотехнологии трудно вообразить. В медицине все существующие методы лечения изменятся до неузнаваемости. Не надо будет кормить пациентов таблетками, оперировать, пересаживать органы и др. Все будет происходить на молекулярном уровне. В пациента будут запускать систему биокомпозиционных машин, которая в зависимости от ситуации станет лечить зараженные вирусом или мутировавшие клетки, изменяя структуру ДНК или перестраивая ее. Планируется создать компьютеры на основе биочипов, состоящих из молекул ДНК. Ведь на ДНК любой бактерии можно поместить в миллионы раз больше информации, чем вмещает память современного компьютера. С помощью таких персональных компьютеров вполне реально разработать программы по созданию новых молекулярных машин и, главное, алгоритмов их действия. [19]