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: 2010-04-29