Fisiologie behels die studie van die werking van die liggaam. Dit is 'n baie wye en ingewikkelde veld, dog is dit geweldig interessant. Hoe meer die wetenskap vorder op tegnologiese gebied, hoe meer word ontdek hoe fyn die verskillende onderdele van mens en dier se liggame ingestel is en hoe asemrowend elke deeltjie se funksie is. So word daar al hoe meer ontdek dat die meeste take in die sel deur sogenaamde molekulêre masjiene verrig word. Die volgende afdelings word hier bespreek:
Drie molekulêre masjiene:
F1-F0 ATPase *
Die binnewerke van die sel *
* Al die beelde in hierdie drie afdelings kom vanaf die webblad "Multimedia Production Site" van die Harvardse Universiteit en mag nie vir kommersiële doeleindes gebruik word nie. Onderaan elke afdeling is 'n skakel na 'n video oor daardie spesifieke onderwerp waarna u kan kyk.
NB!! U benodig Adobe Flashplayer om die video's te besigtig. Kliek op die knoppie hieronder om Flashplayer te installeer.
1. Drie molekulêre masjiene
Dineïen wat hieronder skematies voorgestel word, bestaan uit minstens twaalf verskillende proteïene. Hierdie beskeie proteïenkompleks is onontbeerlik vir lewe en speel 'n rol by die vervoer van stowwe in die sel en ook by die funksie van trilhaartjies wat weer noodsaaklik is vir lugweggesondheid en voortplanting.
'n Voorstelling van die dineïen-kompleks
(Met dank aan: VSA Dept. van Energie se Genoomprogram)
Vir die evolusionis is hierdie klein molekulekompleks 'n groot probleem. Die kanse dat hierdie twaalf proteïene as 'n werkende eenheid tot stand gekom het deur blote toeval is ondenkbaar, veral as dit in ag geneem word welke uiteenlopende funksies die kompleks vervul:
Vervoer van stowwe regoor die sel
Mobilisering van chromosome tydens seldeling
Beweging van trilhaartjies in die asemhalingsweë, Fallopiese buise van die baarmoeder en sterte van sperme
Positionering van organelle soos die Golgi-apparaat in die sel
Vervoer van organelle en mikrobuisies al met die aksone van senuselle langs
Hierdie groep saamgestelde proteïene speel 'n geweldige belangrike rol by beweging. Dit sluit beweging van stowwe binne die sel sowel as beweging van eensellige organismes en individuele selle asook beweging van meersellige organismes in. Hieronder kan u 'n grafiese voorstelling sien van sewe van die algemeenste soorte miosien.
Miosien II-molekules vorm komplekse wat saamwerk om spiersametrekking moontlik te maak. Sowat 300 van hierdie molekules vorm 'n hegte eenheid wat aan aktienvesels in die sarkomeer (die funksionele eenheid van die spier) bind soos in die onderstaande voorstelling uitgebeeld:
Wanneer die boodskap deur die brein gestuur word dat die spier moet saamtrek, bind die kopgedeeltes van die miosien II aan opeenvolgende bindingsplekke aan die aktienmolekule. Die aktienvesels word dus nader aan mekaar getrek en so verkort die sarkomeer soos hieronder gesien. Links is die ontspanne sarkomeer en regs dié een wat saamgetrek het.
As die sarkomeer skematies soos hieronder voorgestel word (die rooi strepe stel aktien voor, terwyl die groen strepe miosien voorstel) kan ons in die daaropvolgende voorstellings sien hoedat verskeie sarkomere 'n miofibril vorm en hoe verskeie miofibrille 'n spiervesel vorm. Let op dat daar in hierdie voorstelling van 'n gedeelte van 'n spiervesel alreeds sowat 40 000 miosienmolekules is! Die grootste spier in die menslike liggaam, die voorste dyspier of M.quadriceps, bestaan weer op sy beurt uit honderde spiervesels. Wanneer die spier dus saamtrek, werk miljoene miosienmolekules as 'n taakspan om die sametrekking te bewerkstellig.
Die sarkomeer (skematies)
Tientalle sarkomere vorm 'n miofibril
Verskeie miofibrille vorm 'n spiervesel
Al die onderdele van die spiersel moet behoorlik funksioneer, anders dit nutteloos. Miljoene miosien- en aktienmolekules moet in reaksie op 'n senuwee-impuls gelyktydig saamtrek en laat los om gekoördineerde spiersametrekking en sinvolle beweging en dus oorlewing van die organisme te bewerk. In sogenaamde laer organismes is die prestasie van spierselle nog meer ongelooflik as in werweldiere — 'n by se vlerke klap meer as 200 keer per sekonde tydens vlug! Hoe die evolusionis redeneer dat so 'n ingewikkelde stelsel deur toevallige ongelukke plaasgevind het, gaan my verstand te bowe!
Video van miosien (1,3 Mb)
1.3 F1-F0 ATPase
Sonder energie is geen lewe moontlik nie. Miosien en ander motors in die sel het vir elke stappie van beweging een energiemolekule (ATP of Adenosientrifosfaat) nodig. Hierdie ATP word in die mitochondrion gevorm deur die mikroskopiese motortjie genaamd F1-F0 ATPase wat hieronder voorgestel word. Die motortjie bestaan uit ongeveer 40 000 atome. Daar is 'n sentrale deel (oranje uitgebeeld) wat in die rondte draai en só strukturele veranderinge in drie groepe molekules (blou en groen uitgebeeld) veroorsaak wat die reaksie tussen ADP (Adenosiendifosfaat) en 'n vry fosfaatmolekule teweegbring. Wanneer die band tussen ADP en die fosfaat weer gebreek word, word 'n hoeveelheid energie vrygestel wat deur ander proteïenmasjinerie soos miosien benut word.
Dit is verder baie interessant dat ATP sonder die twee fosfaatmolekules ook een van die boustene van die DNS-molekule is. Dit is absoluut verstommend om te sien hoedat 'n protongedrewe masjientjie die basis van energie-opwekking in die sel is. Dit is ook ongelooflik dat elk van hierdie masjientjies amper 100% effektief is en sowat 100 van hierdie energiepakkies per sekonde vervaardig! Geen mens by sy volle positiewe behoort aan die bestaan van 'n Skepper te twyfel nie!
Video van F1-F0 ATPase (28 Mb)
2. Die binnewerke van die sel
Dit blyk asof die meeste van die funksies van proteïene en ensieme in die sel deur molekulêre masjientjies bewerkstellig word. Hierdie masjientjies, soos die miosien V-molekule (ook kinesien genoem) hieronder vervoer vesikels met vervaardigde proteïene langs mikrobuisies in die sel vanaf die endoplasmiese retikulum na die Golgi-apparaat en weer van daar na die selmembraan.
Die proteïene wat só vervoer word, word deur ribosome in die sel aanmekaargesit volgens bloudrukke vanaf die kernDNS. Hierdie bloudrukke word bRNS (boodskapper-ribonukleïensuur of mRNA in Engels) genoem. Die voorstelling hieronder wys hoe die ribosoom die bRNS lees en die nuutgevormde proteïen deur 'n porie in die endoplasmiese retikulum afskei. As ons in gedagte hou dat hierdie proses deur honderde ribosome duisende kere per dag voltrek word kan u sien dat die sel net so kompleks soos 'n groot stad is.
Die hele sel is deurspek met drie tipes strukture wat die sel vorm gee, bane skep vir die vervoer van stowwe en ook 'n ondersteuningsraamwerk bied vir die organelle in die sel: aktienvesels, mikrobuisies en intermediêre vesels. Die oorsprong van al hierdie strukture is die sentrosoom wat hieronder voorgestel word. Die sentrosoom bevat twee sentriole en speel ook 'n baie belangrike rol tydens seldeling om die chromosome na die nuwe dogterselle wat gevorm word te begelei.
Een van die belangrikste organelle in die sel is die mitochondrion wat hieronder uitgebeeld word. Die mitochondrion word ook deur die veselnetwerk in posisie gehou. Die mitochondrion is die kragstasie van die sel. Soos in die video oor F1-F0 ATPase gesien word die energiemolekule ATP hier deur mikroskopiese masjientjies gevorm teen 'n duiselingwekkende snelheid om in die energiebehoeftes van die sel te voorsien.
As mens na die menigte van patologiese toestande kyk wat juis deur afwykings in proteïene en ensieme teweeggebring word (sien byvoorbeeld Fumarasetekort, Hipofosfatasie, Porfirie), is dit duidelik dat al die masjinerie in die sel van meet af aan perfek moes werk. Daar is dus op biochemiese vlak geen sprake van geleidelike ontwikkeling nie. Geen wonder dat Prof. Harold Morowitz van Yale Universiteit bereken het dat die kanse op spontane ontwikkeling van die eenvoudigste sel sowat 1 in 10100 000 000 000 is nie!
Video van die binnewerke van die sel (31 Mb)
3. Onverminderbare kompleksiteit
In Michael Behe, biochemikus aan die Lehigh Universiteit in Pennsylvania, se boek 'Darwin's Black Box' wy hy breedvoerig uit oor sogenaamde onverminderbare kompleksiteit (irreducible complexity). Die hele boek handel daaroor dat die sel in Darwin se tyd soos 'n geslote boek was. Die wetenskaplikes van daardie tyd het nie 'n idee gehad hoe ingewikkeld die sel werklik is nie. My vermoede is dat Darwin self sy teorie sou afskiet as hy wel oor hierdie inligting beskik het, want hy het gesê: "If it could be demonstrated that any complex organ existed which could not possibly have been formed by numerous, successive, slight modifications, my theory would absolutely break down."
Behe toon aan dat trilhare, sweephare van bakterieë, bloedstolling, die komplementkaskade van inflammasie, produksie en vervoer van produkte in die sel alles voorbeelde is van sulke stelsels wat van meet af aan korrek moes funksioneer ten einde 'n lewende sel in staat te stel om te oorleef en voort te plant. Die vlak van kompleksiteit van hierdie stelsels laat geen ruimte vir geleidelike ontwikkeling toe nie en is 'n duidelike bewys dat daar 'n intelligente Persoon is wat alles so haarfyn beplan het!