"Det är synd att 99 % av
journalisterna skall fördärva
förtroendet för en hel yrkeskår"
(okänd)

"Ormar äro älskliga varelser,
om man råkar tillhöra samma
giftgrupp"
(Artur Lundkvist)

"Ju längre ett samhälle
kommer från sanningen,
desto mer kommer detta
samhälle att hata dem
som säger sanningen"
(George Orwell)

"Den som gifter sig med
tidsandan blir snabbt änka."
(Goethe)

"Civiliserade är de kulturer
och individer som respekterar
andra."
(hört på Axesskanalen)

"Det tragiska med vanligt
sunt förnuft är att det
inte är så vanligt."
(Albert Einstein)

"Halv kristendom tolereras
men föraktas.
Hel kristendom respekteras
men förföljs."
(Okänd)

"För att komma till flodens
källa måste man simma
mot strömmen."
(Stanislaw Jerzy Lec)

"Jag noterar att alla de
människor, som är för
abort, redan är födda."
(Ronald Reagan)

Senast ändrad: 2008 12 13 20:46

Den fantastiska cellen

En vuxen människa består av ca 100 000 miljarder celler (dvs en miljon miljoner celler). En cell innehåller många olika delar, organeller, vilka var och en omges av ett membran. Organellerna är specialiserade för att utföra olika funktioner. Cellkärnan innehåller t ex det genetiska materialet och styr alla funktioner i cellen. Mitokondrierna är cellens "kraftverk" och producerar den energi som behövs. Etc. Varje cell innehåller ungefär en miljard proteinmolekyler, vilka alla samverkar för att cellen skall fungera (som jämförelse kan nämnas att en Boeing 747 Jumbojet innehåller ca 5 miljoner delar, dvs en cell består av 200 gånger så många delar som en Jumbojet!). Vissa proteiner utgör byggstenar för att bygga upp cellen, medan andra fungerar som enzym, vilka styr tusentals kemiska reaktioner. Proteinerna i en cell bryts hela tiden ner och byggs upp igen. Varje protein består av mellan 50 och flera tusen aminosyror, som formar långa, veckade kedjor.

I december 1999 kungjorde IBM att man under fem år skulle satsa 100 miljoner USD för att konstruera världens kraftfullaste dator. Den skulle få namnet "Blue Gene". En av den nya superdatorns uppgifter skulle, som namnet antyder, vara att studera och simulera biologiska fenomen, och då framför allt proteinveckning. Sedan dess har BlueGeneprojektet resulterat i en hel familj av superdatorer. En av dem, Blue Gene/L, har en uppmätt beräkningshastighet av 280 biljoner (miljoner miljoner) operationer per sekund (280 teraflops), vilket är mer än den sammanlagda beräkningskapaciteten hos de 500 snabbaste superdatorerna i världen före Blue Gene/L. Teoretiskt har Blue Gene/L en topphastighet av 360 teraflops! Trots denna oerhörda datakraft tar det månader att beräkna veckningen hos ett enkelt protein, något som en levande cell gör på mindre än en sekund! En forskare på IBM anmärkte, "Det är absolut häpnadsväckande med problemets komplexitet och hur enkelt som kroppen genomför detta varje dag" (New York Times, 6/12 1999).


Ett protein bildas genom att cellmaskineriet sätter ihop en lång kedja av aminosyror (sammansättningen finns kodad i DNA:t, som också innehåller start- och stoppbitar, vilka anger var koden för ett visst protein börjar och slutar). Dessa måste sedan veckas på rätt sätt, dvs få rätt tredimensionell form, för att proteinet skall fungera i cellen. Det är proteinets tredimensionella struktur som avgör dess funktion. De molekyler som proteinet skall växelverka med måste passa in i proteinets tredimensionella form precis som nyckeln i ett lås (se artikeln om biokemi och evolution). Flera allvarliga sjukdomar, som Alzheimer och sickelcellanemi, orsakas av felveckade proteiner.

Veckningen av vissa proteiner utförs av s k chaperoner eller chaperoniner (de flesta proteiner veckas av sig själva medan en mindre del överhuvudtaget inte kan veckas utan hjälp av chaperoner — chaperoner kan också reparera felveckade proteiner). Dessa flyttar sig tillsammans med nyskapade proteiner till de delar av cellen dit proteinet skall transporteras. På vägen dit hjälper chaperonerna till med att både vecka proteinet och få det att passa in på rätt plats. Chaperonerna veckas i sin tur av andra chaperoner, vilket givetvis leder till den synnerligen berättigade frågan, "Hur veckades den första chaperonmolekylen?". Att proteinerna veckas rätt är avgörande för cellens funktion. Även om ett protein innehåller rätt aminosyror i rätt ordning, kan proteinet inte fungera som det skall, om det inte också är rätt veckat. Chaperonerna, som på några sekunder utför det som Blue Gene kräver månader för att göra, är således absolut nödvändiga för cellens funktion.


Ett schematiskt diagram över proteinveckningen. Även om man inte förstår alla detaljer ger bilden i alla fall en känsla för hur komplicerade och sinnrika mekanismerna bakom proteinveckningen är.

Förutom proteinveckningen finns det ytterligare många intrikata mekanismer i cellen. Proteiner framställs inte på samma ställe i cellen där de sedan skall användas. Ett nytillverkat protein måste transporteras till den organell där det passar in och behövs. Om ett protein hamnar fel kan detta åstadkomma allvarliga sjukdomar. Cystisk fibros är ett exempel. Ett annat är den ärftliga sjukdomen primär hyperoxaluri, som bl a leder till njursten redan i unga år. Vissa ärftliga former av kraftigt förhöjd kolesterolhalt i blodet beror också på felaktiga transportsignaler.

Nobelpriset i medicin 1999 tilldelades Günter Blobel för upptäckten av hur detta går till. Det visar sig att varje nytillverkat protein innehåller en "adresslapp", bestående av aminosyror, vilka läggs till efter den långa aminosyresträng som formar själva proteinet. Proteinernas adresslappar kallas "signalsubstanser".

Varje protein innehåller således den information som är nödvändig för att specificera till vilken plats i cellen det skall transporteras. Speciella aminosyresekvenser (topogeniska signaler) bestämmer sedan om proteinet skall passera genom membranet in i en viss organell eller om proteinet skall integreras i membranet eller transporteras ut ur cellen. De olika membranen släpper således endast igenom molekyler med rätt "nyckel".


"Signalhypotesen". Proteiner som ska exporteras ut ur cellen bildas av ribosomer, som sitter fast på det endoplasmatiska nätverket. Den genetiska informationen från arvsmassan (DNA) överförs till budbärar-RNA (mRNA), som sedan styr hopfogningen av proteinernas byggstenar, aminosyrorna. Först bildas en s k signalpeptid, som utgör en del av proteinet. Denna styr med hjälp av bindarproteiner ribosomen till en kanal i det endoplasmatiska nätverkets membran. Den växande proteinkedjan tränger därefter in genom kanalen. Signalpeptiden klyvs av och det färdiga proteinet frisätts inne i det endoplasmatiska nätverket. Sedan transporteras proteinet vidare ut ur cellen.

Exempel på riktad transport med hjälp av s k topogena signaler. Figuren visar schematiskt en cell med några av dess beståndsdelar, organeller. (Kloroplast är en organell som finns i växtceller men inte i djurceller.) Organellerna har speciella funktioner och är omslutna av höljen, membraner. Nybildade proteiner förses med speciella "adresslappar", s k signalsekvenser, som gör att de dirigeras till rätt ställe i cellen och även kan passera organellernas membraner. Själva signalsekvenserna består av ett visst antal aminosyror, oftast i ena änden av ett protein.

För att cellen skall fungera räcker det inte med att proteinerna har rätt aminosyresekvenser och att de veckas rätt och sedan transporteras till rätt organell i cellen och sedan släpps in genom organellens membran. Cellen behöver också rätt kvantitet av varje protein och enzym. Tillverkningen av olika proteiner måste således slås på och slås av i rätt ögonblick. Detta sker genom s k "reglersekvenser" i DNA:t. Jag skall inte gå in på detta men bara denna reglering är ett underverk av komplexitet och sinnrikhet. Dessutom finns ytterligare komplexa mekanismer i cellen, som alla tillsammans visar hur fantastiskt "genial" en cell i själva verket är. Och sedan finns det säkert cellmekanismer som vi inte har en aning om idag. Det tycks som att vi hela tiden upptäcker nya nivåer av komplexitet och funktion i cellen.

Nästan varje nobelpris i medicin och biokemi (kemi) under de senaste decennierna har, enligt min mening, varit ett nobelpris i "intelligent design". Hur någonting så komplext som en cell har kunnat uppkomma av sig själv utan en styrande intelligens, är inte lätt att förklara. Det framstår som ett mirakel. Självklart kan jag respektera att man i alla fall väljer att tro att livet kommit till av sig självt. Men vad jag inte kan respektera är när man, som tyvärr alltför ofta är fallet, påstår att det är självklart att livet uppkommit av sig självt och att den som inte tror så antingen är korkad, okunnig, fanatisk eller ond.

På Darwins tid trodde man att en cell i princip var en säck fylld med något slags protoplasmaslem. Om Darwin hade vetat hur komplicerad en cell i själva verket är, kan man undra om Darwin verkligen hade vågat föreslå att livet uppkommit av sig självt. Att påstå att slemsäckar kan uppkomma av sig själva är en sak. Att hävda att maskiner, som är mer komplexa än människans mest komplexa maskiner, kan uppkomma av sig själva, är en annan sak. En sådan tro kräver en gradvis och långsam "hjärntvätt". Och en bakomliggande, mycket stark, för att inte säga fanatisk, ideologi.

(merparten av biologiska data ovan, samt de två sista figurerna, är hämtade från Nobelstiftelsens pressrelease om nobelpriset i medicin 1999 (vilket gick till Günter Blobel) — artikeln återfinns på http://nobelprize.org.)

Tillbaka till "Biokemi och evolution"

© Krister Renard