Ο μυστικός κόσμος του κορμιού μας -βιολογία- (3)

Γεια σας φίλοι μου

‘Όπως είναι γνωστό η νανοτεχνολογία αποτελεί κλάδο πολύ μοντέρνο της τεχνολογίας, παρ όλα αυτά το μεγαλείο και η σοφία της φύσης, μας έχει προλάβει γι άλλη μια φορά, όπως φαίνεται από τις καινούργιες ανακαλύψεις που αφορούν τη λειτουργία του οργανισμού μας. Σήμερα θα μιλήσουμε για ένα εκπληκτικό παράδειγμα βιολογικής μοριακής νανο- μηχανικής μέσα στο σώμα μας. Αφορά τα κανάλια νερού που ανακαλύφθηκαν τη τελευταία δεκαετία πως υπάρχουν στα τοιχώματα των κυττάρων μας και τον τρόπο που το νερό ρέει μέσα από αυτά ανάμεσα στα κύτταρα, χωρίς να διαταράσσεται η ηλεκτρική ισορροπία των κυττάρων. (http://www.mpibpc.mpg.de/english/reports/mpf/index.html)

Στα τοιχώματα των κυττάρων μας λοιπόν (στις κυτταρικές μεμβράνες, όπως λέγονται) υπάρχουν κάποιες πρωτεΐνες που σχηματίζουν πολύ λεπτά κανάλια με το σπειροειδές τους σχήμα. Μέσα από αυτά τα κανάλια διακινούνται περίπου τρία δισεκατομμύρια μόρια νερού το δευτερόλεπτο ανά κανάλι, ενώ συγχρόνως εμποδίζεται η έξοδος ή η είσοδος από εκεί άλλων ιόντων ( φορτισμένων σωματιδίων δηλαδή) που θα μπορούσαν να διαταράξουν την ηλεκτρική ισορροπία των κυττάρων. Τρεις συνεργαζόμενες επιστημονικές ερευνητικές ομάδες, διαφορετικών εθνικοτήτων, κατάφεραν να ανακαλύψουν αυτή τη λειτουργία, (Ιαπωνία, Βασιλεία, Γκέτινγκεν).

Οι ερευνητές ανακάλυψαν με τεχνικές ηλεκτρονικού μικροσκοπίου, πως αυτές οι πρωτεΐνες (τις ονόμασαν «ακουαπορίνες», από το λατινικό «άκουα», που σημαίνει νερό) φτιάχνουν στη κυτταρική μεμβράνη κανάλια μήκους 2 νανομέτρων (εκατομμυριοστών του χιλιοστού) και εύρους μόλις 0,3 νανομέτρων, απ όπου μόνον ένα μόριο νερού μπορεί να περάσει τη φορά.

Το νερό ξέρετε, μπορεί να διασπαστεί σε ιόντα υδρογόνου (τα γνωστά σαν «πρωτόνια» που έχουν θετικό ηλεκτρικό φορτίο) και σε υδροξύλια (που έχουν αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο). Τα πρωτόνια τώρα, αν παραχθούν, ενώνονται στη συνέχεια με γειτονικά μόρια νερού, το σύμπλεγμα επειδή είναι ασταθές ξαναδιασπάται, νέα πρωτόνια παράγονται τα οποία ενώνονται με τα γειτονικά μόρια νερού και ούτω καθεξής. Καθώς το φαινόμενο αυτό επαναλαμβάνεται, τα θετικά φορτία των πρωτονίων μετακινούμενα από μόριο σε μόριο νερού, δημιουργούν ηλεκτρική ενέργεια, τον γνωστό «πρωτονισμό». Είναι αυτή μία από τις πολλές ενέργειες που παράγονται στο σώμα μας.

Αυτή την ενέργεια δεν τη χρειάζεται όμως πάντα ο οργανισμός μας. Το νερό πρέπει να μπορεί να περνά από κύτταρο σε κύτταρο, χωρίς να διαταράσσεται η ηλεκτρική κατάσταση του κυττάρου, και γιαυτό η φύση έφτιαξε αυτόν τον εκπληκτικό νανοτεχνολογικό μηχανισμό των ακουαπορινών που σας έλεγα προηγουμένως. Τα κανάλια που αυτές οι πρωτεΐνες φτιάχνουν στη κυτταρική μεμβράνη των κυττάρων, διακινούν τα μόρια του νερού με ένα τρόπο που μοιάζει με νερόμυλο, και δεν τα αφήνουν να διασπαστούν, ώστε να παραχθεί ηλεκτρικό ρεύμα. Τα αμινοξέα (τα συστατικά δηλαδή από τα οποία αποτελούνται οι πρωτεΐνες) που βρίσκονται στο εσωτερικό των καναλιών, σπρώχνουν από σημείο σε σημείο τα μόρια του νερού με τακτικό τρόπο , πράγμα που αυξάνει την ταχύτητα κίνησής τους μέσω του καναλιού. Λειτουργούν σαν τα φτερά του νερόμυλου που σας έλεγα προηγουμένως.

Δεύτερον αυτά τα αμινοξέα ενώνονται προσωρινά με χημικούς δεσμούς με τα διερχόμενα μόρια νερού (όπως τα σπρώχνουν από σημείο σε σημείο), εμποδίζοντας έτσι να ενωθούν αυτά με πρωτόνια, ώστε να δημιουργηθεί ηλεκτρικό ρεύμα. Η όλη διαδικασία είναι ένα εκπληκτικό παράδειγμα βιολογικής μοριακής νανο- μηχανικής που η φύση τελειοποίησε στη διάρκεια αιώνων.

Στην αριστερή εικόνα βλέπουμε σε μεγένθυση το σπειροειδές σχήμα των ακουαπορινών (μοιάζουν με σερπαντίνες) και τα μόρια του νερού που περνούν από μέσα τους (ροζ μπαλάκια). Στην δεξιά εικόνα βλέπουμε κάτω το νερό που βρίσκεται μέσα στο κύτταρο (ροζ μπαλάκια), τη μεμβράνη του κυττάρου (κίτρινο και πράσινο χρώμα) και το νερό έξω από το κύτταρο (ροζ μπαλάκια στο επάνω μέρος της εικόνας). Μέσα στη περιοχή της κυτταρικής μεμβράνης διακρίνονται καθαρά οι ακουαπορίνες (μπλε χρώμα) και τα μόρια του νερού που περνούν από μέσα τους.

Καταλαβαίνετε τώρα πόσο πρέπει να εκτιμήσετε αυτό το κορμί που σας έδωσε η φύση; Είναι ένας ολόκληρος μαγικός κόσμος, πραγματικά. Αγαπήστε τον και φροντίστε τον λοιπόν, όπως του αξίζει.

Με αγάπη