Обоняние - [70]
Ольфакторные рецепторы и трансмембранные белки
Настало время представить вам ведущих персонажей ольфакторной сцены и попробовать разобраться в их структуре. Ольфакторные рецепторы – это белки, состоящие из немногим более 300 аминокислот и содержащие семь гидрофобных сегментов, проникающих через клеточную мембрану, подобно родопсину, β-адренэргическому и другим рецепторам. Концевая аминогруппа цепочки (считающаяся начальной точкой отсчета) находится снаружи, в экстраклеточном пространстве, а карбоксильный конец – внутри.
Клеточная мембрана (для тех, кто не знаком с ее структурой) представляет собой двойной слой фосфолипидов. Это такие странные соединения, имеющие гидрофобный хвостик, который состоит из двух длинноцепочных жирных кислот и гидрофильной головки – молекулы фосфорной кислоты, связанной с какой-нибудь маленькой органической молекулой вроде холина. Эти три кислоты удерживает вместе молекула глицерола. Они в чем-то похожи на триглицериды – молекулы, из которых состоит большинство съедобных жиров, таких как растительные и животные масла (в них молекула глицерола привязана к трем жирным кислотам).
Однако из-за присутствия в той же молекуле группы фосфорной кислоты и длинной цепочки жирной кислоты фосфолипиды ведут себя довольно интересно: они одновременно гидрофильны (из-за фосфорной головки) и гидрофобны (из-за жирнокислотного хвостика). В водной среде эти молекулы легко организуются в двойной слой, где головки взаимодействуют с водой, а хвостики – друг с другом (см. рис. 27). Фрагменты такой пленки имеют свойство сворачиваться в шарики, разграничивая закрытое внутреннее пространство и открытое внешнее, причем и там и там содержится вода. Между собой они коммуницировать не могут, так как их разделяет липидный барьер. Примерно так возникли первые клетки, что стало огромным шагом вперед в эволюции жизни на Земле. Именно мембрана дает клетке самостоятельное, обособленное бытие. Клетка по определению представляет собой отъединенное физическим барьером образование, способное к самоумножению.
Однако клеточная мембрана – более сложное и богатое функциями явление; этим простым определением она не исчерпывается. Белки (и наши ольфакторные рецепторы в том числе) сидят на стене этого маленького укрепленного города и проверяют каждого приближающегося гостя, посылая внутрь рапорты. Далее ворота открываются или закрываются сообразно химическим инструкциям, пропуская ионы и прочие молекулы.
Ольфакторные рецепторы взаимодействуют с этим липидным барьером, проходя его семь раз туда и обратно – внутрь клетки и наружу (рис. 27). Именно поэтому в тех местах, где они взаимодействуют с мембраной, у них находятся гидрофобные аминокислоты. Тут все завязано на растворимость. Полярные соединения лучше растворяются в воде; жиры – в масле или в органических растворителях. Сегменты белковой цепочки, особенно богатые гидрофобными аминокислотами, узнать легко: они, скорее всего, будут проходить через клеточную мембрану. Это дает возможность сосчитать количество таких трансмембранных областей и отнести белок к тому или иному классу. Поэтому даже такая простая информация, как аминокислотная последовательность, уже может открыть нам какие-то характеристики неидентифицированного белка. В нынешнюю эру геномов это чрезвычайно важно, так как данные о секвенции мы сейчас получаем задолго до того, как можем выдвинуть гипотезу о физиологическом назначении белка.
Но давайте вернемся к структуре ольфакторных рецепторов и попробуем разобраться, как им удается распознавать молекулы разных пахучих веществ. Все рецепторы, принадлежащие к семейству 7-ТМ, обладают похожей компактной структурой. До сих пор нам удалось в экспериментальном порядке разрешить только трехмерную форму родопсина и пары других рецепторов, так что все остальные модели носят гипотетический характер и основываются на том, что мы знаем о родопсине. В общем и целом он состоит из семи сегментов в виде α-спиралей, пересекающих мембрану и упакованных вместе, как пачка карандашей. Они связаны между собой петлями неупорядоченных структур, попеременно погружающихся то в интраклеточную, то в экстраклеточную жидкость. Плотная упаковка семи спиралей тем не менее оставляет внутри канал, в котором, как считают исследователи, улавливаются и распознаются молекулы пахучего вещества.
Во всяком случае, там оказывается перманентный лиганд родопсина – ретиналь. Ретиналь – это альдегид из 20 атомов углерода, обладающий довольно сложной архитектурой, воспроизводящей половину структуры β-каротина, пигмента, часто встречающегося в растениях. Из-за большого количества переменных двойных связей он может поглощать свет в видимой области спектра. Когда это происходит, цепочка ретиналя закручивается вокруг одной из двойных связей. Поскольку ретиналь прочно соединен с молекулой родопсина ковалентной связью, подобный оборот вызывает конформационные изменения в белке, который продуцирует такую же метаморфозу внутри клетки, взаимодействуя с G-белком. На рисунке 26 показана структура родопсина и две формы ретиналя.
Сегодня искусственный интеллект меняет каждый аспект нашей жизни — ничего подобного мы не видели со времен открытия электричества. Но любая новая мощная технология несет с собой потенциальные опасности, и такие выдающиеся личности, как Стивен Хокинг и Илон Маск, не скрывают, что видят в ИИ возможную угрозу существованию человечества. Так стоит ли нам бояться умных машин? Матчи Гарри Каспарова с суперкомпьютером IBM Deep Blue стали самыми известными в истории поединков человека с машинами. И теперь он использует свой многолетний опыт противостояния с компьютерами, чтобы взглянуть на будущее искусственного интеллекта.
В наше время научные открытия совершатся большими коллективами ученых, но не так давно все было иначе. В истории навсегда остались звездные часы, когда ученые, задавая вопросы природе, получали ответы, ставя эксперимент в одиночку.Джордж Джонсон, замечательный популяризатор науки, рассказывает, как во время опытов по гравитации Галилео Галилей пел песни, отмеряя промежутки времени, Уильям Гарвей перевязывал руку, наблюдая ход крови по артериям и венам, а Иван Павлов заставлял подопытных собак истекать слюной при ударе тока.Перевод опубликован с согласия Alfred A, Knopf, филиала издательской группы Random House, Inc.
Самые необычные природные явления: брайникл, фата-моргана, прибрежное капучино, огни Святого Эльма, шаровая молния, огненная радуга, огненный вихрь, двояковыпуклые облака, красные приливы, световые столбы, волны-убийцы.
Нам предстоит познакомиться с загадочным племенем рудокопов, обитавших около 2–4 тысячелетий назад в бассейне реки Россь (Западная Белоруссия). Именно этот район называл М. В. Ломоносов как предполагаемую прародину племени россов. Новые данные позволяют более убедительно обосновать и развить эту гипотезу. Подобные знания помогают нам лучше понять некоторые национальные традиции, закономерности развития и взаимодействия культур, формирования национального характера, а также единство прошлого и настоящего, человека и природы.http://znak.traumlibrary.net.
Созданный более 4000 лет назад Фестский диск до сих пор скрывает множество тайн. Этот уникальный археологический артефакт погибшей минойской цивилизации, обнаруженный на острове Крит в начале XX века, является одной из величайших загадок в истории человечества. За годы, прошедшие со дня его находки, многие исследователи пытались расшифровать нанесенные на нем пиктограммы, однако до настоящего времени ни одна из сотен интерпретаций не получила всеобщего признания.Алан Батлер предлагает собственную научно обоснованную версию дешифровки содержимого Фестского диска.
Автором произведенена попытка проследить и систематизировать историю появления НЛО.
Тревор Кокс охотится за звуковыми чудесами нашей планеты и наслаждается источниками экзотических звуков — скрипящими ледниками, шепчущими галереями, сталактитовыми орга́нами, музыкальными дорогами, неземными голосами бородатых тюленей и пирамидой майя, чирикающей, словно птица. Обращаясь за помощью к археологии, науке о мозге, биологии и дизайну, Кокс объясняет, как звук формируется и изменяется окружающей средой, как наше тело реагирует на необычные звуки и как эти загадочные чудеса выявляют удивительную динамику звука в повседневной обстановке — от спальни до оперного театра.
Эта книга — захватывающая история нашей способности говорить. Тревор Кокс, инженер-акустик и ведущий радиопрограмм BBC, крупным планом демонстрирует базовые механизмы речи, подробно рассматривает, как голос определяет личность и выдает ее особенности. Книга переносит нас в прошлое, к истокам человеческого рода, задавая важные вопросы о том, что может угрожать нашей уникальности в будущем. В этом познавательном путешествии мы встретимся со специалистами по вокалу, звукооператорами, нейробиологами и компьютерными программистами, чей опыт и научные исследования дадут более глубокое понимание того, что мы обычно принимаем как должное.
Сколько разговоров ведется в СМИ об иммунитете, о том, что нужно больше спать и меньше есть, о кофе, холестерине, витаминах, жирах, вреде смартфонов и пользе БАДов! Что из этого правда, а что – откровенное вранье маркетологов? Доктор медицины и старший редактор The Atlantic Джеймс Хэмблин делится исключительно проверенной научной информацией об особенностях и механизмах функционирования человеческого организма. «Хэмблин пишет с сарказмом, юмором и чувством удивления… Его остроумное исследование о диетах, пищевых добавках, поливитаминах, энергетиках и глютене – невероятно нужная работа.
До недавних пор у науки не было полного представления о механизмах сна, о всем многообразии его благотворного влияния и о том, почему последствия хронического недосыпания пагубны для здоровья. Выдающийся невролог и ученый Мэттью Уолкер обобщает данные последних исследований феномена сна и приглашает к разговору на темы, связанные с одним из важнейших аспектов нашего существования. «Сон – это единственное и наиболее эффективное действие, которое мы можем предпринять, чтобы каждый день регулировать работу нашего мозга и тела.