Struktura - kształt – funkcja

Ogólne reguły procesów życiowych

Hierarchia struktur w procesie morfogenezy:

białko
polimer (np. włókna tubulinowe, aktynowe)
struktury mikroskopowe
organelle
komórki
tkanki
organizm

 
Układy tworzone są według zasad:

stereospecyficzność oddziaływań
samoorganizacja
sieci regulacyjne oparte na:

białkach motorycznych
fosforylacji-defosforylacji
istnieniu gradientu stężeń pewnych składników

np. ufosforylowanych białek
GTP-GDP
ATP-ADP etc.

Biologia strukturalna a biochemia „rozpuszczalna”

Biochemia i biologia molekularna zajmują się wielkościami skalarnymi
takimi jak np. ilość, stężenie

Zrozumienie struktury i formy a zwłaszcza działania struktur komórkowych
wymaga poznania wielkości wektorowych tzn. takich, które wyznaczają
kierunek, miejsce, gradient stężenia itp.

Struktury komórkowe mogą być tworzone w wyniku

procesu samoorganizacji

Stabilne struktury komórkowe mogą być wynikiem

stanu dynamicznej równowagi

Struktura-kształt-funkcja

stabilność oddziaływań i ich odwracalność
powinny być strukturalnie stabilne ale muszą być gotowe
do przystosowania się do innych warunków

kształt i oddziaływania - ograniczenie czynnika dyfuzyjnego

unieruchomienie
lokalizacja w komórce

- zmniejszenie częstości
zdarzeń przypadkowych

rozpoznawanie kształtu źródło specyficzności oddziaływań

cząsteczek

nie może być doskonałe

błędy rozpoznawania

substrat-enzym
białko-białko
parowanie DNA itp.

konieczność istnienia mechanizmów kontrolujących powstawanie,
utrzymywania i regulacji
sprawdzających i naprawczych w przypadku nieprawidłowości
(koszt energetyczny, pojemność informatyczna genomu)

dlaczego samoorganizacja?

samoorganizacja – tworzenie struktur

uporządkowanych na podstawie
dopasowania kształtu i działania oddziaływań słabych

np.

wirus mozaiki tytoniowej
błony lipidowe
mikrotubule
aparat Golgiego itp.