Понятие молекулярного конструктора

Удобным подходом к описанию молекулярных процессов в клетке является представление в виде, который можно назвать молекулярным конструктором.

Макромолекулы, пространственная структура которых обсуждена выше, – это основной инструмент для осуществления всего разнообразия клеточных процессов.

Макромолекулы и другие химические компоненты клетки удобно представлять как большой набор универсальных элементов (деталей конструктора), комбинируемых различным образом (в том числе путём сборки крупных многомолекулярных агрегатов) для решения разнообразных задач.

Клеточные процессы состоят из некоторого набора элементарных функций (операций), выполняемых различными молекулярными составляющими («деталями» молекулярного конструктора). Рассмотрим список наиболее важных деталей и элементарных функций:

пленка – может ограничивать и разделять,

крупная частица или агрегат – может присоединить к себе молекулы и обеспечить их специальным образом направленное превращение

крупная частица в пленке – может переносить через границу раздела

крупная частица, если способна изменять форму (сокращаться) – может осуществлять перенос, транспорт, создавать механическое напряжение

за счет большого числа связей – можно обеспечить достаточно/весьма прочное соединение: если связи ковалентные, то не переместить, пока не порвутся, если много слабо, то также прочность, но можно смещать, если выталкивание типа гидрофобного, то просто будут держаться преимущественно вместе

можно также обеспечить протекание электромеханических и электрохимических процессов (например, преобразование разности потенциалов или градиента концентраций в работу и энергию АТФ)

и т.д.

Можно организовать также очень сложные функции и процессы, например, когда комплекс закреплён на поверхности, перемещается вдоль линейной молекулы или структуры и, в зависимости от локальных свойств этой структуры, синтезирует некоторый продукт или выполняет некоторую другую сложную функцию, в частности, выполняет кодированное перемещение определённых молекул (например, сборку генов иммуноглобулинов).