Mens

Film: Zo complex is één cel!

op

Wetenschapper Dave Berry brengt tijdens zijn spreekbeurt op TED.com op indrukwekkende wijze in beeld wat er gebeurt in de cellen in ons lichaam. Hij spreekt over hele kleine “machines” in zijn lichaam, zo klein dat ze niet waar te nemen zijn. Toch weet hij met behulp van video techniek zichtbaar te maken hoe bijzonder het leven in elkaar zit.

Over één van deze nano-machinetjes spraken we  we al in Weet nummer 9: Het Dyneïne-mannetje: Dyne?ne behoort tot een groep van ongeveer vijftig eiwitten, die tot de categorie ‘motoreiwitten’ worden gerekend. Motoreiwitten zijn echte duizendpoten. Ze vervullen heel uiteenlopende functies binnen het organisme. Zo zorgen ze ervoor dat spieren zich kunnen samentrekken en ontspannen. Ze zijn onmisbaar voor het gehoor en de celdeling. Bovendien maken ze de afvoer van slijm vanuit de longen mogelijk door de ritmisch bewegende luchtwegtrilhaartjes (cilia). En niet te vergeten, ze helpen bij het vormgeven van herinneringen door de aanleg van ‘geheugenkanaaltjes’ in de hersenen. Overal waar een kracht nodig is om iets te bewegen of waar iets getransporteerd moet worden, zijn deze motoreiwitten te vinden. De best bestudeerde motoreiwitten zijn myosine (in de spieren), kinesine en dyneïne (beide voor transport in de cel).
Nanotechnologen zouden graag willen dat ze nano-robotjes zoals het dyne?nemannetje kunnen ontwerpen. Stel je voor dat je een minuscuul robotje kan maken met allerlei handige eigenschappen, bijvoorbeeld om heel doelgericht een medicijn af te leveren in het lichaam! Of om heel specifiek een kankercel te herkennen en hem te doden! Het is geen wonder dat wetenschapppers heel veel onderzoek doen naar de eigenschappen van nanomachientjes. Ze willen ze namelijk zelf graag ook ontwerpen en bouwen.  De grote vraag is echter: Wie ontwierp de dyne?nemannetjes? Is het een product van geselecteerde, willekeurige genetische foutjes? Of is het ontwerp ontsproten uit het brein van een Meesterontwerper?
In de  spreekbeurt van Dave Berry (die hieronder als YouTube filmpje is toegevoegd ) vertelt hij er meer over. Maar er wordt in dit flimpje nog veel meer in beeld gebracht van wat er op celniveau afspeelt. Omdat het soms wat complex is hebben we de Nederlandse vertaling van de spreekbeurt, afkomstig van TED.com ook toegevoegd.
http://youtu.be/dMPXu6GF18M?t=2m4s


Dave: “Zelfs als wetenschapper vond ik vaak lezingen door moleculaire biologenvolledig onbegrijpelijk door de rare technische taal en jargon waarmee ze hun werk beschreven. Totdat ik de kunstwerken van David Goodsell tegenkwam. Hij is moleculair bioloog aan het Scripps Instituut. Al zijn beelden zijn nauwkeurig en op schaal. Zijn werk toont me hoe de moleculaire wereld in ons eruit ziet.
Dit is een doorsnede door bloed. In de linkerbovenhoek zie je dat geelgroene gebied. Dat stelt de vloeistoffen van het bloed, vooral water dus, voor,maar ook antilichamen, suikers,hormonen, dat soort dingen. Het rode gebied is een doorsnede door een rode bloedcel. Die rode moleculen zijn hemoglobine. Ze zijn echt rood en geven het bloed zijn kleur. Hemoglobine werkt als een moleculaire sponsom de zuurstof in je longen op te nemen en mee te nemen naar andere delen van je lichaam.
Dit beeld inspireerde me vele jaren geleden. Ik vroeg me af of we met computerbeeld vorming de moleculaire wereld konden voorstellen. Hoe zou het eruit zien? Zo begon ik eraan. Hier komt het. Dit is DNA in zijn klassieke dubbele-helixvorm. Het komt van röntgenkristallografie,dus is het een nauwkeurig model van DNA. Als we de krul uit de dubbele helix halen en de twee strengen losmaken,zie je die dingen die lijken op tanden. Dat zijn de letters van de genetische code,de 25.000 genen die in je DNA geschreven staan. Dat is wat ze meestal de genetische code noemen, waar ze het meestal over hebben. Maar ik wil praten over een ander aspect van DNA-wetenschap, namelijk de fysieke aard van DNA. Het zijn twee strengen die in tegengestelde richting lopen om redenen waar ik nu niet kan op ingaan. Maar ze lopen fysiek in tegengestelde richting,met als gevolg een aantal complicaties voor je levende cellen. Vooral dan wanneer DNA wordt gekopieerd.
Ik ga jullie nu een nauwkeurige weergave tonen van de werkelijke DNA-replicatiemachine die aan het werk is in je lichaam,op zijn minst in biologie van 2002.DNA komt van de linkerkant de productielijn binnen. Dan trekt een verzameling biochemische miniatuurmachines de DNA-strengen uit elkaar en maakt er een exacte kopie van. DNA komteen blauwe, donutvormige structuur binnen en wordt uit elkaar gescheurd in twee strengen. Een streng kan direct worden gekopieerd. Je ziet deze dingen er hier onderaan uitkomen. Maar voor de andere streng liggen de zaken niet zo eenvoudig omdat ze achterwaarts moet worden gekopieerd. Ze wordt herhaaldelijk in lussen gegooid en sectie per sectie gekopieerd om twee nieuwe DNA-moleculen te creëren.
Miljarden van deze machines zijn op dit moment in jou aan het werk en kopiëren je DNA met grote getrouwheid. Het is een accurate weergave op ongeveer de juiste snelheid voor wat er in je gebeurt. Foutcorrectie en een heleboel andere dingen heb ik weggelaten. Dit is werk van een aantal jaren geleden. Dank je.
Dit is werk van een aantal jaar geleden,maar wat nu komt is heet van de naald. We beginnen weer met DNA. Het zit te wriemelen door de omringende soep van moleculen die ik heb weggelaten, zodat jullie wat kunnen zien. DNA is ongeveer twee nanometer breed,echt heel klein. Maar in elk van je cellen is elke DNA-streng ongeveer 30 tot 40 miljoen nanometer lang. Om het DNA georganiseerd te houden en de toegang tot de genetische code te regelen,zit het rond paarse eiwitten gewonden -of liever gezegd heb ik ze hier paars gelabeld. Het is verpakt en gebundeld. Alles in het gezichtsveld wordt ingenomen door één enkele DNA-streng. Dit enorme DNA-pakket heet een chromosoom. Daar komen we dadelijk op terug.
We trekken terug, zoomen uitdoor een porie van de celkern. Dat is de toegangspoort tot het afgescheiden gedeelte waar alle DNA in zit,namelijk de celkern. Dit gezichtsveld omvat een semester biologie en ik heb zeven minuten. Gaat dat vandaag nog lukken?”Nee”, krijg ik te horen, “Nee.”
Zo ziet een levende cel er uit onder een licht microscoop. Het werd onder time-lapse gefilmd, daarom kan je het zien bewegen. De kernomhulling verdwijnt. Deze worstvormige dingen zijn de chromosomen. Daarop zullen we ons focussen. Ze ondergaan een zeer opvallende beweginggericht op kleine rode vlekjes. Wanneer de cel zich klaar voelt om te gaan,worden de chromosomen van elkaar gescheurd. Een set DNA gaat naar de ene kant,de andere kant krijgt de andere set DNA -identieke kopieën van DNA. Dan splitst de cel in het midden. Nogmaals, op dit moment ondergaan miljarden cellen dit proces nu in je.
Nu gaan we even terugspoelen, ons richten op de chromosomen,kijken naar de structuur en die beschrijven. Hier vormt zich de ‘evenaar’.De chromosomen stellen zich op. We zonderen een chromosoom af,trekken het eruit en werpen een blik op de structuur. Dit is een van de grootste moleculaire structuren die je kan hebben,voor zover wij dat tot nu toe in ons ontdekt hebben. Dit is één chromosoom. Je hebt twee DNA-strengen per chromosoom. Een daarvan is opgewonden tot een worstje,de andere streng tot een ander worstje.
De fijne draden die er aan beide kanten uitsteken,zijn de dynamische steigers van de cel.Ze heten mircrotubuli. Die naam is niet belangrijk. Maar kijk naar het gebied dat ik hier rood heb gemerkt.Het is de schakel tussen de dynamische steigers en de chromosomen. Het speelt duidelijk een centrale rol bij de beweging van de chromosomen. We hebben eigenlijk geen idee hoe die beweging ontstaat.
We bestuderen deze kinetische boog nu al meer dan honderd jaar intens en we staan nog maar aan het begin van het begrijpen ervan. Hij is samengesteld uit ongeveer 200 verschillende soorten eiwitten,duizenden eiwitten in totaal. Hij geeft signalen af. Via chemische signalen vertelt hij de rest van de cel wanneer hij klaar is,wanneer hij voelt dat alles is uitgelijnd en klaar om te gaan voor het scheiden van de chromosomen. Hij is in staat om te koppelen aan de groeiende en krimpende microtubuli.
Hij is betrokken bij de aanmaak van de microtubulien hij kan er tijdelijk mee koppelen. Het is ook een systeem dat reageert op een situatie. Het is in staat om te voelen wanneer de cel klaar is,wanneer het chromosoom correct is geplaatst. Hier wordt het groen omdat het voelt dat alles klaar is. Maar kijk: een klein laatste stukje blijft rood. Het wandelt weg langs de microtubuli. Doordat het signaal-omroepsysteem het stopsignaal uitzendt. Daar gaat het. Zo mechanisch gaat dat. Het is een moleculaire klok.
Zo gaat dat op moleculaire schaal. Nog wat leuke moleculaire dingen zijn de kinesinen, die oranje dingen. Het zijn kleine moleculaire koeriermoleculen die één kant uitlopen.Hier zijn dyneïnen. Ze verzorgen dat omroepsysteem. Met hun lange ‘benen’ kunnen ze over obstakels heenstappen enzovoort. Nogmaals, dit is allemaal gestoeld op wetenschappelijk onderzoek. Het probleem is dat we het jullie niet op een andere manier kunnen laten zien.
Verkennen aan de grens van de wetenschap,aan de grens van het menselijk begrip is verbluffend. Het ontdekken van deze dingen is zeker een aangename prikkel om wetenschappelijk werk te doen. Maar voor de meeste medische onderzoekers is het ontdekken van deze dingengewoon een stap op weg naar de grote doelen:ziektes uitroeien, lijden en ellende veroorzaakt door ziekte uitroeien en mensen uit de armoede krijgen.”

Van het laatste deel van de spreekbeurt is helaas geen vertaling beschikbaar.

Bron:  http://www.ted.com/talks/lang/nl/drew_berry_animations_of_unseeable_biology.html

Vul hieronder uw gegevens in

Let op! Vul alle vereiste vakjes in, anders wordt je oplossing niet verzonden. Pas als je een bevestigingsmail van ons ontvangen hebt, weet je zeker dat je inzending goed is aangekomen bij Weet Magazine.


 

<script src=”https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/1.11.0/jquery.min.js“></script> <script type=”text/javascript” src=”https://webforms.aboportal.nl/Form/areas/frontend/scripts/iframeResizer.min.js“></script> <script> jQuery(function($){ $(“.AboIframeabonneerACTIE4″).iFrameResize([{ autoResize: true, enablePublicMethods: true, sizeWidth: false, log: true, interval: 36, checkOrigin: false }]); }) </script> <iframe id=”AboIframeabonneerACTIE4″ class=”IframeSizeVer AboIframeabonneerACTIE4″ src=”https://webforms.aboportal.nl/Form/abonneer/weetmagazine-ACTIE4/nl-BE?stylesheet=/Form/Areas/FrontEnd/Content/CSSalt/weetmagazine.css&codekorting=hide” width=”100%” frameborder=”0″ scrolling=”no”></iframe>

 

MACHTIGING AUTOMATISCHE INCASSO

Vul hieronder uw gegevens in.

Let op! Vul alle vereiste vakjes in, anders wordt je oplossing niet verzonden. Pas als je een bevestigingsmail van ons ontvangen hebt, weet je zeker dat je inzending goed is aangekomen bij Weet Magazine.


 

 

MACHTIGING DIGITALE FACTUUR

Vul hieronder uw gegevens in.

Let op! Vul alle vereiste vakjes in, anders wordt je oplossing niet verzonden. Pas als je een bevestigingsmail van ons ontvangen hebt, weet je zeker dat je inzending goed is aangekomen bij Weet Magazine.