Biológiai ritmusok (Sejtjeink működése és a mágnesesség kapcsolata)

Szilágyi Bíró Anikó biológus tanulmánya

A minket körülvevő környezet, s benne mi az emberi szervezet, mind biológiai ritmus szerint élünk. Ezt könnyű belátni, ha csak egyszerű váltakozó ritmusként fogjuk fel a nap 24 óráját, a nappalok és az éjszakák periodikus váltakozását, továbbá az évszakok változását. Ezek a váltakozások a Föld valamennyi élőhelyén meghatározó életfeltételeket szabnak. Ehhez való alkalmazkodás hatékonysága nemcsak ezen folyamatok követése, hanem sokkal inkább az előre “jóslása” ad evolúciós előnyt.

A biológiai ritmus alapvető jellemzője, illetve kritériuma, hogy az általa szabályozott életjelenségek ciklikus változása a külső környezetből érkező ingerek hiányában is megmarad, ritmusa halad tovább. Ebből következtethető, hogy nem a környezet változásának passzív követéséről van szó, hanem mögötte egy belső önmagát fenntartó biológiai mechanizmus működése áll. 

Annak ellenére, hogy a folyamat éppen a környezettől függetlenül megtartott működésű, elengedhetetlen, hogy a külvilág változásairól is “informálódjon”, hogy szükség esetén a ritmus módosítható legyen. Ezek a szinkronizáló mechanizmusok, melyek a periódusidő és a fázis változásával hangolják a ritmikus életjelenségeket egymáshoz, vagy a külvilághoz. 

A ritmusok a környezet állapotával való koordináció mellett igen fontosnak bizonyulnak az egyedben zajló, ciklikus biokémiai folyamatok szabályozásában is. Pl.: vérnyomás, kortizol szintézis, alvás-ébrenlét változása.

sejt Biológiai óra

A kép forrása: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ab/Biological_clock_human_hu.png    

A biológiai oszcillátor időzítő funkcióját a homeosztatikus szabályozórendszerek mellett a kardiovaszkuláris-, az endokrin- és az immunrendszer hasznosítja. Az élettani változások 20-30%-ában kimutatható a ciklikus ritmus, és különféle sejttípusokban kifejeződő génekben akár 90%-os a periódusosan változó mintázat. Egy alapvető sejtszintű folyamat a molekuláris szabályozás alatt álló sejtciklus (sejtszaporodás) is ilyen.

sejtciklus A kép forrása:  http://www.tumorbio.sote.hu/kembizt/Sejtciklus-0.htm

A sejtek megújulása és pótlása ezen a cikluson keresztül valósul meg.

Ezen alapvető folyamatokhoz szükséges energiát az emberi szervezet szerves anyagok oxidációjával nyeri, miközben végtermékként H2O és CO2 szabadul fel. Az energia ATP (adenozin-trifoszfát) formájában tárolódik. Ez az aerob (oxigén felhasználásával) légzés melynek színtere a mitokondrium, (a mitokondrium a nővényi-, állati- és emberi sejtekben található, az energia előállításában és annak elraktározásában szerepet játszó sejtszervecske) s itt termelődik az összes többi sejtösszetevő által felhasznált ATP.

sejt felépítése

A kép forrása: http://users.atw.hu/apolokepzes/anatomia/anat-004/anat-004-hb.png

A glükóz alapvető jelentőségű biomolekula, a növényi fotoszintézis fő terméke, igen fontos tápanyag.  Lebontása energiát szolgáltat biológiai folyamatokhoz. A legtöbb élőlényben alapvetően azonos módon folyik és a következő szakaszokra bontható:

– glikolízis (glükóz anaerob lebontása, a citoplazmában játszódik le, 2 ATP keletkezik)

– piruvátból (pirosszölősav, CH3COCOOH) (alapvegyület) aktív ecetsav készítése (a piruvát tovább oxidálódik és CO2, Acetil-Ko-A, (Acetil-Koenzim Az enzim az oxidációs folyamatot segíti) (fő feladata az acetilcsoport oxidálandó szénatomjának szállitása energia nyerés céljából) és NADH2 , (Nikotinamid-adenanin-dinukleoid ,  a szerepe oxiredukráz folyamatok elektron átvitele) keletkezik)                    

– további oxidáció a citrátciklusban  (1 ATP keletkezik 1 körfolyamatban)

– koenzimekre került elektronoknak, (elekton átvitellel keletkezik az energia) illetve hidrogéneknek O2-molekulára vitele a terminális oxidáció révén (36 ATP-t eredményez)

 sejt biológiai oxidáció

A kép forrása: http://mkk.szie.hu/dep/aeet/tanweb/Fogalomtar/fogalomtext.htm

A fenti ábrákon láthatjuk a biológiai oxidáció folyamatát és a benne résztvevő enzimeket.

Ezeket a folyamatokat a mágneses energia stimulálhatja az enzimek működése felgyorsulhat, a sejtek anyagcseréje megnőhet és így a sejtműködés egészségesebbé válhat.  

sejtek

 A kép forrása:   http://www.mozaweb.hu/Lecke-Biologia-Biologia_10-Az_allati_sejt_es_a_fobb_szovettipusok_jellemzoi_I-104958

Az élő sejt leegyszerűsítve egy nagy molekulának tekinthető, amelyben a mátrix anyag (kötőanyag, a sejt szilárdságát adja) vízzel együtt fordul elő. Az élő sejtet alkotó molekulák ionos kötéssel kapcsolódnak össze pozitív és negatív töltéseket tartalmazva. Az elektronok az atommag körül keringve ellenállnak a pályájukat zavaró hatásoknak és így saját mágneses térrel rendelkeznek.(ahol elektromosság ott mágneses tér is van).  Az atomok az elektron révén spin (Pauli-elv: – A spin az elektron olyan belső és alapvető jellemzője, mint a tömege és az elektromos töltése – ), az elektronok miniatűr mágnesként hatnak. Ha szomszédos elektronok pólusa ugyanabban az irányban áll, az anyag mágnesessé válik..

Minden sejt működéséhez szükség van egy nyugalmi sejtpotenciálra (kb. 70-100 mV). Ez úgy jön létre, hogy a sejtekben a táplálék energiáját felhasználva működik egy ionpumpa, ami a sejtekből a nátrium ionokat kihajtja és a kálium ionokat beviszi, így a Na és K közötti elektrokémiai potenciálkülönbség (töltéskülönbség) révén a sejthártya külső és belső oldala között is potenciálkülönbség alakul ki.            

Ezt a potenciálkülönbséget illetve ennek változását nem csak mérni tudjuk, hanem elektromossággal és mágneses erőtérrel befolyásolhatjuk is.