La forma molecolare è una caratteristica essenziale degli esseri viventi. I neuroni sono cellule nervose che comunicano con altre cellule inviando segnali elettrici. Lo fanno permettendo agli ioni di sale di fluire dentro e fuori da loro, il che cambia la carica elettrica all'interno e all'esterno della cellula. Ogni aspetto della funzione di un neurone nel comunicare con altre cellule richiede che certe proteine ​​si adattino solo a certe molecole, in modo che solo la molecola giusta venga spostata qui e non lì. Inoltre, l'esatta misura di una molecola in una proteina è il modo in cui determinate proteine ​​vengono attivate o disattivate solo al momento giusto.

Pompa di sodio al potassio

Un neurone che è a riposo e pronto a inviare un segnale elettrico deve mantenere una carica elettrica negativa al suo interno e una carica elettrica positiva sul suo esterno. Come fa questo? L'interno della cellula ha molti acidi organici, che hanno cariche elettriche negative. Inoltre, il neurone pompa attivamente gli ioni di sodio (Na +) fuori, mentre pompa gli ioni di potassio (K +) dentro. La combinazione di avere acidi organici all'interno, meno sodio dentro che fuori, e più potassio all'interno che all'esterno rende l'interno di un riposo Neurone negativo mentre il suo esterno è positivo. Il neurone ha una pompa proteica sulla sua superficie chiamata pompa del sodio-potassio. Questa pompa muove gli ioni di sodio e poi gli ioni di potassio. Si adatta solo a tre ioni di sodio contemporaneamente o due ioni di potassio in una sola volta. Nessun altro ione nel corpo si adatta alle tasche di questa pompa.

Canali ionici voltaggio-dipendenti

Un neurone genera un segnale elettrico aprendo un canale proteico sulla sua membrana superficiale. Questo canale è un canale del sodio, il che significa che quando il coperchio si apre, solo gli ioni di sodio, ma nessun altro ione, possono fluire attraverso di esso. Dal momento che ci sono molti ioni di sodio fuori dalla cellula, il sodio vorrà naturalmente precipitarsi nella cellula attraverso il canale del sodio, proprio come l'acqua che si impregna in una spugna secca. L'afflusso di ioni di sodio nella cella commuta la carica elettrica su entrambi i lati della membrana cellulare. La cellula è ora positiva all'interno e negativa all'esterno. Questo interruttore avviene lungo tutta la membrana del neurone, che è il modo in cui il segnale elettrico si muove attraverso un neurone. La generazione di un segnale elettrico attraverso il movimento degli ioni sodio funziona perché il canale del sodio si adatta solo agli ioni sodio.

Neurotrasmettitori

Una volta che il segnale elettrico si sposta lungo il braccio di un neurone e raggiunge la punta delle dita, fa sì che i polpastrelli rilasciano sostanze chimiche chiamate neurotrasmettitori. I polpastrelli sono proprio accanto e quasi toccano una cella vicina. Le sostanze chimiche rilasciate fluiscono dalla punta delle dita e si legano ai canali ionici sulla membrana della cellula vicina. L'associazione causa l'apertura dei canali, che avvia un segnale elettrico che si sposta dalla superficie al centro di comando della cella. L'acetilcolina è il principale neurotrasmettitore "go" che controlla la contrazione muscolare. L'acido gamma-aminobutirrico (GABA) è il principale neurotrasmettitore "stop". Ogni neurotrasmettitore ha una certa forma che apre solo determinati canali ionici. Ciò garantisce che un neurotrasmettitore invii un messaggio molto specifico.

Armi chimiche

La forma molecolare è la ragione per cui alcune armi chimiche funzionano. Il gas sarin è un'arma chimica che uccide le persone bloccando l'attività di un enzima chiamato acetilcolinesterasi. L'acetilcolina è un neurotrasmettitore che è coinvolto nel dire ai muscoli scheletrici di contrarsi. Dopo il rilascio dalla punta delle dita di un neurone, deve essere rapidamente distrutto in modo che non possa continuare a stimolare un neurone adiacente. L'acetilcolinesterasi è l'enzima che blocca l'attività dell'acetilcolina. Il gas di Sarin si lega alla bocca dell'acetilcolinesterasi, il luogo che normalmente si lega e rompe l'acetilcolina e impedisce all'enzima di legarsi al suo bersaglio.