Moleculaire vorm is een essentieel kenmerk van levende wezens. Neuronen zijn zenuwcellen die met andere cellen communiceren door elektrische signalen te verzenden. Ze doen dit door zoutionen in en uit te laten stromen, waardoor de elektrische lading binnen en buiten de cel verandert. Elk aspect van de functie van een neuron in de communicatie met andere cellen vereist dat bepaalde eiwitten alleen op bepaalde moleculen passen, zodat alleen het juiste molecuul hier wordt verplaatst en niet daar. Ook is de exacte fit van een molecuul met een eiwit hoe bepaalde eiwitten alleen op het juiste moment worden in- of uitgeschakeld.

Natriumkaliumpomp

Een neuron dat in rust is en klaar om te worden stuur een elektrisch signaal moet een negatieve elektrische lading aan de binnenkant behouden en een positieve elektrische lading aan de buitenkant. Hoe doet het dit? De binnenkant van de cel heeft veel organische zuren, die negatieve elektrische ladingen hebben. Bovendien pompt het neuron actief natriumionen (Na +) uit, terwijl er kaliumionen (K +) in worden gepompt. De combinatie van organische zuren aan de binnenkant, minder natrium binnen dan buiten, en meer kalium binnen dan buiten maakt de binnenkant van een rustplaats neuronen negatief terwijl de buitenkant positief is. Het neuron heeft een eiwitpomp op zijn oppervlak, de natrium-kaliumpomp. Deze pomp verplaatst natriumionen naar buiten en vervolgens kaliumionen naar binnen. Het past maar drie natriumionen tegelijk of twee kaliumionen tegelijk. Geen andere ionen in het lichaam passen in de zakken in deze pomp.

Spanningsgestuurde ionkanalen

Een neuron genereert een elektrisch signaal door een eiwitkanaal op het oppervlaktemembraan te openen. Dit kanaal is een natriumkanaal, wat betekent dat wanneer het deksel opengaat, alleen natriumionen, maar geen andere ionen, er doorheen kunnen stromen. Omdat er veel natriumionen buiten de cel zijn, wil natrium natuurlijk via het natriumkanaal de cel in rennen - net als water dat in een droge spons onderdompelt. De stroom van natriumionen in de cel schakelt de elektrische lading aan beide zijden van het celmembraan. De cel is nu positief aan de binnenkant en negatief aan de buitenkant. Deze schakelaar vindt plaats langs het gehele membraan van het neuron, dat is hoe het elektrische signaal over een neuron beweegt. Het genereren van een elektrisch signaal door de beweging van natriumionen werkt omdat het natriumkanaal alleen op natriumionen past.

Neurotransmitters

Zodra het elektrische signaal de arm van een neuron afloopt en zijn vingertoppen bereikt, zorgt ervoor dat de vingertoppen chemicaliën afgeven die neurotransmitters worden genoemd. De vingertoppen bevinden zich pal naast en raken bijna een naburige cel aan. De vrijgekomen chemicaliën stromen uit de vingertoppen en binden aan ionkanalen op het membraan van de naburige cel. Binding zorgt ervoor dat de kanalen worden geopend, waardoor een elektrisch signaal wordt gestart dat van het oppervlak naar het commandocentrum van de cel gaat. Acetylcholine is de belangrijkste "go" neurotransmitter die spiercontractie regelt. Gamma-aminoboterzuur (GABA) is de belangrijkste "stop" neurotransmitter. Elke neurotransmitter heeft een bepaalde vorm die alleen bepaalde ionkanalen opent. Dit zorgt ervoor dat een neurotransmitter een heel specifiek bericht verzendt.

Chemische wapens

Moleculaire vorm is de reden waarom bepaalde chemische wapens werken. Sarin gas is een chemisch wapen dat mensen doodt door de activiteit van een enzym genaamd acetylcholinesterase te blokkeren. Acetylcholine is een neurotransmitter die betrokken is bij het melden van de skeletspieren. Na het loslaten van de vingertoppen van een neuron, moet het snel worden vernietigd, zodat het een naburig neuron niet kan blijven stimuleren. Acetylcholinesterase is het enzym dat de activiteit van acetylcholine stopt. Sarin-gas bindt zich aan de mond van acetylcholinesterase, de plaats die normaal acetylcholine bindt en breekt, en voorkomt dat het enzym zich hecht aan zijn doelwit.