Начните с проектирования базовой единицы – клетки. Для этого потребуются липиды (до 50% массы мембраны), белки (30-40%) и углеводы (10-20%). Используйте фосфолипиды с гидрофильными головками и гидрофобными хвостами, чтобы сформировать двойной слой толщиной 5-10 нм. Встроите трансмембранные белки: ионные каналы, рецепторы и переносчики.
Соберите функциональные органеллы: митохондрии для генерации АТФ (до 2000 на клетку), рибосомы для синтеза полипептидов (20 нм в диаметре), комплекс Гольджи для модификации белков. Ядро диаметром 5-10 мкм должно содержать 46 хромосом с 3.2 млрд пар оснований ДНК. Уделите внимание цитоскелету – микротрубочки (25 нм), микрофиламенты (7 нм) и промежуточные филаменты (10 нм) обеспечат структурную целостность.
Для формирования тканей комбинируйте клетки с учетом их специализации. В мышечных волокнах увеличьте концентрацию миофибрилл до 80% объема, в нейронах создайте аксоны длиной до 1 м с миелиновой оболочкой. Соедините элементы соединительной тканью: коллагеновые волокна (тип I – 67 нм периодичность) обеспечат прочность, эластин – растяжимость до 150% от исходной длины.
Биологические компоненты для формирования организма
Основные структурные элементы
Для сборки потребуются 206 костей, включая бедренную (длина 48–52 см) и лучевую (22–26 см). Связки – 900 г коллагеновых волокон, сухожилия – 700 г. Мышечная масса – 35–45 кг, из них 1,5 кг приходится на миокард.
Клеточные и молекулярные ресурсы
Необходимо 37.2 трлн соматических клеток: 50 млрд эпителиальных ежедневно обновляются. Гемоглобин – 750 г, плазма крови – 3,5 л. Нервная система требует 86 млрд нейронов и 1 км аксонов на кору головного мозга.
ДНК – 3.2 млрд пар оснований (6 пг на ядро), рибосомы – 10 млн на клетку. Липиды мембран – 5 кг фосфатидилхолина, 300 г холестерина.
Соединение органов и систем в единую структуру
Основные принципы интеграции
Используйте соединительную ткань – фасции, связки и сухожилия – для фиксации элементов. Например, брюшина удерживает кишечник, а плевра фиксирует легкие. Сосуды и нервы прокладывайте вдоль мышечных волокон, избегая перегибов. Диафрагма должна разделять грудную и брюшную полости, обеспечивая герметичность.
Кровоснабжение и иннервация
Артерии размещайте ближе к костям для защиты от повреждений. Для печени – печеночную артерию и воротную вену, для почек – почечные артерии под углом 45°. Нервные узлы располагайте возле органов: солнечное сплетение – за желудком, блуждающий нерв – вдоль пищевода.
Соедините лимфатические узлы с венозной системой: грудной проток впадает в левую подключичную вену. Для синхронизации работы внедрите проводящую систему сердца: синусовый узел – в правое предсердие, пучок Гиса – вдоль межжелудочковой перегородки.
