Să privim atent prin microscop

CELULA a fost numită unitatea fundamentală a vieţii. Într-adevăr, lucrurile vii, printre care se numără plantele, insectele, animalele şi oamenii, sunt alcătuite din celule. De-a lungul anilor, oamenii de ştiinţă au examinat funcţiile interne ale celulei şi au dezlegat multe dintre secretele biologiei moleculare şi ale geneticii. Să privim acum cu mai multă atenţie celulele şi să vedem ce a descoperit ştiinţa despre aceste fascinante unităţi microscopice ale vieţii.

O privire la microscop

Celulele au forme diferite. Unele sunt dreptunghiulare, altele pătrate. Există celule rotunde, celule ovale, iar altele pur şi simplu sunt asemănătoare unor stropi. Să ne gândim la amibă, un organism unicelular, care nu are o formă definită. Mai mult decât atât, amiba îşi schimbă forma în timp ce se mişcă. Este demn de reţinut că funcţia celulei este adesea indicată de forma acesteia. De exemplu, unele celule musculare sunt lungi şi subţiri şi se contractă în timp ce îşi îndeplinesc sarcina. Celulele nervoase, care transmit mesaje nervoase în tot corpul, au ramificaţii lungi.

Celulele mai diferă şi în ce priveşte mărimea. Însă majoritatea sunt prea mici ca să poată fi văzute cu ochiul liber. Ca să ilustrăm mărimea unei celule medii, uitaţi-vă la punctul de la sfârşitul acestei fraze. În acest punctuleţ ar putea încăpea aproximativ 500 de celule de mărime medie! Dacă acestea vi se par foarte mici, gândiţi-vă că unele bacterii sunt de 50 de ori mai mici. Dar care este cea mai mare celulă? Titlul îl deţine gălbenuşul oului de struţ, un „uriaş“ unicelular, care are aproximativ mărimea unei mingi de base-ball!

Întrucât majoritatea celulelor nu pot fi văzute cu ochiul liber, oamenii de ştiinţă se folosesc de anumite instrumente, cum ar fi microscopul, ca să le studieze.a Chiar şi aşa, unele detalii complicate ale celulei nu pot fi înţelese în întregime. Să ne gândim la următorul lucru: Un microscop electronic poate mări o celulă de aproximativ 200 000 de ori; mărită de atâtea ori, o furnică ar părea lungă de aproape un kilometru. Totuşi, chiar şi la o asemenea scară, se scapă unele detalii ale celulei!

Aşadar, oamenii de ştiinţă au descoperit că celula este de o complexitate uimitoare. În cartea sa The Fifth Miracle (Al cincilea miracol), fizicianul Paul Davis afirmă: „Fiecare celulă este dotată cu nenumărate structuri ce par a fi făcute direct după manualul unui inginer: nenumărate pensete, foarfece, pompe, motoare, pârghii, valve, conducte, lanţuri şi chiar şi vehicule, toate de mărimi microscopice. Dar, bineînţeles, celula este mai mult decât o trusă cu unelte. Diversele componente se potrivesc, astfel încât formează un întreg care funcţionează bine, asemenea unei complexe producţii în serie ce se efectuează într-o fabrică“.

ADN-ul, molecula eredităţii

Atât oamenii, cât şi plantele şi animalele pluricelulare au un început unicelular. Când celula iniţială ajunge la o anumită mărime, aceasta se divide, formând două celule. La rândul lor, aceste două celule se divid, formând patru celule. Pe măsură ce celulele se divid, acestea se specializează, adică se diferenţiază, devenind celule musculare, celule nervoase, celule ale pielii şi aşa mai departe. Pe parcursul procesului, multe dintre celule se grupează şi formează ţesuturi. Celulele musculare, de exemplu, îşi unesc forţele şi formează ţesuturi musculare. Diverse tipuri de ţesuturi formează organe, cum ar fi inima, plămânii şi ochii.

Sub învelişul subţire al fiecărei celule se află un fluid gelatinos, numit citoplasmă. În aceasta se află nucleul, care e separat de citoplasmă printr-o membrană subţire. Nucleul a fost numit centrul de control al celulei, deoarece coordonează aproape toate activităţile celulei. În interiorul nucleului se află programul genetic al celulei, înscris în acidul dezoxiribonucleic, pe scurt ADN.

Moleculele de ADN sunt strâns răsucite în cromozomii celulei. Genele, care sunt fragmente ale moleculelor de ADN, conţin toate informaţiile necesare pentru a vă face ceea ce sunteţi. „Programul genetic din ADN este cel care face unic fiecare lucru viu“, se explică în The World Book Encyclopedia. „Acest program face ca un câine să fie diferit de un peşte, o zebră de un trandafir, iar o salcie de o viespe. Te face diferit de orice altă persoană de pe pământ.“

Cantitatea de informaţii pe care o conţine ADN-ul dintr-o singură celulă este uimitoare. Aceste informaţii ar putea umple aproximativ un milion de pagini de mărimea celei pe care o citiţi acum! Întrucât ADN-ul asigură transmiterea informaţiei genetice de la o generaţie celulară la alta, acesta a mai fost numit planul genetic al vieţii. Dar cum arată ADN-ul?

ADN-ul este alcătuit din două catene răsucite una în jurul celeilalte, luând o formă asemănătoare unei scări răsucite cu trepte. Cele două catene sunt legate prin combinaţiile a patru compuşi numiţi baze. Fiecare bază a unei catene este legată de o bază-pereche de pe cealaltă catenă. Aceste baze-perechi formează treptele scării de ADN răsucite. Ceea ce stabileşte informaţia genetică pe care o conţine molecula de ADN este succesiunea exactă a bazelor în molecula de ADN. Simplu spus, această secvenţă stabileşte aproape totul în ceea ce vă priveşte, de la culoarea părului la forma nasului.

ADN-ul, ARN-ul şi proteinele

Proteinele sunt cele mai numeroase macromolecule ce se găsesc în celule. Se estimează că acestea constituie peste jumătate din substanţa uscată a majorităţii organismelor! Proteinele sunt alcătuite din componente mai mici numite aminoacizi. Unele dintre acestea sunt produse de corp, altele trebuie asimilate prin alimentaţie.

Proteinele au multe funcţii. De exemplu, hemoglobina, o proteină ce se găseşte în globulele roşii, transportă oxigenul în corp. Apoi există anticorpi, care ajută corpul să lupte împotriva bolii. Alte proteine, cum ar fi insulina, ajută la metabolizarea alimentelor, precum şi la reglarea diverselor funcţii celulare. În total, în corp pot exista mii de feluri de proteine. Iar într-o singură celulă pot exista sute!

Fiecare proteină îndeplineşte o anumită funcţie, stabilită de gena ei de ADN. Dar cum este decodificată informaţia genetică dintr-o genă de ADN pentru ca o anumită proteină să fie sintetizată? Aşa cum se arată în figura de la pagina 8, „Cum sunt sintetizate proteinele“, informaţia genetică stocată în ADN trebuie mai întâi să fie transferată din nucleul celulei în citoplasmă, unde se află ribozomii, sau locul de sinteză al proteinelor. Acest transfer se realizează cu ajutorul unui intermediar numit acid ribonucleic (ARN). Ribozomii din citoplasmă „citesc“ instrucţiunile din ARN şi formează secvenţa potrivită de aminoacizi pentru sinteza unei anumite proteine. Astfel, ADN-ul, ARN-ul şi sinteza proteinelor se află în interdependenţă.

De unde a început?

Timp de decenii, studiul geneticii şi al biologiei moleculare le-a stârnit curiozitatea oamenilor de ştiinţă. Fizicianul Paul Davies se îndoieşte că un Creator ar putea fi cel care a cauzat apariţia tuturor acestor lucruri. Totuşi, el recunoaşte: „Fiecare moleculă are o anumită funcţie şi un loc stabilit în acest plan general, pentru a se obţine lucrurile necesare în celulă. Moleculele fac mult naveta. Ele trebuie să traverseze celula ca să se întâlnească cu alte molecule chiar în locul şi la timpul potrivit pentru a-şi îndeplini funcţia în mod corespunzător. Aceasta are loc fără ca un şef să poruncească moleculelor ce să facă şi să le îndrume spre locul corect. Nici un supraveghetor nu le supraveghează activitatea. Pur şi simplu, moleculele fac ceea ce trebuie să facă moleculele: să se lovească orbeşte, să se ciocnească unele de altele, să ricoşeze, să se contopească. . . . Într-un anume fel, în mod colectiv aceşti atomi iraţionali îşi unesc forţele şi dau naştere unui dans al vieţii, iar aceasta cu o mare precizie“.

Pe bună dreptate, multe persoane care au studiat funcţiile interne ale celulei au ajuns la concluzia că trebuie să existe o forţă inteligentă care să le fi creat. Să vedem de ce.

[Notă de subsol]

[Chenarul/Diagrama de la pagina 5]

Să aruncăm o privire în interiorul celulei

În interiorul fiecărei celule se află un nucleu, centrul de comandă al celulei. În nucleu se găsesc cromozomii, care sunt alcătuiţi din molecule de ADN strâns răsucite şi proteine. Genele sunt situate pe aceste molecule de ADN. Ribozomii, fabrici producătoare de proteine, sunt localizaţi în citoplasma celulei, aflată în exteriorul nucleului.

[Diagrama]

(Pentru modul în care textul apare în pagină, vezi publicaţia)

Celulă

Ribozomi

Citoplasmă

Nucleu

Cromozomi

ADN — scara vieţii

[Diagrama de la pagina 7]

(Pentru modul în care textul apare în pagină, vezi publicaţia)

Replicaţia ADN-ului

Pentru o prezentare vizuală mai simplă, helixul răsucit de ADN a fost despiralizat

1 Înainte ca celulele să se dividă pentru a produce următoarea generaţie de celule, ele trebuie să facă o copie a ADN-ului (proces numit replicaţie). În primul rând, proteinele contribuie la desfacerea unor fragmente ale ADN-ului bicatenar.

Proteină

2 Apoi, potrivit regulilor stricte de ataşare la baza-pereche, bazele libere (disponibile) din celulă se ataşează de bazele-pereche de pe catenele ADN-ului iniţial.

Baze libere

3 În cele din urmă, vor exista două coduri genetice identice. Prin urmare, când celulele se divid, fiecare celulă nouă va primi un cod genetic identic.

Proteină

Proteină

Regula de ataşare a bazelor-pereche de ADN:

A întotdeauna cu T

A T Timină

T A Adenină

C întotdeauna cu G

C G Guanină

G C Citozină

[Diagrama de la paginile 8 şi 9]

(Pentru modul în care textul apare în pagină, vezi publicaţia)

Cum sunt sintetizate proteinele

Pentru a simplifica lucrurile, prezentăm o proteină alcătuită din 10 aminoacizi. Majoritatea proteinelor au peste 100 de aminoacizi

1 O proteină specială desface o porţiune a catenelor de ADN

Proteină

2 Bazele de ARN libere se ataşează de bazele de ADN expuse, doar de pe o catenă, formând astfel o catenă de ARN mesager

Baze libere de ARN

3 ARN-ul mesager nou-format se desprinde de ADN şi se îndreaptă spre ribozomi

4 Un ARN de transfer ia cu el un aminoacid şi îl transferă la ribozom

ARN de transfer

Ribozom

5 În timp ce ribozomul traversează ARN-ul mesager, este format un lanţ de aminoacizi

Aminoacizi

6 Pe măsură ce se formează, lanţul proteic începe să se dubleze luând forma necesară pentru a funcţiona în mod corespunzător. Apoi ribozomul eliberează lanţul

ARN-ul de transfer are două terminaţii importante:

Una recunoaşte codul ARN-ului mesager

Cealaltă transportă aminoacidul potrivit

ARN de transfer

Bazele de ARN folosesc U în loc de T, prin urmare perechea lui U este A

A U Uracil

U A Adenină