LOGICA MOLECULARA A ORGANISMELOR

LOGICA MOLECULARA A ORGANISMELOR

Proprietatea cea mai remarcabila a organismelor vii este gradul lor inalt de complexitate si organizare. Celulele lor componente poseda structuri interne complicate continand multe tipuri de molecule complexe. in al doilea rand, fiecare parte componenta la nivel supra si subcelular are o functie specifica. Grupe de compusi chimici din celula au de asemenea functii specifice. in al treilea rand, organismele vii capteaza si transforma energia din mediul lor, utilizand-o pentru formarea din materiale brute, simple, a propiilor structuri complicate, ca si pentru mentinerea acestora.

O insusire extraordinara a organismelor vii este capacitatea lor de multiplicare precisa - o adevarata chintesenta a starii vii.

Dezvoltarea stiintelor biologice intre 1940-1970, a dus la formularea unui grup de principii pe la inceputul anilor 1970 cunoscut sub numele de logica moleculara a starii vii. Aceste principii trebuie privite ca un grup de reguli fundamentale care guverneaza natura, functia si interactiile tipurilor specifice de molecule din organismele vii, proprietati ce le confera capacitatea de a se autoorganiza si autoreplica. Pana in prezent nu au fost identificate inca toate principiile cuprinse in logica moleculara a starii vii, unele dintre ele sunt vag intelese. Este poate mai bine sa le numim axiome deoarece unele sunt intuitive si nu pot fi demonstrate inca.

Deoarece miile de macromolecule diferite, prezente in celula, sunt formate din numai cateva molecule simple care au rol de unitati constituente, putem formula primele axiome:

- exista o simplitate extraordinara in organizarea moleculara a celulei,

- toate organismele vii au un stramos comun,

3 - identitatea fiecarei specii este pastrata prin prezenta unor seturi caracteristice de acizi nucleici si proteine.

Din mobilitatea functionala a biomoleculelor de baza putem face o alta deductie: exista un principiu remarcabil privind economia moleculara in organismele vii.

Primul principiu al termodinamicii arata ca energia nu poate fi nici creata si nici distrusa. Organismele vii nu pot consuma sau epuiza energia, ele pot numai sa transforme o forma de energie in alta. Ele absorb din mediul lor o forma de energie care le este utila in anumite conditii de presiune si temperatura in care traiesc, pentru ca apoi sa redea mediului o cantitate echivalenta de energie sub o forma care le este mai putin utila. Tipul cel mai util de energie pe care celulele o cedeaza mediului lor este caldura sau alte forme de energie si apare astfel o alta axioma:

4 - organismele vii isi creaza si mentin ordinea lor fundamentala pe seama mediului in care induc dezordinea si intamplarea.

in limbajul termodinamicii, organismele vii sunt sisteme deschise pentru ca ele fac schimb de energie si de materie cu mediul inconjurator pe care astfel il transforma. Sistemelor deschise le este caracteristic faptul ca ele nu sunt in echilibru cu mediul lor.

Celulele vii functioneaza ca masini chimice izoterme.

Specificitatea interactiilor moleculare din celule rezulta din complementaritatea structurala a moleculelor ce interac-tioneaza.

Celulele sunt capabile sa-si regleze reactiile lor meta­bolice, biosinteza propiilor enzime realizand maximum de eficienta si economie.

Informatia unidimensionala a ADN este tradusa in componentii tridimensionali macromoleculari si supramo-leculari din organismele vii prin traducerea structurii ADN in structura proteinelor.

Principiile de mai sus se pot rezuma in urmatoarea

fraza:

- o celula vie este un sistem de. molecule organice, deschis, izoterm, capabil de autoansamblare, autoreglare si autoreplicare, functionand dupa principiul economiei maxime de material si de mijloace, ea favorizeaza desfasurarea multor reactii organice legate consecutiv prin care, cu ajutorul catalizatorilor organici produsi de ea insasi, are loc transferul de energie si sinteza propriilor componenti.

Alta teorema stabileste faptul ca orice membrana biologica desparte de regula, o faza plasmatica de una neplasmatica. Acest fapt este valabil nu doar pentru membrana citoplasmatica dar si pentru toate celelalte membrane intracelulare, de la reticulul endoplasmatic, cisternele complexului Golgi si lizozomi, pana la spasiul intermembranar mitocondrial, spatiul intermembranar al anvelopei nucleare si pana la orice vezicula sau vacuola din citoplasma. La ora actuala, se accepta existenta a trei tipuri de plasma, in orice tip de celula vegetala sau animala: citoplasma, carioplasma (care comunica prin porii nucleari cu citoplasma) si mitoplasma (plasma din spatiul intermembranar mitocondrial)

Pentru a se trece de la un tip de plasma in celula, la alt tip de palsma, trebuie sa fie traversate intotdeauna doua membrane si o faza neplasmatica dintre ele. De exemplu, cele doua membrane ale invelisului nuclear sau mitocondrial sau al plastidelor (organite care apar la plante si contin intre cele doua membrane plastoplasma). O caracteristica a plasmelor in general este aceea ca doar ele contin acizi nucleici. in cazul proceselor de fuziune sau veziculatie se not amesteca doar structuri (faze) de acelasi fel.