De la molecule la om

O perspectivă asupra mărimii

Un angstrom este o zecime de milionime de milimetru, sau 1×10-10-10 metri. Ilustrația de mai jos oferă o idee despre scara relativă a unora dintre structurile biologice discutate mai sus.

Distanța dintre doi atomi de carbon într-un lanț de acizi grași este puțin peste un angstrom. O moleculă de glucoză este de aproximativ 9 angstromi. Bacteriile au zeci de mii de angstromi. Și, ca o estimare aproximativă, o celulă umană tipică ar putea fi de aproximativ 1/100 de milimetru, ceea ce reprezintă aproximativ 1/10 din lățimea unui fir de păr uman. Pentru o perspectivă intrigantă asupra dimensiunii lucrurilor, de la cele mai mici la cele mai mari obiecte din univers, aruncați o privire la http://htwins.net/scale2/.

În ciuda dimensiunii lor microscopice, celulele au o mulțime de lucruri care se întâmplă tot timpul. Diagramele și fotomicrografiile înfățișează celulele ca pe niște saci rigizi, statici, încremeniți în timp, dar dacă am putea face cumva o călătorie în interiorul unei celule, am fi uimiți de frumusețea, complexitatea și activitatea incredibilă. Puteți avea cel puțin o idee despre viața interioară a unei celule vizionând animația de la Universitatea Harvard, „The Inner Life of a Cell” (în întregime cu narațiune), care prezintă activarea leucocitelor în timpul unei inflamații. Unii dintre termenii folosiți în videoclip vă vor fi străini, dar videoclipul oferă o senzație magnifică a lucrărilor interioare ale celulelor și arată că celulele sunt structuri dinamice în care au loc continuu numeroase procese.

conținut alternativ accesibil

Puterea polimerilor

Unul dintre conceptele fundamentale în biologie este acela că structurile moleculare simple (monomeri) pot fi legate între ele pentru a forma structuri din ce în ce mai complexe. De exemplu, monomerii de zaharuri, cum ar fi glucoza și fructoza, pot fi legați între ei pentru a forma polizaharide foarte mari, cum ar fi amidonul și glicogenul. Aminoacizii pot fi legați între ei pentru a forma polipeptide (proteine). Nucleotidele pot fi legate între ele pentru a forma ADN și ARN.

În plus față de legarea moleculelor între ele pentru a forma lanțuri lungi, multe molecule se vor autoasambla în condiții adecvate pentru a forma agregate moleculare din ce în ce mai complexe, cum ar fi membranele sau lipoproteinele. Iar membranele biologice pot oferi structura pentru organitele intracelulare care pot îndeplini funcții specializate și complexe. De exemplu, microtubulii sunt cilindri goi care asigură o schelă internă pentru celulele eucariote și, de asemenea, asigură trasee de-a lungul cărora materialele sau organitele legate de membrană pot fi transportate dintr-un loc în altul în interiorul celulei. De exemplu, rețeaua de microtubuli conectează aparatul Golgi cu membrana plasmatică pentru a ghida veziculele secretorii în vederea exportului sau a inserției în membrana plasmatică. Mișcarea acestor „pachete” legate de membrană de-a lungul microtubulilor este facilitată de proteine motorii (purtătorii) care se deplasează de-a lungul microtubulilor prin schimbarea conformației lor tridimensionale. Acest proces este alimentat de adenozin trifosfat (ATP). La fiecare „pas”, molecula motorie eliberează o porțiune a microtubulului și prinde un al doilea loc mai îndepărtat pe lungimea filamentului.

Acești microtubuli sunt polimeri compuși din subunități ale unei proteine numite tubulină. Fiecare subunitate a microtubulului este alcătuită din două unități mai simple ușor diferite, dar strâns legate între ele, numite alfa-tubulină (reprezentată în figura de mai jos sub formă de bile galbene) și beta-tubulină (reprezentată sub formă de bile verzi). În condiții adecvate, aceste subunități se agregă sau se autoasamblează într-un mod special care formează rapid un microtubul. În schimb, acești microtubuli se pot, de asemenea, dezagrega rapid.

Sursa: https://micro.magnet.fsu.edu/cells/microtubules/microtubules.html

Video-ul de mai jos este un discurs TED în care animatorul David Bolinsky descrie o colaborare între animatori și biologi de la Universitatea Harvard în care se obține o viziune a frumuseții și complexității celulelor eucariote. Rețineți că fenomenul de asamblare a monomerilor în polimeri macromoleculari complecși și foarte funcționali este ilustrat în mai multe locuri.

Întreaga discuție are 9:49. Avansați videoclipul la 3:24 pentru a sări peste descrierea introductivă. Adevărata acțiune începe la aproximativ 6:50. Nu este nimic ce trebuie să memorați în această prezentare. Doar apreciați complexitatea și frumusețea celulelor.

conținut alternativ accesibil

Următorul videoclip de mai jos oferă o prezentare de bază a structurii și funcției celulare (6:00 min.), iar al doilea oferă o scurtă descriere a structurii și funcției organitelor dintr-o celulă eucariotă (4:46 min.).

conținut accesibil alternativ

conținut accesibil alternativ

Niveluri mai înalte de organizare

Se poate observa că celulele, cea mai mică unitate care îndeplinește criteriile pentru a fi vie, sunt extrem de complexe. Cu toate acestea, această complexitate rezultă din faptul că moleculele simple sunt legate între ele pentru a forma o multitudine de structuri din ce în ce mai diverse și mai complexe, iar acestea, la rândul lor, oferă baza pentru un nivel și mai înalt de organizare și complexitate prin asamblarea în complexe macromoleculare, cum ar fi membranele, organitele, microtubulii și lipoproteinele. De la nivel celular, se poate prevedea apoi agregarea celulelor pentru a forma țesuturi, care devin baza pentru organe și chiar sisteme de organe într-o gamă incredibil de diversă de organisme multicelulare.

Adaptat de la: http://www.theorganicstartupbook.com/2012/07/07/evolutionary-levels-sublevels-4-of-5/

.

Leave a Reply

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.