Reflecții și speranțe

Publicat în 09. 05. 2020 de Vasile Tudor

Studiul “Reflecții și speranțe” reprezintă o invitație pentru cei interesați de peregrinări cu mintea prin universul fascinant al biologiei. Desigur, atunci când apar obstacole în calea noastră, pentru a le depăși, va trebui să descifrăm unele enigme ale cunoașterii.
Se știe că celula este structura de bază a unui organism viu, în particular, a organismului uman, fiind formată din trei componente principale: o membrană (o separă de spaţiul interstiţial), citoplasma (un mediu lichid, citosolul, în care se găsesc diferite substanţe, precum proteine şi organite celulare) şi nucleul (conține informația genetică).
Dezvoltarea sistemelor biologice este rezultatul interacțiunii dintre ereditate și mediul în care trăiesc. La nivel molecular, informația genetică este codificată biochimic prin intermediul acizilor nucleici (ADN, ARN). În procesul de sinteză a proteinelor, informația genetică din moleculele de ADN este transferată inițial într-o macromoleculă de ARN mesager, prin mecanismul de transcripție, după care este decodificată și transformată într-o secvență de aminoacizi prin mecanismul de translație.
O descriere interesantă a organismelor vii aparține academicianului Nicolae Botnariuc, care afirmă: “sistemele biologice sunt sisteme deschise, informaționale care, datorită organizării lor, au capacitatea de autoconservare, autoreproducere, autoreglare și autodezvoltare; ele au un comportament antientropic și finalizat, care le asigură stabilitatea în relațiile lor cu alte sisteme”.
Mecanismele genetice sunt universale în lumea vie şi funcţionează la om pe aceleaşi principii ca şi la primele organisme unicelulare apărute în istoria vieţii.
Explicarea mecanismelor prin care se realizează codificarea informatiei genetice, sinteza proteică şi reglajul activităţii celulare necesită unele cunoştinţe de genetică moleculară.
În urma unor cercetări teoretice și experimentale, s-a stabilit că genele sunt molecule complexe formate din acizi nucleici (ADN, iar la retrovirusuri şi viroizi, ARN).
După modelul elaborat de J. Watson, F.Crick şi M. Wilkins, acizii nucleici reprezintă secvenţe de nucleotide, formate la rândul lor dintr-o bază azotată, o glucidă (zahar) şi un radical fosforic. Se cunosc cinci tipuri de baze azotate care intră în structura nucleotidelor, şi anume : două baze purinice, adenina (A) şi guanina (G), respectiv trei baze pirimidice, citozina ©, timina (T) şi uracilul (U). Primele patru baze azotate (A,G,C,T) sunt prezente la ADN, iar la ARN în locul timinei se află uracilul. Zaharurile din componenţa acizilor nucleici sunt riboza la ARN şi dezoxiriboza la ADN, ambele fiind pentoze. Din combinarea unei baze azotate purinice sau pirimidice cu o glucidă rezultă o nucleosidă din care se obţine o nucleotidă prin ataşarea unui grup fosfat la pentoză.
Macromolecula de ADN este bicatenară, fiind formată din două lanţuri polinucleotide unite prin punţi de hidrogen (duble între adenină şi timină şi triple între guanină şi citozină), de natură electrostatică. Cele două catene sunt complementare, în sensul că legăturile de hidrogen se stabilesc între baze azotate purinice şi piridimice (A-T, T-A, G-C, C-G) şi formează o spirală dublă (dublu helix) prin înfăşurare elicoidală în jurul unui ax comun.
Replicarea ADN-ului se realizează cu ajutorul unor enzime (ADN-polimerazele, ligazele), după modelul semiconservativ, în intervalul dintre două diviziuni celulare (interfază), când are loc dublarea cantităţii de material genetic. Prin ruperea legăturilor de hidrogen, se separă mai întâi cele două catene model, după care , prin ataşare (pe bază de complementaritate) a nucleotidelor libere din citoplasmă se formează două molecule fiice de ADN bicatenar, identice cu molecula-mamă iniţială.
Acizii ribonucleici au în general o structură monocatenară, fiind clasificaţi după funcţiile îndeplinite, astfel:
• ARN-viral, constituie materialul genetic al unor ribovirusuri (virusul mozaicului tutunului, virusul poliomielitei, virusul gripal etc.);
• ARN-mesager (ARMm), joacă un rol important în procesul de sinteză proteică, realizează prin fenomenul de transcripţie copierea informaţiei genetice a unei catene din molecula de ADN;
• ARN-de transfer (ARNt), are rolul de a transporta aminoacizii la locul sintezei proteice;
• ARN-ribozomal (ARNr), intră în componenţa ribozomilor și participă la sinteza proteinelor.
Codul genetic exprimă corespondenţa dintre succesiunea nucleotidelor din acizii nucleici şi succesiunea aminoacizilor din lanţul polipeptidic, având la bază o secvenţă de trei nucleotide, numită codon. Referitor la codul genetic se pot face unele observaţii:
- din totalul de 64 codoni, 61 codifică cei 20 de aminoacizi, iar restul (UAA,UAG,UGA), marchează sfârşitul unui mesaj genetic (STOP);
- este universal valabil, redundant (mai mulţi codoni pot codifica acelaşi aminoacid) şi fără virgule (citirea informaţiei genetice se face continuu).
În linii mari, în procesul sintezei proteice informaţia din moleculele de ADN este mai intâi transferată într-o macromoleculă de ARN-mesager, prin fenomenul de transcripţie , după care este codificată şi transformată într-o secvenţă de aminoacizi prin procesul de translaţie.
Fluxul de informaţie între acizii nucleici se poate considera bidirecţional, întrucât geneticianul H.Temin a demonstrat experimental că unele ribovirusuri, la care materialul genetic este o macromoleculă de ARN, sunt capabile să determine în celula respectivă sinteza unei macromolecule de ADN, cu ajutorul căreia se replică. În concluzie, după apariţia geneticii moleculare, gena este identificată cu un segment din macromolecula de ADN sau ARN (în cazul ribovirusurilor şi a viroizilor) format dintr-o secvenţă de codoni, care conţin informaţia genetică
necesară pentru sinteza proteică.
Acest magnific mecanism biologic a marcat structurarea și devenirea materiei vii pe Terra, mai precis, s-a bazat pe un ADN primar, cu disponibilități informaționale de autoreproducere, autoreglare și autodezvoltare, pentru configurarea unor sisteme biologice din ce în ce mai complexe, de la treapta unicelulară la organismele pluricelulare, culminând cu ființa umană capabilă să dea sens și valoare întregului Univers.
În prezent, se consideră că viaţa a apărut pe Pământ în urmă cu circa 3,6 miliarde de ani, la începutul erei precambriene, când au existat condiţii de mediu favorabile pentru sinteza abiogenă a primelor gene care conţin programe genetice de structurare a materiei vii.
În primele stadii, evoluţia vieţii s-a derulat lent în mediul precambrian, de la treapta precelulară (coacervate, probionţi) la treapta unicelulară (flagelate primitive, protozoare), pentru ca în ultimul miliard de ani să se facă saltul la structurile pluricelulare (mezozoare, metazoare), ajungându-se la organismele superioare, care s-au diversificat în structuri din ce în ce mai evoluate, culminând cu apariţia omului în cuaternar.
Trebuie precizat că în prezent codul genetic se referă la mecanismele biosintezei proteinelor, dar nu explică corelarea diferenţierii celulelor cu structurarea organelor şi configurarea întregului organism, mai exact controlul dispunerii celulelor în spaţiu. De aceea, se impune extinderea geneticii clasice la genetica dinamică, prin adăugarea principiului de bază: morfogeneza se derulează prin aranjamentul ordonat al celulelor în configuraţii bine definite pe baza schemelor program ale orientării fusului de diviziune în funcţie de natura şi poziţiile relative ale celulelor vecine, care sunt integrate în ciclul mitotic cu programele de reglare şi control pentru diferenţierea celulelor.
Cei interesați de conținutul integral al lucrării “Reflecții și speranțe” pot să acceseze următoarele link-uri:
http://www.academia.edu/42986357/Reflectii_si_sperante
http://forum.portal.edu.ro/index.php?act=Attach&type=post&id=2751856

Mariana Lulache

Profil

Colegi

Coleg pentru

MULTUMIRI !

Mariana Lulache acum 2325 zile

Ministerul Educaţiei

Vasile Tudor

Reflecții și speranțe

Mariana Lulache

Termeni şi condiţii de utilizare a serviciilor platformei iTeach