luni, 6 octombrie 2014

Viaţa un uimitor ansamblu de lanţuri


ADN
TE-AI gândit vreodată la corpul tău ca la un ansamblu de lanţuri microscopice? Probabil că nu. În realitate însă, „la nivelul celor mai mici componente importante ale ei“, viaţa are „ca principiu organizator lanţul“, se arată în cartea The Way Life Works. Din acest motiv, chiar şi numai un mic defect în unul dintre aceste lanţuri poate afecta considerabil sănătatea noastră. Dar despre ce lanţuri e vorba? Cum funcţionează ele? Şi ce legătură există între ele şi sănătatea şi fericirea noastră?
În esenţă, e vorba despre molecule asemănătoare unor lanţuri care pot fi clasificate în două grupe principale. În articolul de faţă vom analiza doar o categorie, şi anume proteinele. În cealaltă categorie intră moleculele care conţin şi transmit informaţia genetică: ADN-ul şi ARN-ul. Bineînţeles, între cele două grupe există o strânsă legătură. De fapt, una dintre funcţiile de bază ale ADN-ului şi ale ARN-ului este producerea marii varietăţi de proteine necesare vieţii.
ARN şi ADN - Structură
Catalizatori, paznici şi elemente de susţinere

Anticorpi
În mod categoric, proteinele constituie grupa cu cele mai variate molecule mari necesare vieţii. În familia proteinelor intră anticorpii, enzimele, mesagerii, proteinele de structură şi transportorii. Marea diversitate de anticorpi, sau imunoglobuline, apără organismul de invadatorii străini precum bacteriile şi viruşii. Alte globuline ajută la închiderea vaselor de sânge lezate în urma unei traume.
Enzimă
Enzimele au rol de catalizatori, accelerând reacţiile chimice, de pildă cele implicate în digestie. De fapt, „fără enzime, în scurt timp am muri de foame, deoarece ne-ar trebui 50 de ani să digerăm ceea ce am consumat la o masă obişnuită“, se arată în cartea The Thread of Life. Enzimele îşi văd de treaba lor ca şi cum ar lucra pe o linie de montaj într-o fabrică, fiecare îndeplinind o anumită sarcină. De exemplu, una dintre enzime, maltaza, descompune maltoza, un zahar, în două molecule de glucoză. Lactaza descompune lactoza, numită şi zahăr de lapte. Alte enzime combină atomi şi molecule formând noi produse. Mai mult, ele îşi îndeplinesc funcţiile cu o viteză ameţitoare. O singură moleculă-enzimă poate cataliza mii de reacţii chimice pe secundă!
Proteină
Unele proteine constituie clasa hormonilor şi acţionează ca mesageri. Eliberate în fluxul sanguin, ele stimulează sau reduc activitatea altor părţi ale corpului. De exemplu, insulina stimulează celulele să absoarbă glucoza, sursa lor de energie. Proteinele de structură, precum colagenul şi keratina, reprezintă elementul principal din componenţa cartilajului, a părului, a unghiilor şi a pielii. Toate aceste proteine ar putea fi comparate „la nivel celular cu nişte stâlpi, grinzi, placaje, ciment şi cuie“, se spune în The Way Life Works.
Proteinele transportoare din membranele celulei au rol de pompe şi conducte, permiţând materialelor să intre în celulă şi să iasă din ea. Dar să vedem acum din ce sunt alcătuite proteinele şi ce legătură există între structura lor asemănătoare unui lanţ şi funcţiile lor.
Complexitate bazată pe simplitate
Multe limbi au ca element de bază alfabetul. Cuvintele se formează cu ajutorul literelor din alfabet. La rândul lor, mai multe cuvinte formează propoziţii. La nivel molecular, viaţa urmează un principiu asemănător. „Alfabetul“ e furnizat de ADN. În mod uimitor, acest „alfabet“ n-are decât patru litere, A, C, G şi T, care nu sunt altceva decât simbolurile unor baze chimice, şi anume adenină, citozină, guanină şi timină. Pornind de la aceste patru baze, cu ajutorul unui ARN intermediar, ADN-ul formează aminoacizi, care ar putea fi comparaţi cu nişte cuvinte. Dar, spre deosebire de cuvintele obişnuite, aminoacizii au toţi acelaşi număr de litere, şi anume trei. „Maşinile de asamblare a proteinelor“, numite ribozomi, leagă aminoacizii între ei. Lanţurile obţinute, adică proteinele, pot fi asemănate cu propoziţiile. O proteină obişnuită are însă mult mai multe „cuvinte“ decât o propoziţie vorbită ori scrisă. Ea poate conţine aproximativ 300–400 de aminoacizi.

Potrivit unei lucrări de referinţă, în natură există sute de aminoacizi, totuşi în componenţa majorităţii proteinelor intră doar 20 dintre ei. Aceşti aminoacizi pot fi aranjaţi în aproape o infinitate de combinaţii. Să dăm un exemplu: Dacă avem la dispoziţie doar 20 de aminoacizi pentru a forma un lanţ lung de 100 de aminoacizi, am putea realiza 10100 combinaţii, adică 1 urmat de 100 de zerouri!
Forma şi funcţiile proteinelor
Forma unei proteine are un rol decisiv în ce priveşte funcţia ei în celulă. Cum influenţează un lanţ de aminoacizi forma unei proteine? Spre deosebire de legăturile mobile dintr-un lanţ format din zale de metal sau plastic, aminoacizii se leagă la anumite unghiuri, formând modele regulate. Unele dintre aceste modele seamănă cu o spirală, de genul firului de la telefon, sau cu nişte pliuri, asemănătoare pliseurilor de la o rochie. Aceste modele sunt apoi „îndoite“ pentru a forma o structură tridimensională mult mai complexă. Forma unei proteine nu e în nici un caz întâmplătoare. De fapt, forma are un rol decisiv în funcţia proteinei. Acest lucru se observă foarte clar când în lanţul de aminoacizi apare un defect.
Când lanţul are un defect
Când există defecte în lanţul de aminoacizi ori proteinele nu sunt „îndoite“ corect, pot apărea diverse boli, de exemplu, anemia cu celule „în seceră“ şi fibroza chistică. Anemia cu celule „în seceră“ este o boală genetică în care moleculele de hemoglobină din globulele roşii nu sunt normale. O moleculă de hemoglobină e formată din 574 de aminoacizi aranjaţi în patru lanţuri. O modificare a secvenţei cu numai un aminoacid în două din cele patru lanţuri transformă hemoglobina normală în varianta care provoacă anemia cu celule „în seceră“. Majoritatea cazurilor de fibroză chistică se datorează unei proteine căreia îi lipseşte un aminoacid, şi anume fenilalanina, aflat într-o poziţie-cheie în lanţul de aminoacizi. Printre consecinţele acestui defect am putea aminti un dezechilibru în cantitatea de apă şi sare necesară în membranele ce căptuşesc intestinele şi plămânii, ceea ce face ca mucusul ce acoperă aceste suprafeţe să devină anormal de gros şi de vâscos.
Hematie normală şi hematie în seceră
Când anumite proteine lipsesc apar boli precum albinismul şi hemofilia. În forma sa cea mai des întâlnită, albinismul (o deficienţă în pigmentaţie) apare când o proteină importantă, numită tirozinază, fie e defectuoasă, fie lipseşte. Acest lucru afectează producerea melaninei, un pigment brun care la om se găseşte în mod normal în ochi, păr şi epidermă. Hemofilia e cauzată de nivele foarte scăzute ale unor factori proteici care contribuie la coagularea sângelui sau chiar de lipsa acestor factori. Alte afecţiuni atribuite unor proteine defectuoase pot fi intoleranţa la lactoză şi distrofia musculară, ca să menţionăm doar câteva.
Formula fenilalaninei
O teorie privind mecanismul unei boli
În ultimii ani, oamenii de ştiinţă s-au concentrat asupra unei boli care, după părerea unora, e cauzată de o formă anormală a unei proteine numite prion. Potrivit unei teorii, boala apare când prionii defectuoşi se leagă de proteina prionică normală, determinând-o să se îndoaie greşit. Rezultatul e „o reacţie în lanţ care propagă boala şi generează noi substanţe infecţioase“, se arată în revista Scientific American.
Se pare că primele cazuri de boală prionică aduse în atenţia opiniei publice au fost cele din Papua Noua Guinee înregistrate în anii ’50 ai secolului trecut. Anumite triburi izolate au practicat o formă de canibalism din motive religioase, ceea ce a dus la apariţia unei boli numite kuru, ale cărei simptome erau asemănătoare cu boala Creutzfeldt-Jacob. După ce triburile respective au renunţat la acel ritual religios, numărul cazurilor de kuru a scăzut rapid, în prezent boala fiind aproape dată uitării.
Un proiect uluitor!
Din fericire însă, proteinele se îndoaie, de obicei, în mod corect şi-şi îndeplinesc funcţiile cu o eficienţă şi o exactitate uluitoare, conlucrând într-un mod uimitor. Acesta e un lucru extraordinar dacă ne gândim că în corpul uman există peste 100 000 de tipuri de proteine, toate lanţurile complexe fiind îndoite în mii şi mii de moduri.

Lumea proteinelor e încă în mare parte neexplorată. Ca să afle mai multe, cercetătorii concep în prezent programe sofisticate de calculator care pot prevedea forma proteinelor după secvenţa lor de aminoacizi. 
sursa text: watchtowerlibrary2007

Niciun comentariu:

Trimiteți un comentariu

Comentariile cu limbaj indecent vor fi şterse.

Toate comentariile necesită aprobare şi este posibil ca ele sa nu apară pe blog imediat. Vă mulţumesc!