CELULA CA SISTEM TERMODINAMIC
Quasitotalitatea surselor bibliografice afirma ca
celula este alcatuita din membrana, citoplasma si nucleu, si ca in citoplasma
se afla organitele celulare: reticul endoplasmic, mitocondrii, ribozomi etc. O
asemenea definitie nu numai ca lasa loc unei erori, care nu este de limbaj, ci
de gindire, ci o si alimenteaza: daca organite celulare sint numai formatiunile
aflate intre membrana celulara si nucleu, atunci membrana celulara si nucleul
ce sint? Desigur, corect este sa afirmam ca celula este alcatuita din urmatoarele
organite: membrana, reticul endoplasmic, mitocondrii, nucleu etc.
Daca celula, pentru a exista, trebuie sa metabolizeze si daca prin metabolism
intelegem totalitatea schimburilor cu ambientul si a transformarilor interne,
atunci vom deduce mult mai bine si mai usor de ce anume organite are nevoie
celula (alcatuirea) petru a-si indeplini sarcinile functionale, considerate
drept conditii ale implinirii finalitatii proprii.
Ca limita de separatie intre lichidul interstitial si citoplasma, membrana
pericelulara si o parte dintre endomembrane (cea a reticulului endoplasmic)
reprezinta sediul schimburilor (pasive si active) dintre aceste compartimente.
Intrucit membrana pericelulara, din acelasi motiv, reprezinta si prima bariera
de receptare a variatiilor parametrilor de stare ai ambientului, ca si pentru
mesajele chimice specifice (hormoni, neuromesageri, modulatori si anticorpi)
venite din afara celulei, ea trebuie sa se dovedeasca in masura sa sesizeze, la
quasitotalitatea categoriilor celulare, aceste variatii si, in consecinta, sa
declanseze reactii specifice de raspuns (excitabilitate). Din aceste motive,
matricea membranei (partea ei principala in plan cantitativ si nu numai) este
alcatuita din doua monostraturi de macromolecule fosfolipidice (iata ca
mambrana nu este trilaminata, ci bilaminata), pe care plutesc fie pe fata
interstitiala, fie pe cea citoplasmatica proteine cu roluri functionale
deosebite (transportori activi, enzime, receptori) , sau care strabat de la o fata
la alta toata grosimea membranei (proteine canal), intocmai unui mozaic proteic
pe un fond general fosfolipidic.
Pentru sinteze organice, pentru contractie, pentru transport activ etc, celula
consuma energie metabolica, adica energie chimica in cuante macroergice,
inmagazinate in legaturile specifice dintre adenozina (sau guanozina) si
radicalul acidului fosforic (ATP, respectiv GTP). Eliberarea energiei
chimice din acesti compusi macroergici se realizeaza sub influenta unor enzime
specifice (adenozintrifosfataze, guanozintrifosfataze). Daca
ATP-ul este sursa unica, universala de energie pentru procesele active,
enzimele care il descompun (ATP-azele) sint diferite, specifice fiecarui
proces. Aceasta tocmai intrucit ATP-azele au putere catalitica dependenta
tocmai de produsul (sau consecinta) final al procesului consumator de energie.
Refacerea necesara a ATP-ului este posibila din punct de vedere substantial
(ADP-ul si P ramasi), dar necesita energie chimica. Aceasta energie este
obtinuta din oxidarea ionului H+, provenit din substantele organice alimentare
prin dehidrogenare, cu oxigenul venit din respiratie. Iata ca celula poate fi
considerata un "motor cu hidrogen". Toate aceste procese se petrec la nivelul
organitului numit mitocondrie.
In pofida faptului ca ribozomii sint considerati direct responsabili de sinteza
proteinelor, ei nu participa decit in mod indirect la aceasta. Sinteza
proteinelor cade in sarcina enzimelor specifice, ribozomii avind doar sarcina
de a "citi" informatia genetica de pe ARN-ul mesager si de a o "comunica"
enzimelor specifice. Cind sinteza anumitor produsi este destinata "exportului"
(celulele secretorii), ribozomii se atasaza de reticulul endopasmic, tocmai
pentru a se reduce consumul de timp necesar deplasarii materiei prime
(aminoacizii) de la nivelul membranei (locul de intrare in citoplasma) pina la
ribozomi (reticul rugos, ergastoplasma sau corpii Nissl) si astfel sa creasca
productia celulei in mod corespunzator. Desigur, celulele secretorii pot fi
solicitate de catre sistemul integrator in orice moment sa elibereze o anumita
cantitate din produsul sintetizat, pe care celula trebuie sa o aiba la
dispozitie. De aici necesitatea existentei unui "depozit" - aparatul Golgi. Prezenta si functionarea acestor
organite confera celulei posibilitatea realizarii sintezelor organice
(anabolism). Pentru realizarea descompunerilor substantelor organice
(catabolism) sint necesare enzime de liza, care sint sintetizate in procese
anabolice si sint depozitate in mici vezicule, tocmai pentru a nu degrada
componentele proprii celulei. Aceste organite se numesc
lizozomi si ei sint distribuiti quasiuniform in toata masa citoplasmei. Ei sint
mai numerosi in celulele care fagociteaza (unele limfocite, unele celule gliale,
conjunctive etc.).
Pentru asigurarea deplasarilor ordonate ale cromozomilor in timpul diviziunii
celulare este necesar un centru cinetic, numit, din acest motiv, centrozom.
Pe fata interna a membranei pericelulare se distribuie o retea de filamente
proteice care confera acesteia, in primul rind, rezistenta mecanica
(citoschelet). Alte filamente proteice se distribuie in masa citoplasmei si
indeplinesc roluri diferite (actomiozina -rol ontractil, neurofilamente - rol
mecanic si de transport al veziculelor cu neuromesageri etc.).
Celula este un sistem deschis si formeaza cu ambientul propriu un sistem
termodinamic. Daca ne referim la celula ca organism (protozoar), trebuie
precizat faptul ca ea doar se adapteaza la mediu, dar nu este capabila
sa-si adapteze mediul la nevoile sale. Spre deosebire de aceasta, celula
componenta a organismului pluricelular nu este obligata la nici una dintre
aceste "corvezi". Aceasta intrucit ambientul ei (lichidul interstitial) este
tot timpul pus in acord (cantitativ si calitativ) cu nevoile sale de catre
sistemele homeostazice (digestiv, respirator, excretor, circulator)
specializate in acest sens. Desigur, celulele care compun aceste sisteme de
organe sint contribuabile la realizarea homeostaziei, dar nu in interes propriu
in primul rind, ci in interesul intregului, al organismului si abia in acest
fel devin si ele beneficiare, in mod secundar, de un ambient
quasiconstant.
Dupa cum bine s-a inteles, organitele descrise mai sus asigura, prin functiile
lor, existenta celulei, considerata in general, ca unicul sistem viu in sine si
prin sine. Dar, existenta viului nu are un scop in sine: viul nu exista ca sa
existe, ci ca sa devina, sa progreseze. Devenirea cade in sarcina unui alt
organit -nucleul celular-, care contine ADN-ul. Specificul macromoleculei de
ADN este acela de a se desface si recombina mereu, in "speranta" obtinerii de
aranjamente noi, cu alte valente functionale, ca potente, ce se vor concretiza
in noi fenotipuri. Desi identice in alcatuirea lor, macromoleculele de ADN
difera intre ele in plan functional prin "inclinatia" pe care o au de se
recombina preponderent in aranjamente aproape identice cu cele
anterioare (ceea ce numim conservatism) sau, dimpotriva, de a genera
aranjamente mult deosebite de cele care au fost (ceea ce numim variabilitate).
Singurele celule care manifesta o puternica inclinatie spre variabilitate
(specializare) sint celulele generatoare de gameti: cele din ovar, pentru
gametul ovul si cele din testicul, pentru gametul spermatozoid (gamet, de la
gamos care inseamna casatorie). Celelalte celule, care intra in alcatuirea
sistemelor de organe homeostazice (respirator, digestiv, excretor etc.), au in
nucleul lor macromolecule de ADN puternic inclinate spre conservatism (tot
specializare). Astfel, devenirea cade in sarcina directa si exclusiva a
organelor gametogene (ovar si testicul), motiv pentru care ele nu participa la
realizarea homeostaziei, fiind doar beneficiare in acest plan, celelalte celule
din sistemele homeostazice (digestiv, respirator, excretor etc.) participind
doar in mod indirect la devenire, prin asigurarea homeostaziei in
beneficiul celor dintii. O comparatie sugestiva, si nu numai, este aceea cu un
stup de albine (considerarea albinelor ca fiinte sociale este nu numai bazata
pe considerente superficiale, ci si denigratoare pentru societatea umana!).
Raspunzatoare in mod direct si exclusiv de devenire, in cazul stupului, sint
doar femela (matca) si (prezint scuzele de rigoare barbatilor!) trintorul.
Restul albinelor -numite sugestiv lucratoare-, care suporta un accentuat proces
de diviziune sociala a muncii: unele aerisesc stupul, altele il curata, altele
sintetizeaza ceara fagurelui, altele aduc nectarul etc. Ele nu fac decit sa
asigure homeostazia stupului in beneficiul direct al perechii "regale" si,
desigur, si in beneficiul lor -dar in plan secund. Albinele
lucratoare sint intratit aservite perechii raspunzatoare de devenire, incit
sint lipsite de sistem de procreatie (sint sterile, asexuate). Tot asa cum
integral sint aservite celulelor gametogene celulele ce alcatuiesc sistemele
homeostazice (digestiv, respirator, excretor etc.) din organismul pluricelular,
inclusiv cel uman.
