A unidade da vida
Ao nível celular de organização, os principais processos químicos de toda a matéria viva são semelhantes, se não idênticos. Isto é verdade para os animais, plantas, fungos ou bactérias; onde ocorrem variações (como, por exemplo, na secreção de anticorpos por alguns moldes), os processos variantes são apenas variações sobre temas comuns. Assim, toda a matéria viva é constituída por grandes moléculas chamadas proteínas, que fornecem suporte e movimento coordenado, bem como o armazenamento e transporte de pequenas moléculas e, como catalisadores, permitem que as reacções químicas ocorram rápida e especificamente sob temperatura amena, concentração relativamente baixa e condições neutras (ou seja, nem ácidas nem básicas). As proteínas são montadas a partir de cerca de 20 aminoácidos e, assim como as 26 letras do alfabeto podem ser montadas de maneiras específicas para formar palavras de vários comprimentos e significados, também dezenas ou mesmo centenas das 20 “letras” amino-ácidas podem ser unidas para formar proteínas específicas. Além disso, aquelas porções de moléculas proteicas envolvidas no desempenho de funções semelhantes em diferentes organismos frequentemente compreendem as mesmas sequências de aminoácidos.
Existe a mesma unidade entre as células de todos os tipos na forma em que os organismos vivos preservam a sua individualidade e a transmitem aos seus descendentes. Por exemplo, a informação hereditária é codificada em uma seqüência específica de bases que compõem a molécula de DNA (ácido desoxirribonucleico) no núcleo de cada célula. Apenas quatro bases são usadas na síntese do DNA: adenina, guanina, citosina, e timina. Assim como o Código Morse consiste em três sinais simples – um traço, um ponto e um espaço – cuja disposição precisa é suficiente para transmitir mensagens codificadas, também a disposição precisa das bases no DNA contém e transmite a informação para a síntese e montagem dos componentes celulares. Algumas formas de vida primitivas, entretanto, usam RNA (ácido ribonucleico; um ácido nucleico diferente do DNA ao conter a ribose de açúcar em vez da desoxirribose de açúcar e o uracilo da base em vez da timina da base) no lugar do DNA como um portador primário de informação genética. A replicação do material genético nestes organismos deve, no entanto, passar por uma fase de DNA. Com pequenas exceções, o código genético usado por todos os organismos vivos é o mesmo.
As reações químicas que ocorrem nas células vivas também são similares. As plantas verdes utilizam a energia da luz solar para converter água (H2O) e dióxido de carbono (CO2) em carboidratos (açúcares e amidos), outros compostos orgânicos (contendo carbono), e oxigênio molecular (O2). O processo de fotossíntese requer energia, sob a forma de luz solar, para dividir uma molécula de água em metade de uma molécula de oxigênio (O2; o agente oxidante) e dois átomos de hidrogênio (H; o agente redutor), cada um dos quais se dissocia em um íon de hidrogênio (H+) e um elétron. Através de uma série de reacções de oxidação-redução, os electrões (denoted e-) são transferidos de uma molécula doadora (oxidação), neste caso água, para uma molécula receptora (redução) através de uma série de reacções químicas; este “poder redutor” pode ser acoplado, em última análise, à redução do dióxido de carbono ao nível de hidratos de carbono. Com efeito, o dióxido de carbono aceita e se liga ao hidrogênio, formando carboidratos (Cnn).
Organismos vivos que necessitam de oxigênio revertem esse processo: consomem carboidratos e outros materiais orgânicos, utilizando oxigênio sintetizado pelas plantas para formar água, dióxido de carbono e energia. O processo que remove os átomos de hidrogênio (contendo elétrons) dos carboidratos e os passa para o oxigênio é uma série de reações que produzem energia.
Em plantas, todas as etapas do processo que converte dióxido de carbono em carboidratos, exceto duas, são as mesmas que sintetizam açúcares de materiais de partida mais simples em animais, fungos e bactérias. Da mesma forma, as séries de reações que tomam um determinado material inicial e sintetizam certas moléculas que serão usadas em outras vias sintéticas são semelhantes, ou idênticas, entre todos os tipos de células. Do ponto de vista metabólico, os processos celulares que ocorrem em um leão são apenas marginalmente diferentes daqueles que ocorrem em um dente-de-leão.