Robots orgánicos y el código de la vida

No todo el mundo conoce de la existencia de robots orgánicos. Robots tan pequeños, tan específicos que pueden distinguir entre moléculas que solo se diferencian en un átomo y que llevan a cabo reacciones químicas miles de veces más rápido de lo que deberían suceder en realidad. ¿Dónde puedes encontrarlos? Hay billones de ellos en tu cuerpo, manteniéndote con vida. Obviamente me refiero a las proteínas!

_{Figura 1. Diseño de un nanorobot no orgánico. Los orgánicos molan más. Fuente: http://www.elconfidencial.com/tecnologia/2014-08-29/un-ejercito-de-nanorobots-para-localizar-y-destruir-tumores-desde-dentro_182422/}

En este post me adentraré en los misterios de la biología intentando explicar como algo tan pequeño como una proteína puede mantenerte en vida llevando a cabo tareas que desafían la comprensión humana. Pero cuidado! Un pequeño eror en una proteína puede causarte la peor de las enfermedades, a veces hasta la muerte. También voy a mostrarte el código de la vida, literalmente. Agárrense!

¿De qué están hechas las proteínas?

Las proteínas no son más que pequeños robots, capaces de llevar a cabo un millar de tareas distintas incluyendo la síntesis de cualquier otra molécula que tu cuerpo necesita, crear las estructuras principales de tu cuerpo (músculo, cabello, tejido), actuar como sensores y hasta retransmitir las señales eléctricas de tu cerebro. -Caray! ¿Todo esto?-

_{Figura 2. Estructura de los aminoácidos. Como puedes ver la parte superior es la misma, solo cambia la cadena inferior. Fuente: http://www.tritechresearch.com/const.html.}

Los componentes básicos de las proteínas son los aminoácidos, compuestos de los principales átomos de la química orgánica. -Un momento! Esta es la misma composición que mencionaste para el DNA en tu antiguo post!-. Sí, lo que cambia es la estructura de la molécula, la cual puedes ver en la Figura 2. Una proteína es una secuencia de entre cientos y miles de aminoácidos.

El código de la vida

En mi anterior post expliqué que el DNA se organiza en tripletes o codones que son traducidos a aminoácidos y por lo tanto proteínas. Pues bien, el código de la vida que permite esa traducción es el siguiente:

_{Figura 3. Código de la vida, de verdad de la buena. Traducción de tripletes o codones a aminoácidos. Fuente: http://www.tritechresearch.com/const.html}

Hay alrededor de 21 aminoácidos conocidos, pero 4 bases nitrogenadas que se combinan para formar tripletes, por lo tanto hay 64 combinaciones o codones. Por lo tanto, cada aminoácido está codificado por varios codones. Si os fijáis en la Figura 3 veréis que ciertos codones se traducen a Stop. Estos codones indican en el DNA cuando tiene que terminar una proteína.

Enzimas – Los robots más eficientes

Una vez la secuencia de aminoácidos ha sido generada, se pliega para forma una estructura 3-D que interactúa con otras moléculas. Tanto a composición química como la estructura 3-D determinan con que moléculas podrá unirse una proteína. No hay una proteína para gobernarlas a todas, sino que cada proteína es súper específica.

Las enzimas son proteínas que catalizan reacciones acelerándolas miles de veces. Por ejemple, haciendo reaccionar glucosa con oxígeno para obtener energía. Sin enzimas, esta reacción tardará días en vez de milisegundos. Y tú estarías muerto, obviamente. Ahora, un poco de termodinámica (puedes saltarte esta parte si no quieres detalles técnicos):

Las enzimas reducen la energía de activación de las reacciones. -Disculpa, ¿qué?- Imagina que tienes 3 toneladas de madera seca. No van a quemarse solar, aunque las dejes ahí durante años. Necesitas usar un lanzallamas para que empiecen a arder. La energía que proporcionas usando el lanzallamas es la energía de activación, que da lugar a una reacción mayor. Una enzima te permite usar un mechero en vez de un lanzallamas. En la Figura 4 podéis ver como una enzima reduce la energía de activación:

_{Figura 4. Efecto de una enzima en la energía de activación de una reacción. Fuente: https://en.wikibooks.org/wiki/Structural_Biochemistry/Enzyme/Activation_energy}

Capítulo extra para los valientes

Una de las proteínas más interesantes y cuya función fue una de les primeras en entenderse, fue la hemoglobina. Esta proteína transporta oxígen des de los pulmones hasta el resto de tu cuerpo. Tiene dos estados, relajado (R) y contraído (T), que se diferencian por una pequeña torsión en la estructura (Figura 5).

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_{Figura 5. Cambio entra los estados T y R de la hemoglobina. Fuente: https://en.wikibooks.org}

La forma T tiene baja afinidad por el oxígeno mientras que la R tiene alta afinidad. En los pulmones, la concentración de oxigeno es alta y la hemoglobina adopta la forma R, con lo que puede unir más oxígeno. Una vez en los músculos, por ejemplo, pasa a forma T liberando oxígeno y uniendo dióxido de carbono. Así es como el oxígeno se transporta des de los pulmones hasta el resto del cuerpo.

Espero que os haya gustado! ¿Tenéis preguntas? ¿Queréis saber más? Preguntadme y escribiré sobre lo que queráis saber! Seguidme o echadle un ojo al resto de mis artículos para descubrir más sobre biotecnología.

Otros artículos:

• DNA – ¿Qué es y cómo funciona exactamente?
• DNA II – Como se replica el ADN?
• GMO (Organismos modificados genéticamente) – Perdición o salvación? Debate

Bibliografía

1 – Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (1997). Molecular Biology of the Cell (Garland Science, New York, 2002).
2 – Berg, J. M., Tymoczko, J. L., & Stryer, L. (2002). Biochemistry. 5th. New York: WH Freeman, 38(894), 76.