Por extraño que parezca, la bioquímica moderna ha demostrado que la célula se encuentra operada por máquinas— literalmente, máquinas moleculares. Al igual que sus homologas diseñadas por humanos (tales como ratoneras, bicicletas y transbordadores espaciales), las máquinas moleculares van desde las simples hasta las enormemente complejas: mecánicas y generadoras de fuerza como aquellas con las que cuentan los músculos; máquinas electrónicas, como las que se encuentran en los nervios; y máquinas que funcionan con energía solar, típicas en el proceso de la fotosíntesis. Por supuesto, las máquinas moleculares están constituidas principalmente de proteínas y no de metal o plástico. En este capítulo voy a discutir sobre aquellas máquinas moleculares que permiten a las células desplazarse en un medio líquido, y tú vas a conocer aquello que se requiere para que puedan hacerlo.
Pero primero, algunos detalles importantes. Para entender las bases moleculares de la vida uno tiene que tener una idea acerca de cómo trabajan las proteínas. Quienes quieran conocer todos los detalles— cómo se sintetizan las proteínas, cómo sus estructuras les permiten trabajar efectivamente, etc. — a ellos les recomiendo que consigan en alguna librería algún libro de texto introductorio de bioquímica. Para aquellos que solo quieren saber unos pocos detalles— tales como qué tipos de aminoácidos existen, y cuáles son los niveles de organización de las proteínas— he incluido un apéndice que discute acerca de las proteínas y los ácidos nucleicos.
Para el propósito presente, sin embargo, una visión general de estos notables componentes bioquímicos será suficiente.
La mayoría de las personas imagina a las proteínas como algo que se come. Sin embargo, en el organismo de un animal o planta vivientes estas juegan roles muy activos. Las proteínas son máquinas que se encuentran en los tejidos y que son capaces de construir estructuras y llevar a cabo las reacciones necesarias para la vida. Por ejemplo, el primer paso en capturar la energía de un azúcar y convertirla en alguna forma de energía que el cuerpo pueda usar, es llevado a cabo por una proteína catalítica (también conocida como enzima) denominada hexoquinasa; la piel está constituida principalmente de una proteína denominada colágeno; y cuando la luz incide en tu retina, la proteína denominada rodopsina inicia la visión. Tu puedes observar incluso a través de este número limitado de ejemplos que las proteínas son sorprendentemente versátiles. No obstante una proteína dada solo tiene uno o unos pocos usos: la rodopsina no puede formar piel, y el colágeno no puede interactuar efectivamente con la luz. Por consiguiente una célula típica contiene miles y miles de diferentes tipos de proteínas para realizar la cantidad de actividades biológicas.
Las proteínas están constituidas de aminoácidos ensamblados químicamente en una cadena. Una cadena proteínica típica puede estar constituida por una cantidad de aminoácidos que van desde los cincuenta hasta los mil. Cada posición en la cadena es ocupada por uno de los veinte tipos de aminoácidos diferentes. En esto se parecen a las palabras, las cuales pueden exhibir variadas longitudes aunque solo pueden estar formadas por 26 tipos de letras. Por una cuestión práctica, los bioquímicos se refieren a cada aminoácido usando una letra como abreviación— G para la glicina, S para la serina, H para la histidina, y así sucesivamente. Cada tipo de aminoácido tiene una forma diferente y propiedades químicas diferentes. Por ejemplo, W es grande pero A es pequeño, R tiene una carga positiva mientras que E tiene una carga negativa, S se disuelve en agua mientras que I se disuelve en compuestos orgánicos, etc.
Cuando tú piensas en una cadena, probablemente imaginas algo que es muy flexible, que no posee una forma determinada. Pero las cadenas de aminoácidos—proteínas, en otras palabras— no son así. Las proteínas que operan en la célula se pliegan formando estructuras muy precisas, y la estructura puede ser absolutamente diferente para los distintos tipos de proteínas. El plegamiento se produce automáticamente cuando, por ejemplo, aminoácidos cargados positivamente son atraídos por otros de carga negativa, cuando los aminoácidos solubles en compuestos orgánicos se aproximan entre sí para separarse del agua, o cuando los aminoácidos de gran tamaño son desplazados de los pequeños espacios, etc. (figura 1). Dos secuencias diferentes de aminoácidos (lo que corresponde a dos proteínas diferentes) pueden plegarse en estructuras tan especificas y diferentes una de la otra como si fuesen llaves mecánicas regulables o piezas de rompecabezas.
Es la forma de la proteína plegada y la ubicación precisa de los diferentes aminoácidos lo que permite a una proteína cumplir con una función determinada. Por ejemplo, si el trabajo de una proteína es unirse específicamente a una segunda proteína, las dos formas deberían encajar una con la otra al igual que una mano lo hace en un guante (figura 2). Si hay un aminoácido cargado positivamente en la primera proteína, la segunda proteína debería tener un aminoácido cargado negativamente, de otro modo, las dos no se acoplaran. Si el trabajo de una proteína es catalizar una reacción química, la forma de la enzima deberá hacer juego con la forma del químico que hace de blanco. Cuando se unen, la enzima tiene aminoácidos posicionados de forma precisa, lo que desencadena la reacción química. Si la configuración de una llave mecánica o de una pieza de rompecabezas es modificada o torcida de manera significativa, el objeto no podrá cumplir con su función. Asimismo, si la forma de una proteína es modificada esta fallará en cumplir con su objetivo.
La bioquímica moderna inició su trayectoria hace cuarenta años atrás cuando la ciencia empezó a comprender como trabajan las proteínas. Desde entonces, grandes disputas se han producido con el objetivo de entender exactamente cómo proteínas particulares llevan a cabo tareas determinadas. En general, la actividad celular requiere el trabajo de equipos de proteínas; cada miembro de del equipo realiza solo una parte del largo trabajo. Con el objetivo de hacer las cosas lo más simple posible, en este libro me concentraré en los equipos de proteínas.
Autor: Michael Behe. Recibio el doctorado en Bioquimica de la Universidad de Pensilvania en el año 1978. Actualmente trabaja como profesor en la Universidad de Leigh, como investigador en el Discovery Institute. Es uno de los principales teóricos del Diseño Inteligente y ha escrito varios libros sobre la temática. Su libro Darwin's Black Box: The Biochemical Challengue to Evolution fue seleccionado por la revista National Review y World como uno de los 100 libros más importantes del siglo 20.
Traductor: Daniel Alonso - Estudia Licenciatura en Ciencias Biológicas en la UNT, Argentina.
De: Behe, M. (1996) Darwin's Black Box: The Biochemical Challengue to Evolution, 10th ed. (2006) Free Press, New York, p. 51-53.
