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Carlos von der Becke - Biología 48

Chou- Chin entró al cuarto número tres, con fotos de laboratorios, moléculas en colores y una de Crick y Watson armando una doble hélice. En el pupitre un montón bastante alto de hojas con muchos dibujos con una tapa firmada por el atractor de cazones Hual Tel, que ahora se llamaba a si mismo el ciruja de las latas. Chou, ni miró ese montón de hojas y comenzó con la lectura que le había anunciado el presidente.

MODULO III UNIDAD 1 CAPITULO 1
PRONTUARIO DE LAS BIOMOLECULAS

LECTURA 46-- LAS BIOMOLECULAS FUNDAMENTALES SON SIEMPRE LAS MISMAS

Cairns-Smith AG - Los Primeros Organismos, Investigación y Ciencia, Nº. 107, agosto 1985, p. 54.

Con CHONS y P (esto es, carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre y fósforo) se arman las biomoléculas necesarias para que funcionen y se dupliquen las células con las cuales, a su vez, se arman los organismos multicelulares.

En realidad el inventario es bastante largo y los nombres difíciles de leer y harto imposibles de memorizar.

Por eso, veremos sus buenas y malas costumbres y sus amigos o enemigos.

Las células suelen ser los alimentos y la tecnología de alimentos tiene que tener una noción de qué es el material con que el tecnólogo trabaja y trata de preservarlo hasta que sea retirado del mostrador del almacén o del supermercado o aún más tarde. Cuando estamos comiendo una uva con su semilla, estamos comiendo células vivas turgentes (llenas de agua), con glúcidos, prótidos, lípidos y polímeros de los ácidos nucleicos.

ACCION DE LOS GLUCIDOS

Los GLUCIDOS son los azúcares o hidratos de carbono o carbohidratos, que nos suelen estimular supranormalmente cuando son dulces, los almidones que constituyen las reservas de los granos de cereal, la celulosa que es indigerible salvo para contadas bacterias celulosolíticas. Provocan la adicción de las gorditas que cuando se deprimen en el invierno son víctimas de la adicción a los hidratos de carbono. El sol los forma con facilidad en el proceso de fotosíntesis. Reaccionan con otras moléculas: la principal reacción es la de Maillard, que da color oscuro o pardo cuando se cocina en presencia de proteínas. Hay Maillard en el dulce de leche, en los huevos duros expuestos mucho tiempo al calor, en las conservas de vegetales no blanqueados, etc. Se dice que la vejez de una célula es también en parte una progresiva reacción de Maillard que inutiliza a las proteínas. (Anthony Cerami, Helen Vlassara y Michael Brownlee, Glucosa y Envejecimiento, Investigación y Ciencia, número 130, julio 1987, pág.52)

Los glúcidos pueden ser monosacáridos si las moléculas tienen un solo monómero, como la glucosa o la fructosa, disacáridos si tienen dos, como la sacarosa o la manosa, trisacáridos si tienen tres y polisacáridos si tienen muchos, como el alnidón, la celulosa, el glicógeno, etc. Exhiben posibilidad de ligarse de varias maneras en sus anillos heterocíclicos, sindo las dos formas principales las ligaduras alfa y beta. Exhiben los denominados en química carbonos asimétricos. Las células admiten para sus procesos solamente algunos de los muchos estereoisómeros, o sea de las diferentes maneras cómo se pueden armar los carbonos asimétricos. Si se ingieren estereoisómeros no apropiados (construídos en el laboratorio pero no por el metabolismo) no son digeridos.

Son sus amigos, como queda dicho, los golosos y las gorditas, así como los necesitados de reservas alimenticias. Todos los microorganismos heterótrofos los buscan y muchos los desconstruyen con la ayuda de enzimas (por ejemplo las amilasas) para volver a armar con ellos sus propias biomoléculas.

Sus enemigos son muchas veces los prótidos, con motivo del Maillard que con ellos realiza, Maillard que vuelve indigesto al alimento original.

Resumiendo en una palabra: Glúcido equivale a reserva biodegradable, excepto bajo la forma de celulosa (como lo es el papel)

ACCION DE LOS PROTIDOS - Alias de los prótidos: proteínas, polipéptidos.

Su clasificación ya apareció en el módulo uno.

Son sobre todo enzimas y material constitutivo. Al construir un glúcido, el ser viviente lo tiene como reserva. Al construir un prótido, entre otras cosas, construye con él sus tejidos. Los infantes y los viejos necesitan reponer prótidos a partir de sus alimentos. Como a veces les faltan algunos amino-ácidos esenciales, o se los provee la industria farmacéutica o mucho mejor, lo provee una dieta diversificada que contenga un 10 % de prótidos.

No hay que confundir la misión de un glúcido con la de un prótido. Este último forma el citoplasma de la célula, en continua construcción y desconstrucción.

Los monómeros de las proteínas son los amino-ácidos, moléculas que tienen carbonos asimétricos, por lo cual en teoría pueden formar numerosos estereoisómeros. En la práctica la vida elige uno solo de los numerosos estereoisómeros de cada amino-ácido y no tiene nada que ver con el resto. Los veinte amino-ácidos naturales se detallan en este módulo con motivo del código genético. De ellos, los microorganismos suelen fabricar el 100 % y los primates menos del 50 %; los genes para fabricarlos se han inutilizado' Se han vuelto así más dependientes de la alimentación de proteínas bien provistas de los así llamados once amino-ácidos esenciales (lisina, etc.), algunos de los que faltan en las gelatinas (colágeno) y en la sangre.

Sus amigos son entonces los seres vivientes que con ellos logran todo y sin ellos no logran nada, suponiendo que contengan los amino-ácidos esenciales. Si no los contienen, como las gelatinas y la sangre, su ingesta es un engaño para el apetito.

Su enemigo es, otra vez, Maillard.

Resumiendo en una palabra: Prótidos son casi siempre "ladrillos".

ACCION DE LOS LIPIDOS:

Alias: grasas y aceites, acilglicéridos.

Son un invento extraordinario si se los regula con respecto a las enfermedades coronarias que genera su ingesta mal planificada.

El motivo es doble: los lípidos puros no pueden ser desconstruídos por los microorganismos, que no pueden vivir en una manteca o en una margarina; además por gramo son mucho más combustibles, pareciéndose a la nafta o al querosén, aunque más edible. Son la reserva ideal, porque no acumulan agua: el agua y el aceite se segregan, no se unen. Un gordo que ha acumulado reservas para dos meses en forma de lípidos, sería muchísimo más gordo si sus reservas fueran de almidón (o glucógeno), por un lado necesitaría doble cantidad para dos meses y por el otro vería que el agua que en forma natural se le agregaría en forma fija a esa reserva.

Los lípidos se discriminan entre sí por la cantidad de ligaduras dobles de la zona hidrocarbonada de la biomolécula. Puede tener

  • 0 (lípido saturado),
  • 1 (insaturado de tipo oleico),
  • 2 (insaturado de tipo linoleico),
  • 3 (insaturado de tipo linolénico), etc. Las dobles ligaduras generan la posibilidad de isómeros cis y trans, que tambien se han asociado en otra época con riesgos para la salud.

    En el ser humano, el sitio que ofrece mayores riesgos en la acumulación de tejido graso es el hígado (donde el alcohol ingerido se transforma metabolicamente en grasa que ya no migra a otro lado). El alcohol, que a veces se considera un lípido más, tiene la rara condición de atravesar la barrera hematoencefálica y producir disturbios en el encéfalo o cerebro. La barrera hematoencefálica en general frena las moléculas dañosas a las que estuvieron normalmente expuestos evolutivamente los mamíferos, en cuya lista no están ni el alcohol etílico, ni la nicotina, ni la cocaína, ni otros halucinógenos de ese tipo, que producen adicción por simplificación del complicado metabolismo normal.

    Los amigos de los lípidos son los mecanismos constructores de membranas, que son sobre todo lípidos fluidos que dejan pasar moléculas como las cortinas de cadenita de las viejas carnicerías., que no son barreras para muchas de ellas. Tambien son sus amigos las especies animales expuestas a periódicas hambrunas o hibernaciones que acabarían con su vida.

    Sus enemigos son el oxígeno que los vuelve rancios si son insaturados y los seres humanos alertados sobre las enfermedades coronarias y circulatorias que genera la ingesta de lípidos saturados, de baja densidad, o colesterol "malo".

    Los lípídos, en tecnología alimentaria, ya no dan exclusivamente alimentos untuosos: se pueden transformar a muchas diferentes texturas alternativas, como es posible hacerlo con los prótidos o con los glúcidos. Una textura se puede transformar en otra. Toda materia prima alimentaria, de cualquier origen biológico, ahora puede competir con otra.

    El riesgo de los lípidos se resume en una recomendación cuya sabiduría es excepcional (obedecerla es aumentar la probabilidad de vida):

    Evitar la ingesta de grasa obvia.

    Esa recomendación ha sido verificada fehacientemente y es el resultado concreto de una inversión de una desmesurada millonada de dólares de investigación en alimentos: ahora hay que respetarla. Se define como grasa obvia al alimento que engrasa una servilleta y que a simple vista se lo descubre grasoso. Los requisitos dietarios de grasas insaturadas se suelen satisfacer bien con la ingesta de grasas no obvias, como las grasas ocultas en el interior de materiales cárneos de vacunos de bajo contenido en lípidos. Como se ha dicho, hoy se pueden obtener alimentos untuosos que son prótidos o glúcidos, resultantes de la tecnología de alimentos, sin riesgos de enfermedades coronarias. O sea que en el futuro, algunos casos de grasa obvia se tendrán que distinguir de otra manera que no sea por la vista, por ejemplo, por el contenido declarado en las etiquetas.

    ACCION DE LOS POLINUCLEOTIDOS

    Alias: Acidos nucleicos, polímeros de las bases nitrogenadas o polímeros de los nucleótidos.

    Son estructuras muy especiales que aparecen con misiones varias en la célula, superadas de lejos por la circunstancia de que forman dobles hélices autorreplicantes e informáticas, como se verá en este módulo. Tienen que tener medidas muy ajustadas para servir mecanicamente en las tareas en que se hallan involucrados. El habitat de los polinucleótidos es sobre todo el núcleo celular. En general, un nucleótido monomérico se forma por la unión de un nucleósido y una o más moléculas de fosfato. A su vez, un nucleósido se forma a partir de una base nitrogenada y de un monosacárido. Las bases nitrogenadas son de dos familias: las de nombre corto (purinas) son moléculas largas y las de nombre largo (pirimidinas) son moléculas cortas. Ellas se consideran en detalle más adelante en este mismo módulo.

    El monosacárido puede ser ribosa (que aparece en el RNA) o 2-desoxirribosa (que aparece en el DNA). Ambos azúcares son C5..

    RNA significa ácido ribonucleico, DNA, ácido desoxirribonucleico

    Las biomoléculas informáticas se ligan a través del monosacárido, que tiene dos sitios clave 3' (tres prima) y 5'(cinco prima). Dos nucleótidos consecutivos están ligados con ligaduras entre la posición 3' de uno y 5' del otro. La enzima DNA polimerasa va ligando los nucleótidos en la dirección 5' a 3'. La ligadura formada tienen un nombre largo: es un enlace fosfodiester entre los OH (oxhidrilos) de los carbonos 5' y 3' de las pentosas de dos nucleótidos consecutivos. Pentosa es el nombre de los azúcares de 5 C como lo son la ribosa y la desoxirribosa.

    Los seres humanos se ven afectados por una ingesta excesiva de polinucleótidos, lo cual no sucede ni con las aves ni con los porcinos. La enfermedad provocada por el exceso de ingesta se denomina gota.

    Los estudiosos de la evolución se encuentran en graves complicaciones a la hora de considerar cómo se pudieron armar naturalmente las primeras bases nucleicas.

    ACCION DE LAS BIOMOLECULAS MEMBRANARIAS                    

  • LIPIDOS

    Como se acaba de ver, los lípidos constituyen la base de las membranas biológicas y tienen en general la función de mantener una cierta fluidez o estado líquido, para que la membrana deje pasar los ingredientes necesarios. Con el frío la fluidez se pierde y como consecuencia la maquinaria genética activa (1) genes que fabrican indirectamente (siempre a través de proteínas) otros lípidos que siguen estando fluidos a bajas temperaturas y que normalmente están apagados (0) porque a temperaturas templadas son más aptos otros tipos de lípidos.

  • PROTIDOS

    Salpicando la membrana lipídica aparecen proteínas tales como las CAMs, las SAMs, las CJMs, etc., ancestros de la más moderna superfamilia de las inmunoglobulinas, cuya tarea es la de combatir antígenos precipitándolos.

    CAM-proteína compleja denominada molécula celular-adhesiva cuya misión es encontrar otra CAM en otra membrana celular para establecer contacto con ella. La más conocida es la N-CAM, que realiza esa tarea entre neuronas cerebrales y el fruto de la misma es el logro de una sinapsis en las épocas juveniles del sistema nervioso.

    SAM -proteína compleja denominada molécula sustrato-adhesiva, cuya misión es variada: debe reconocer un sustrato (o molécula activa) determinado, que captura y con el cual migra hacia afuera de la célula, donde a veces forma una matriz que atrae hacia sí a otras células.

    CJM - proteína compleja denominada molécula junturo-celular, cuya misión es formar junturas entre las células que integran un dado tejido.

    LECTURA 47--FORMACION EMBRIONARIA DE PLUMAS DE AVES.

    Resumen de Gerald M. Edelman, Topobiology, Sci. Am., 260, 76 (1989)

  • GLICOPROTEINAS

    Alias: glucoproteínas

    Las glicoproteínas tienen dos caras. Por un lado son glúcidos, por el otro son proteínas. Son polímeros memebranarios: pasan a las membranas donde tienen una fuerte función topobiológica, esto es, de reconocimiento de estructuras amigas y enemigas. A medida que la maquinaria genética va produciendo la proteína, ésta se glicosila en el interior de retículos citoplasmáticos es pecialmente preparados como reactores químicos cerrados, ver fig. 9 de pag 98 de Investigacion y Ciencia)

    Las glicoproteínas ocupan un sitio importante entre las biomoléculas membranarias. El fibrinógeno de la sangre, las inmunoglobulinas, etc., son de esta familia.

    ACCIONES DE OTRAS BIOMOLECULAS

    Por razones de brevedad y debido a su menor importancia, solamente diremos lo mínimo (su nombre) con respecto a

  • ATP, ADP y AMP, que tienen que ver con la energía
  • citocromos, que tienen que ver con la respiración
  • esteroles y esteroides
  • glicolípidos (cerebrósidos y gangliósidos)
  • esfingolípidos
  • terpenos
  • prostaglandinas
  • ceras
  • fosfolípidos

    Detrás de estos nombres hay oculto mucho trabajo de investigación especializado que permite adentrarnos - si hiciera falta - en la intimidad del metabolismo.

    CONCLUSIONES RAZONADAS