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Carlos von der Becke - Biolog�a 48

Chou- Chin entr� al cuarto n�mero tres, con fotos de laboratorios, mol�culas en colores y una de Crick y Watson armando una doble h�lice. En el pupitre un mont�n 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 mir� ese mont�n de hojas y comenz� con la lectura que le hab�a 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, Investigaci�n y Ciencia, N�. 107, agosto 1985, p. 54.

Con CHONS y P (esto es, carbono, hidr�geno, ox�geno, nitr�geno, azufre y f�sforo) se arman las biomol�culas necesarias para que funcionen y se dupliquen las c�lulas con las cuales, a su vez, se arman los organismos multicelulares.

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

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

Las c�lulas suelen ser los alimentos y la tecnolog�a de alimentos tiene que tener una noci�n de qu� es el material con que el tecn�logo trabaja y trata de preservarlo hasta que sea retirado del mostrador del almac�n o del supermercado o a�n m�s tarde. Cuando estamos comiendo una uva con su semilla, estamos comiendo c�lulas vivas turgentes (llenas de agua), con gl�cidos, pr�tidos, l�pidos y pol�meros de los �cidos nucleicos.

ACCION DE LOS GLUCIDOS

Los GLUCIDOS son los az�cares 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 celulosol�ticas. Provocan la adicci�n de las gorditas que cuando se deprimen en el invierno son v�ctimas de la adicci�n a los hidratos de carbono. El sol los forma con facilidad en el proceso de fotos�ntesis. Reaccionan con otras mol�culas: la principal reacci�n es la de Maillard, que da color oscuro o pardo cuando se cocina en presencia de prote�nas. 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 c�lula es tambi�n en parte una progresiva reacci�n de Maillard que inutiliza a las prote�nas. (Anthony Cerami, Helen Vlassara y Michael Brownlee, Glucosa y Envejecimiento, Investigaci�n y Ciencia, n�mero 130, julio 1987, p�g.52)

Los gl�cidos pueden ser monosac�ridos si las mol�culas tienen un solo mon�mero, como la glucosa o la fructosa, disac�ridos si tienen dos, como la sacarosa o la manosa, trisac�ridos si tienen tres y polisac�ridos si tienen muchos, como el alnid�n, la celulosa, el glic�geno, etc. Exhiben posibilidad de ligarse de varias maneras en sus anillos heteroc�clicos, sindo las dos formas principales las ligaduras alfa y beta. Exhiben los denominados en qu�mica carbonos asim�tricos. Las c�lulas admiten para sus procesos solamente algunos de los muchos estereois�meros, o sea de las diferentes maneras c�mo se pueden armar los carbonos asim�tricos. Si se ingieren estereois�meros no apropiados (constru�dos en el laboratorio pero no por el metabolismo) no son digeridos.

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

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

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

ACCION DE LOS PROTIDOS - Alias de los pr�tidos: prote�nas, polip�ptidos.

Su clasificaci�n ya apareci� en el m�dulo uno.

Son sobre todo enzimas y material constitutivo. Al construir un gl�cido, el ser viviente lo tiene como reserva. Al construir un pr�tido, entre otras cosas, construye con �l sus tejidos. Los infantes y los viejos necesitan reponer pr�tidos a partir de sus alimentos. Como a veces les faltan algunos amino-�cidos esenciales, o se los provee la industria farmac�utica o mucho mejor, lo provee una dieta diversificada que contenga un 10 % de pr�tidos.

No hay que confundir la misi�n de un gl�cido con la de un pr�tido. Este �ltimo forma el citoplasma de la c�lula, en continua construcci�n y desconstrucci�n.

Los mon�meros de las prote�nas son los amino-�cidos, mol�culas que tienen carbonos asim�tricos, por lo cual en teor�a pueden formar numerosos estereois�meros. En la pr�ctica la vida elige uno solo de los numerosos estereois�meros de cada amino-�cido y no tiene nada que ver con el resto. Los veinte amino-�cidos naturales se detallan en este m�dulo con motivo del c�digo gen�tico. De ellos, los microorganismos suelen fabricar el 100 % y los primates menos del 50 %; los genes para fabricarlos se han inutilizado' Se han vuelto as� m�s dependientes de la alimentaci�n de prote�nas bien provistas de los as� llamados once amino-�cidos esenciales (lisina, etc.), algunos de los que faltan en las gelatinas (col�geno) 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-�cidos esenciales. Si no los contienen, como las gelatinas y la sangre, su ingesta es un enga�o para el apetito.

Su enemigo es, otra vez, Maillard.

Resumiendo en una palabra: Pr�tidos son casi siempre "ladrillos".

ACCION DE LOS LIPIDOS:

Alias: grasas y aceites, acilglic�ridos.

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 l�pidos puros no pueden ser desconstru�dos por los microorganismos, que no pueden vivir en una manteca o en una margarina; adem�s por gramo son mucho m�s combustibles, pareci�ndose a la nafta o al queros�n, aunque m�s 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 l�pidos, ser�a much�simo m�s gordo si sus reservas fueran de almid�n (o gluc�geno), por un lado necesitar�a doble cantidad para dos meses y por el otro ver�a que el agua que en forma natural se le agregar�a en forma fija a esa reserva.

Los l�pidos se discriminan entre s� por la cantidad de ligaduras dobles de la zona hidrocarbonada de la biomol�cula. Puede tener

  • 0 (l�pido saturado),
  • 1 (insaturado de tipo oleico),
  • 2 (insaturado de tipo linoleico),
  • 3 (insaturado de tipo linol�nico), etc. Las dobles ligaduras generan la posibilidad de is�meros cis y trans, que tambien se han asociado en otra �poca con riesgos para la salud.

    En el ser humano, el sitio que ofrece mayores riesgos en la acumulaci�n de tejido graso es el h�gado (donde el alcohol ingerido se transforma metabolicamente en grasa que ya no migra a otro lado). El alcohol, que a veces se considera un l�pido m�s, tiene la rara condici�n de atravesar la barrera hematoencef�lica y producir disturbios en el enc�falo o cerebro. La barrera hematoencef�lica en general frena las mol�culas da�osas a las que estuvieron normalmente expuestos evolutivamente los mam�feros, en cuya lista no est�n ni el alcohol et�lico, ni la nicotina, ni la coca�na, ni otros halucin�genos de ese tipo, que producen adicci�n por simplificaci�n del complicado metabolismo normal.

    Los amigos de los l�pidos son los mecanismos constructores de membranas, que son sobre todo l�pidos fluidos que dejan pasar mol�culas como las cortinas de cadenita de las viejas carnicer�as., que no son barreras para muchas de ellas. Tambien son sus amigos las especies animales expuestas a peri�dicas hambrunas o hibernaciones que acabar�an con su vida.

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

    Los l�p�dos, en tecnolog�a alimentaria, ya no dan exclusivamente alimentos untuosos: se pueden transformar a muchas diferentes texturas alternativas, como es posible hacerlo con los pr�tidos o con los gl�cidos. Una textura se puede transformar en otra. Toda materia prima alimentaria, de cualquier origen biol�gico, ahora puede competir con otra.

    El riesgo de los l�pidos se resume en una recomendaci�n cuya sabidur�a es excepcional (obedecerla es aumentar la probabilidad de vida):

    Evitar la ingesta de grasa obvia.

    Esa recomendaci�n ha sido verificada fehacientemente y es el resultado concreto de una inversi�n de una desmesurada millonada de d�lares de investigaci�n 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 c�rneos de vacunos de bajo contenido en l�pidos. Como se ha dicho, hoy se pueden obtener alimentos untuosos que son pr�tidos o gl�cidos, resultantes de la tecnolog�a de alimentos, sin riesgos de enfermedades coronarias. O sea que en el futuro, algunos casos de grasa obvia se tendr�n 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, pol�meros de las bases nitrogenadas o pol�meros de los nucle�tidos.

    Son estructuras muy especiales que aparecen con misiones varias en la c�lula, superadas de lejos por la circunstancia de que forman dobles h�lices autorreplicantes e inform�ticas, como se ver� en este m�dulo. Tienen que tener medidas muy ajustadas para servir mecanicamente en las tareas en que se hallan involucrados. El habitat de los polinucle�tidos es sobre todo el n�cleo celular. En general, un nucle�tido monom�rico se forma por la uni�n de un nucle�sido y una o m�s mol�culas de fosfato. A su vez, un nucle�sido se forma a partir de una base nitrogenada y de un monosac�rido. Las bases nitrogenadas son de dos familias: las de nombre corto (purinas) son mol�culas largas y las de nombre largo (pirimidinas) son mol�culas cortas. Ellas se consideran en detalle m�s adelante en este mismo m�dulo.

    El monosac�rido puede ser ribosa (que aparece en el RNA) o 2-desoxirribosa (que aparece en el DNA). Ambos az�cares son C5..

    RNA significa �cido ribonucleico, DNA, �cido desoxirribonucleico

    Las biomol�culas inform�ticas se ligan a trav�s del monosac�rido, que tiene dos sitios clave 3' (tres prima) y 5'(cinco prima). Dos nucle�tidos consecutivos est�n ligados con ligaduras entre la posici�n 3' de uno y 5' del otro. La enzima DNA polimerasa va ligando los nucle�tidos en la direcci�n 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 nucle�tidos consecutivos. Pentosa es el nombre de los az�cares de 5 C como lo son la ribosa y la desoxirribosa.

    Los seres humanos se ven afectados por una ingesta excesiva de polinucle�tidos, 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 evoluci�n se encuentran en graves complicaciones a la hora de considerar c�mo se pudieron armar naturalmente las primeras bases nucleicas.

    ACCION DE LAS BIOMOLECULAS MEMBRANARIAS                    

  • LIPIDOS

    Como se acaba de ver, los l�pidos constituyen la base de las membranas biol�gicas y tienen en general la funci�n de mantener una cierta fluidez o estado l�quido, para que la membrana deje pasar los ingredientes necesarios. Con el fr�o la fluidez se pierde y como consecuencia la maquinaria gen�tica activa (1) genes que fabrican indirectamente (siempre a trav�s de prote�nas) otros l�pidos que siguen estando fluidos a bajas temperaturas y que normalmente est�n apagados (0) porque a temperaturas templadas son m�s aptos otros tipos de l�pidos.

  • PROTIDOS

    Salpicando la membrana lip�dica aparecen prote�nas tales como las CAMs, las SAMs, las CJMs, etc., ancestros de la m�s moderna superfamilia de las inmunoglobulinas, cuya tarea es la de combatir ant�genos precipit�ndolos.

    CAM-prote�na compleja denominada mol�cula celular-adhesiva cuya misi�n es encontrar otra CAM en otra membrana celular para establecer contacto con ella. La m�s 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 �pocas juveniles del sistema nervioso.

    SAM -prote�na compleja denominada mol�cula sustrato-adhesiva, cuya misi�n es variada: debe reconocer un sustrato (o mol�cula activa) determinado, que captura y con el cual migra hacia afuera de la c�lula, donde a veces forma una matriz que atrae hacia s� a otras c�lulas.

    CJM - prote�na compleja denominada mol�cula junturo-celular, cuya misi�n es formar junturas entre las c�lulas 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: glucoprote�nas

    Las glicoprote�nas tienen dos caras. Por un lado son gl�cidos, por el otro son prote�nas. Son pol�meros memebranarios: pasan a las membranas donde tienen una fuerte funci�n topobiol�gica, esto es, de reconocimiento de estructuras amigas y enemigas. A medida que la maquinaria gen�tica va produciendo la prote�na, �sta se glicosila en el interior de ret�culos citoplasm�ticos es pecialmente preparados como reactores qu�micos cerrados, ver fig. 9 de pag 98 de Investigacion y Ciencia)

    Las glicoprote�nas ocupan un sitio importante entre las biomol�culas membranarias. El fibrin�geno 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 m�nimo (su nombre) con respecto a

  • ATP, ADP y AMP, que tienen que ver con la energ�a
  • citocromos, que tienen que ver con la respiraci�n
  • esteroles y esteroides
  • glicol�pidos (cerebr�sidos y gangli�sidos)
  • esfingol�pidos
  • terpenos
  • prostaglandinas
  • ceras
  • fosfol�pidos

    Detr�s de estos nombres hay oculto mucho trabajo de investigaci�n especializado que permite adentrarnos - si hiciera falta - en la intimidad del metabolismo.

    CONCLUSIONES RAZONADAS