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10.1: Mirando hacia atrás

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    Los límites de la bioquímica se han expandido enormemente desde sus inicios. La demostración de Wöhler, en 1828, de que la urea podía sintetizarse fuera de una célula viva, demostró que no había una “fuerza vital” que distinguiera la química de la vida de la del mundo no vivo. La química es química, pero el término “bioquímica” fue acuñado en 1903 por Carl Neuberg para describir el subconjunto especial de reacciones químicas que ocurren en las células vivas. Esta especialidad deriva no de ninguna excepción a las leyes de la física y la química, sino de la forma en que se organizan y regulan las reacciones químicas en las células, y también de la complejidad y tamaño de las moléculas biológicas.

    Ante una complejidad mucho mayor que en el mundo inorgánico, la estrategia tradicional de los bioquímicos ha sido “dividir y conquistar”. En este enfoque, las enzimas individuales y otras moléculas biológicas se purifican a partir de las células para que sus propiedades puedan ser estudiadas de forma aislada. La lógica subyacente de este método, a veces descrito como reduccionista, es que podemos aprender sobre el todo estudiando sus partes individuales. Este minucioso enfoque, utilizado durante la mayor parte del siglo XX, provocó reacciones químicas e interacciones moleculares que ocurren dentro de las células, una por una, revelando poco a poco a los científicos gran parte de lo que conocemos hoy en día en la bioquímica.

    A medida que se elaboraban números crecientes de reacciones bioquímicas, los bioquímicos comenzaron a ver que estaban conectados entre sí en cadenas de reacciones a las que ahora nos referimos como vías metabólicas. Estas vías metabólicas resultaron ser notablemente similares entre las células de todos los reinos de la vida. Aunque hay algunas vías que son únicas para ciertos organismos, muchas más son iguales, o muy similares, en organismos tan diferentes como bacterias y humanos.

    También quedó claro que las vías metabólicas interactuaban entre sí a través de intermedios comunes o mediante la regulación de una vía por molécula (s) creada por otra (s) vía (s). Se demostró que la similitud de las reacciones químicas en todas las células vivas se extiende a la moneda energética común, el ATP, que las células utilizan para alimentar sus reacciones químicas, así como el mecanismo por el cual las células producen el ATP.

    Las vías metabólicas trazan la transformación de moléculas en una célula y representan el trabajo de las enzimas, que son proteínas. El descubrimiento de la estructura del ADN condujo a comprender cómo se utilizó la información en los genes para dirigir la síntesis de estas proteínas. Las interacciones proteína-ADN que determinan qué genes se copian en ARN en un momento dado fueron descubiertas y ayudaron a explicar cómo las células con el mismo ADN llegaron a expresar diferentes proteínas. El código genético, así como los mecanismos de transcripción, traducción y regulación de la expresión génica también resultaron ser notablemente similares en células de todo tipo, lo que llevó al premio Nobel Jacob Monod a bromear que lo que era cierto para E. coli también lo era para E.lephant.

    El enfoque de “un componente a la vez” también ayudó a los bioquímicos a comprender cómo las células perciben los cambios en su entorno y responden a ellos. La capacidad de percibir condiciones fuera de los alrededores de las células se extiende a través de todos los grupos de organismos. Incluso el organismo unicelular más simple puede seguir gradientes de nutrientes para acercarse a los alimentos. Las células en organismos multicelulares pueden detectar señales químicas en la sangre (nutrientes, hormonas) o impulsos de las células nerviosas y alterar sus acciones. Estas señales pueden desencadenar cambios en el metabolismo, decisiones de dividir, morir o volverse senescentes, o el desempeño de funciones especializadas (por ejemplo, contracción muscular o secreción enzimática). Así, las células se encuentran constantemente en un estado de .ux, ajustando sus actividades en respuesta a señales de fuera de sí mismas, así como a sus propias necesidades cambiantes.

    El poder del enfoque analítico de “desarmar las cosas” es evidente a partir del sorprendente ritmo de descubrimientos en bioquímica y biología molecular. La primera demostración de que una enzima era una proteína se hizo sólo en 1926, y no fue hasta veinte años después que esto quedó suficientemente bien establecido que el Premio Nobel fue otorgado en 1946 por este descubrimiento. Desde entonces, los métodos de bioquímica han descubierto toda la información que puedes encontrar en cualquier libro de texto estándar de bioquímica, y más.

    Se han identificado miles de enzimas y sus sustratos, y se han rastreado cientos de vías metabólicas. La estructura de cientos de proteínas se conoce hasta la posición de cada átomo. Tras la elucidación de la estructura del ADN en 1953, los científicos han descubierto una vertiginosa cantidad de datos sobre cómo se almacena, utiliza y hereda la información en las células. Los animales clonados y transgénicos y la terapia génica fueron una realidad en menos de 50 años. Y los descubrimientos siguen llegando.

    Colaboradores


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