3.5: Cómo ser la célula

Lo más simple, la célula procariota debe realizar varias tareas esenciales para sobrevivir. Estos son:

1. Obtención de energía. En todo el mundo viviente, la energía se acumula en forma de moléculas de ATP. Para hacer ATP, hay tres formas más comunes:

   Fototrofia

   Energía de la luz del Sol.

   Organotrofia

   Energía de la quema de moléculas orgánicas, ya sea lenta (fermentación), o rápida (respiración).

   Litotrofia

   Energía de reacciones químicas inorgánicas (“rocas”).

2. Obtención de bloques de construcción (monómeros que se utilizan para construir polímeros como ácidos nucleicos, proteínas y polisacáridos). El principal monómero en el mundo vivo es la glucosa. A partir de la glucosa, es posible crear químicamente todo lo demás (por supuesto, uno debe agregar nitrógeno y fósforo cuando sea necesario). Hay dos formas principales de obtener monómeros:

   Autotrofia

   Hacer monómeros a partir de dióxido de carbono.

   Heterotrofia

   Toma monómeros de las moléculas orgánicas de otra persona.

   Hay seis posibles combinaciones de estos procesos anteriores. Por ejemplo, lo que llamamos “fotosíntesis” es, de hecho, fotoautotrofia. Los procariotas son famosos porque tienen las seis combinaciones en el trabajo.

3. Multiplicar. Siempre hay tres pasos:
   1. Duplicar ADN. Al tratarse de una doble espiral, hay que desenrollarla y luego construir la copia antisimétrica de cada cadena de acuerdo con una regla simple del complemento: cada nucleótido hace un enlace de hidrógeno solo con un nucleótido de otro tipo:

      A	T
      T	A
      G	C
      C	G

   2. Dividir el ADN duplicado.
   3. Dividir el resto de la celda.

   El ADN procariota es pequeño y circular, optimizado para la rápida duplicación y división. En consecuencia, los procariotas se multiplican con una velocidad alarmante.

4. Hacer proteínas. Este proceso implica transcripción y traducción. Como las proteínas son “máquinas de trabajo” de la célula y el ADN es un “libro de instrucciones”, debe haber la manera de transferir esta información del ADN a las proteínas. Por lo general, involucra ARN que sirve como “planos” temporales para las proteínas:
   1. El ADN y el ARN contienen cada uno cuatro tipos de nucleótidos, este es un alfabeto.
   2. Con ayuda de enzimas, trozos de ADN responsables de una proteína (gen) copiados en ARN. Las reglas son casi las mismas que para la duplicación de ADN anterior, pero T del ADN se reemplaza en ARN por U.
   3. La secuencia de nucleótidos es un lenguaje en el que cada árbol de nucleótidos significa un aminoácido.
   4. Los ribosomas traducen tríos de nucleótidos (tripletes) en aminoácidos y producen proteínas. Lo hacen de acuerdo con el código genético:

      Código genético. Todos los aminoácidos designados con atajos.

      	U	C	A	G
      U	UUU Phe UUC Phe UUA Leu UUG Leu	UCU Ser UCC Ser UCA Ser UCG Ser	UAU Tyr UAC Tyr UAA STOP UAG STOP	UGU Cys UGC Cys UGA STOP UGG Trp	U C A G
      C	CUU Leu CUC Leu CUA Leu CUG Leu	CCU Pro CCC Pro CCA Pro CCG Pro	CAU Su CAC Su CAA Gln CAG Gln	CGU Arg CGC Arg CGA Arg CGG Arg	U C A G
      A	AUU Ile AUC Ile AUA Ile AUG Met	ACU Thr ACC Thr ACA Thr ACG Thr	AAU Asn AAC Asn AAA Lys AAG Lys	AGU Ser AGC Ser AGA Arg AGG Arg	U C A G
      G	GUU Val GUC Val GUA Val GUG Val	CCG Ala CCG Ala GCA Ala GCG Ala	GAU Asp GAC Asp GAA Glu GAG Glu	GGU Gly GGC Gly GGA Gly GGG Gly	U C A G

5. Hacer sexo. Para evolucionar, los organismos deben diversificarse primero, la selección natural funciona solo si existe una diversidad inicial. Hay dos formas de diversificar:
   1. Mutaciones que son simplemente errores en el ADN. La mayoría de las mutaciones son malas, y muchas son letales. La probabilidad de obtener una mutación útil es comparable con la probabilidad de remendar tu celular usando martillo.
   2. Las recombinaciones son mucho más seguras, aumentan la diversidad pero incapaces de crear novedades. Además, las recombinaciones sirven también como una forma de descartar genes malos del “acervo genético” de la población porque de vez en cuando, dos o más genes malos se encuentran juntos en un genotipo y esta combinación se vuelve letal.

   Los procariotas desarrollaron conjugación bacteriana cuando dos células intercambian partes de su ADN, esto facilita la recombinación. En el mundo bacteriano, la recombinación es posible no sólo dentro de una población, sino a veces también entre diferentes especies, esto se denomina transferencia génica horizontal.