Página principal

Isaac asimov


Descargar 450.37 Kb.
Página9/30
Fecha de conversión18.07.2016
Tamaño450.37 Kb.
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   30

Capítulo IV:
LAS PIEZAS DE CONSTRUCCIÓN DE PROTEÍNAS

MOLÉCULAS GIGANTES


A principios del siglo XIX, cuando los químicos descubrieron la existencia del átomo, las primeras moléculas que estudiaron eran pequeñas, las “palabras monosílabas” que mencionamos al principio del capítulo anterior. Pero era imposible tratar las sustancias orgánicas sin tropezarse con moléculas realmente gigantes.

Afortunadamente, las moléculas gigantes debían su gran tamaño únicamente a la circunstancia de estar formadas por numerosas moléculas pequeñas unidas entre sí como las cuentas de un rosario. Fue posible tratar la molécula grande liberando las pequeñas moléculas al disociarlas de las unidades contiguas. Esta operación suele realizarse calentando la molécula grande en una solución ácida.

Si bien la molécula grande, intacta, es difícil de estudiar, las unidades pequeñas, una vez disueltas, se manejan con facilidad. Los conocimientos recogidos mediante el estudio de la estructura de las distintas piezas, permitieron deducir la estructura de la molécula gigante en su estado original.

Si consideramos las pequeñas unidades como «palabras» y la molécula grande, una «frase», la situación es parecida a la del que tiene que descifrar una inscripción en un idioma extranjero del que sólo posee nociones. Si ha de leer una frase de carrerilla, puede que no capte el significado; pero si va descifrando palabra por palabra con ayuda de un diccionario, tal vez llegue a enterarse.

La primera gran molécula, o macromolécula, estudiada por este sistema resultó sorprendentemente simple. Ya en 1814 se descubrió que el almidón, calentado en una solución ácida durante un tiempo suficiente, se descomponía en unidades de estructura idéntica. La estructura era glucosa, un tipo de azúcar cuya molécula tiene un tamaño que es la mitad del del azúcar corriente. Su fórmula empírica es C6H12O6, o sea que esta molécula contiene sólo veinticuatro átomos. Sin embargo, cientos y hasta miles de estas unidades unidas forman una sola molécula de almidón, compuesta, por lo tanto, por cientos de miles de átomos.

La celulosa, la sustancia endurecedora de la madera, también se descompone en glucosa, la misma glucosa que se encuentra en el almidón. Pero en la celulosa, las unidades de glucosa están unidas de un modo distinto a como lo están las del almidón.

Con el tiempo, se observó que otras macromoléculas estaban formadas por largas cadenas de una sola unidad. El caucho es buen ejemplo de ello, ya que está compuesto por moléculas de isopreno, un hidrocarburo de cinco carbonos, relativamente simple.

En el siglo XX, los químicos descubrieron la forma de fabricar macromoléculas que no se dan en la Naturaleza. Idearon métodos para unir muchas moléculas de una unidad determinada (en algunos casos, de dos unidades) para producir caucho y fibras sintéticas y gran variedad de plásticos.

Todas estas macromoléculas, naturales y sintéticas, tenían en común su gran tamaño y su composición, formada por miles de unidades. Pero, aunque grandes, estas moléculas carecen de complejidad. Comprenderán lo que quiero decir si piensan que un largo hilo de cuentas, de idéntico color y tamaño, no tiene nada de complejo. No requiere la menor creatividad enhebrar cuentas; la tira puede ser más larga o más corta, de una sola vuelta o de dos; pero no puede haber más diferencia.

El tamaño tiene sus ventajas, desde luego. Los miles de unidades de glucosa que se agrupan para formar la celulosa producen una sustancia dura y fuerte que permite al árbol resistir la acometida del vendaval y nos proporciona un material nada desdeñable para construir nuestros refugios. Por otra parte, la macromolécula del almidón es un excelente medio para almacenar la energía que contiene la molécula de glucosa con perfecta estabilidad hasta el momento de utilizarla. Entonces, las moléculas de almidón pueden descomponerse fácilmente y las unidades de glucosa, introducirse en la corriente sanguínea.

No obstante, las macromoléculas del orden del almidón y la celulosa no desempeñan una función auténticamente activa en el proceso de la vida. Son materiales pasivos que no actúan sino que reciben la acción de otros.

Con la proteína ocurre algo distinto. Esta es una macromolécula que, al igual que el almidón y la celulosa, posee gran tamaño y está formada también por pequeñas unidades unidas como las cuentas de un collar. Ahora bien, las moléculas de proteína presentan, además, cierta complejidad. Veamos en qué consiste, en la figura 16.


AMINOÁCIDOS


Hacia 1820, H. Braconnot, químico francés, calentó la gelatina de proteína en ácido y obtuvo cristales de un compuesto de sabor dulce. Con el tiempo, éste recibió el nombre de glicina. derivado de la palabra griega que significa “dulce”.

Cuando se estudió la estructura de la molécula de glicina se vio que era simple. Estaba compuesta sólo de diez átomos, menos de la mitad de los que forman la glucosa. En la figura 16 se indica la fórmula de la glicina.

Como puede observarse, la molécula consiste en un átomo de carbono central, enlazado con un grupo de aminas5 por un lado y con un grupo de ácido carboxílico por otro. Los dos enlaces restantes están ocupados por átomos de hidrógeno. Naturalmente. un compuesto que contiene un grupo de aminas y un grupo de ácido carboxílico puede considerarse un aminácido y lo es. En realidad, la glicina es un ejemplo de aminoácido eminentemente simple.

Si todo hubiese terminado aquí, la macromolécula de proteína no se consideraría más compleja que la del almidón o cualquier otra. Pero Braconnot fue más allá, y de los productos de descomposición de la proteína obtuvo un segundo aminoácido al que llamó leucina (de la palabra griega que significa “blanco”) porque blancos eran los cristales que obtuvo.

A medida que iban pasando las décadas, otros investigadores descubrían más aminoácidos. Ya en 1935 se halló un nuevo e importante aminoácido cuya existencia no se sospechaba, entre los productos de la descomposición de las moléculas de proteína. Estos aminoácidos son, pues, las piezas de construcción que componen las moléculas de proteína.

El número de diferentes aminoácidos hallados en los tejidos vivos es bastante grande. Algunos de ellos, no obstante, no se encuentran en las moléculas de proteína sino que se dan en otros elementos. Otros se encuentran en las moléculas de proteína, pero sólo en uno o dos casos extraordinarios.

Si nos limitamos a los aminoácidos que se encuentran en todas o casi todas las moléculas de proteína, su número es bastante manejable: 21. Añádase a éstos otro aminoácido que se encuentra principalmente en sólo una molécula de proteína (aunque muy importante) y tenemos un total de 22.

Una de las características que distinguen a la molécula de proteína es la de que ninguna otra macromolécula, natural o sintética, está formada por tantas unidades diferentes, ni siquiera por la cuarta parte.

Para demostrar la importancia de esta característica, volvamos al ejemplo de la tira de cuentas. Imaginen que, en lugar de una serie de cuentas idénticas les presentan veintidós juegos, todos distintos entre sí por color, forma y tamaño. En este caso, se puede producir una gran variedad de fantásticos dibujos, simetrías insospechadas y agradables gradaciones que, de otro modo, hubieran sido imposibles.

Es lo que ocurre con la molécula de proteína.

Pero observemos más detenidamente los aminoácidos, para ver cómo aparecen estas diferencias, en qué modo imprimen su sello en la molécula de proteína y crean la posibilidad de obtener una variedad prácticamente infinita.

Para una mayor claridad, voy a permitirme una forma esquemática para el manejo de las fórmulas estructurales. Se trata de ampliar el principio geométrico que sirve para representar los anillos de átomos, a átomos que no forman parte de anillos. (Ello supone ir más allá de lo que suelen ir los químicos profesionales en la simplificación de fórmulas, pero no importa. Este libro no está dirigido a los químicos profesionales. Su única finalidad es la de explicar la base química de la herencia en la forma más simple y directa y si para eso se requiere un poco de innovación... pues ¡adelante!)



Al explicar la formación de las figuras geométricas indicadas en la figura 15 dije que en cada ángulo desocupado hay un átomo de carbono. Análogamente, todo enlace de carbono que no se indica se supone conectado a un átomo de hidrógeno.

Ampliemos ahora este principio trazando una línea en zigzag para los átomos que no forman anillo. Podemos seguir suponiendo que en todos los ángulos (y extremos) no ocupados hay un átomo de carbono. Además, podemos aplicar también la regla del «hidrógeno existente aunque no aparente» a átomos que no sean de carbono.

Por ejemplo, en la figura 17 represento la «fórmula en zigzag» de la glicina que el lector puede comparar con la fórmula completa de la figura 16.

El paso siguiente es averiguar en qué se diferencian de la glicina los otros aminoácidos que componen la molécula de proteína. En general, puede decirse que todos poseen un átomo de carbono central al que están unidos por un enlace un grupo amino y, por otro, un grupo de ácido carboxílico.



Figura 18. Aminoácido (zigzag)

Las diferencias se producen de la siguiente forma: en la glicina, el tercer y cuarto enlace del átomo de carbono central están unidos a átomos de hidrógeno. En los demás aminoácidos el tercer enlace está unido a un átomo de hidrógeno, pero el cuarto está unido a un átomo de carbono que, a su vez, forma parte de un grupo de átomos más o menos complicado llamado cadena secundaria.

La diferencia se aprecia claramente comparando la fórmula general de los aminoácidos en forma de zigzag que se indica en la figura 18 con la fórmula en zigzag de la glicina representada en la figura 17.

Cada aminoácido tiene su propia cadena secundaria característica, y la diferencia esencial entre los aminoácidos radica en la naturaleza de esta cadena secundaria.


1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   ...   30


La base de datos está protegida por derechos de autor ©espanito.com 2016
enviar mensaje