Concepto Basico De La Vida

UN CONCEPTO BIOFÍSICO DE VIDA

Eduardo Mizraji

En el curso de nuestro siglo, los científicos construyeron una biología admirablemente sólida, hoy en plena expansión y con límites no visibles. Esta consolidación de la ciencia biológica es, en buena medida, la consecuencia de un postulado, establecido vagamente en la segunda mitad del siglo XIX, y enunciado precisamente por Jacques Loeb en la primera década del siglo XX. Este postulado inauguró un concepto biofísico de "vida". Las secuelas de este postulado y las preguntas que hoy en día nos sugiere, serán el tema de esta conferencia.

Vida celular

Quien observe la expansión de las formas de vida sobre nuestro planeta quizá advierta en sí dos sucesivos sentimientos. Primero, cierta sorpresa admirada ante la variedad de manifestaciones del fenómeno biológico.

Luego, cierto desasosiego al descubrir que tal vez lo más difícilmente comprensible sea que uno de esos seres vivientes tenga la extraordinaria capacidad de conocer y saber que conoce.

Una generalización empírica, hasta ahora no refutada, es que cualquier manifestación biológica está en última instancia basada en la actividad celular. Aun las más complejas performances psíquicas de los seres humanos reposan en complicadas redes de células nerviosas. La célula es la unidad funcional que sostiene a los fenómenos biológicos en todos los niveles de organización.

Asumiremos, entonces, que buscar las bases del fenómeno biológico implica comprender el significado de la organización celular.

Las células ocupan un rango de tamaño bastante preciso, con un límite inferior del orden de 0.1 micras y un límite superior del orden de las 500 micras (si bien hay especializaciones estructurales que extienden este límite, v.g.: prolongaciones de células nerviosas).

La célula, alguna vez concebida como una pequeña gota de protoplasma informe, se nos ha mostrado como una compleja organización. El mundo intracelular y el extracelular están separados por una membrana con una especial capacidad de selección. El ambiente intracelular es un sistema de recintos, anatómicos o funcionales. Estos ambientes de arquitectura elaborada son el escenario de una continua serie de eventos moleculares.

Durante la primera mitad de este siglo, la Bioquímica esclareció en buena parte el plan general de estos eventos moleculares. Una precisa administración de destrucciones moleculares consigue transferir la energía desde los nutrientes (v.g.: azúcares), hacia otras moléculas que guardan esta energía en sus enlaces químicos (v.g.: adenosín-trifosfato, ATP). La energía almacenada en moléculas como el ATP es variadamente utilizada (v.g.: construcción de macromoléculas, mantenimiento de potenciales eléctricos a través de las membranas, generación de fuerzas mecánicas y movimientos por transductores moleculares, etc.)

Todos estos procesos involucrados en la obtención y la utilización de energía ocurren debido a que existen catalizadores macromoleculares relativamente específicos. Estos catalizadores, llamados enzimas, son responsables de prácticamente todos los eventos moleculares que tienen lugar en la célula viviente. Sin ellos, las reacciones bioquímicas no se realizarían a las temperaturas a las que viven las células.

Es el sistema de enzimas presente en una región del medio celular, quien define la organización espaciotemporal de las transformaciones moleculares. El orden de los acontecimientos bioquímicos es impuesto por el espectro de actividades enzimáticas, que seleccionan trayectorias precisas en la vasta red de las transformaciones moleculares potencialmente realizables.

Las enzimas son proteínas de peso molecular elevado (rango aproximado: 10.000 -1.000.000), y su especificidad es debida en buena parte a las propiedades geométricas de los sitios de reconocimiento para sus sustratos. La capacidad catalítica de estas proteínas reside en una estructura globular, y a la formación del sitio activo concurren regiones distantes en la cadena lineal del polímero, pero adyacentes en la cadena plegada.

En la segunda mitad de este siglo se consolidó la Biología Molecular, y se avanzó considerablemente en el esclarecimiento de los principios que gobiernan el almacenamiento y la transmisión de la información genética. Se demostró el principio de complementariedad de bases nitrogenadas y la estructura doble helicoidal de la molécula de ácido desoxirribonucleico (ADN), principal constituyente del material genético. Se demostró la correspondencia entre regiones de la molécula de ADN y cadenas polipeptídicas (polímeros de aminoácidos que una vez plegados constituyen las subunidades proteicas), y se descifró el código genético, esto es, el conjunto de reglas de correspondencia entre tripletes de bases del ADN y aminoácidos. Se encontró que estas reglas de correspondencia son las mismas para todas las especies celulares estudiadas.

Se comenzó a hablar, entonces, de la universalidad del código, concepto empírico que conserva hoy casi indemne su validez.

Los sistemas enzimáticos y el sistema genético tienen una dependencia mutua: las secuencias de aminoácidos de las proteínas enzimáticas están registradas en la molécula de ADN, y todas las acciones que permiten transcribir y traducir el mensaje grabado en el ADN requieren la preexistencia de enzimas apropiadas. Asimismo, el propio código genético está "inscripto" en la geometría de los sitios de reconocimiento de las enzimas aminoacil-sintetasas, que establecen la conexión entre los ácidos ribonucleicos (ARN) de transferencia y el aminoácido correspondiente.

El descubrimiento de las proteínas alostéricas mostró las bases fisicoquímicas de la implementación de sistemas moleculares de regulación. En estas proteínas alostéricas. Parte de los eventuales sitios de unión para sus sustratos, existen otros sitios a los que pueden unirse diversas moléculas (los efectores alostéricos) que modulan el estado de la proteína. Estas proteínas alostéricas son utilizadas en las células en forma extremadamente versátil (por ejemplo, regulando la expresión de los genes, los flujos a través de vías metabólicas, etc.).

Hoy sabemos que en las membranas celulares existen complejos dispositivos moleculares como los receptores, las enzimas transportadoras y los canales iónicos, en cuya estructura intervienen fundamentalmente proteínas. Estos dispositivos de las membranas están por lo tanto codificados por el sistema genético de la célula. Casi todas las células exhiben un potencial eléctrico a través de sus membranas; las células excitables están diferenciadas de modo de poder generar en sus

...