jueves, 31 de julio de 2008

Enzima les agrego algo de termodinámica

Ésta es una ocasión especial, pues es la primera vez que cedo a vuestras exigencias y escribo sobre un tema pedido (¡y con menos de una semana de atraso!). ¿Será sobre los análisis de sangre? ¿O sobre los vasos linfáticos? ¿Quizás sobre la filtración renal? ¡No! Todo eso me lo pidieron hace mucho más, y dije que pasó menos de una semana. Así que hoy vamos a tratar, como seguramente dice el título —que no sé cuál es, todavía no se me ocurrió; para mí es una sorpresa—, las enzimas, que bastannnte, bastante conocidas son.
A las enzimas las metemos, por si ya se olvidaron, dentro de las proteínas. Y sí, ya sé que ahora se estuvieron aislando enzimas que no tendrían estructuras proteicas y qué sé yo; pero como bien dijo alguna vez algún profesor mío: "¡Las enzimas son proteinas, que no me rompan las pelotas!". Esta naturaleza proteica es fundamental justamente por eso que decía la otra vez: la cantidad de posibilidades que da la combinación de las distintas cadenas variables de los aminoácidos hace que las enzimas puedan cumplir todo tipo de tareas, sin importar demasiado con qué sustancias está trabajando, o en qué medio lo esté haciendo. Son muy profesionales.
Pero basta de chácharas. ¿Qué es lo que hacen estos hombrecitos subcelulares? Fuera de la explicación que di la última vez, o de aquella propinada por Edgeworth que dice que son como obreritos que hacen todo, la realidad es un poco difícil de explicar, así que tenganmén paciencia. Desde que salimos del colegio primario, creo que todos —o la gran mayoría— estamos en condiciones de repetir monotonalmente "La energía es la capacidad de realizar un trabajo"; pues bien, eso se aplica a todo. Todo en el Universo es energía y cualquier proceso que en él se dé va a requerir de ella para poder efectuarse. Existe una rama de la ciencia que se llama "Termodinámica" que estudia los movimientos del calor o de la energía, que tiene algunas postulaciones interesantes: La primera dice que la energía se conserva. ¿Qué quiere decir? Fácil: que la energía se conserva. Dado mi increible poder de síntesis, veamoslo mejor en el ejemplo clásico: Hay una piedra en la cima de una montaña; esa piedra, por su posición, tiene mucha energía potencial, que es, por mentir un poco, la capacidad que tiene de acercarse al centro de la Tierra gracias a la fuerza de gravedad (también se la puede entender como la energía que se le entregó a la piedra para subirla hasta allá arriba, si quieren). En eso viene un señor que se cree muy vivo y empuja la piedra colina abajo: toda esa energía potencial que tenía (sumada a la fuerza que puso el tipo al empujarla) se usa para que la piedra caiga; la energía potencial se transformó ahora en energía cinética, de movimiento. Supongamos ahora que la piedra llega a un llano (porque si siguiera cayendo, me complicaría la vida a mí); en todo su recorrido fue chocando contra las miles de millones de moléculas que forman el aire y el suelo, las cuales le ejercen cierta resistencia, o fuerza de rozamiento, hasta que la roca finalmente se detuvo. ¿Por qué? Porque perdió energía. ¿Dónde está esa energía? En el calor que generó en la fricción contra el suelo, sobretodo. De esto se desprende que la energía se puede usar para realizar un trabajo, o bien se puede perder como calor, mucho más difícil de aprovechar. El segundo principio de la Termodinámica dice que todo en el Universo tiende a un aumento de la entropía. Entiendanmé a la entropía como una medida del desorden de las cosas (cuanto mayor desorden, mayor entropía): no es lo mismo tener cuatro cubos ordenados formando un cubo más grande, que tenerlos todos tirados por ahí; no es lo mismo tener muchos átomos juntos en una molécula, que todos dispersos por ahí. Al Universo, como a todos nosotros, le es más fácil tenerlos tirados por ahí, porque si quisiera tener su cuarto ordenado, tendría que gastar una determinada cantidad de energía (que iría en contra de la entropía).
Ahora, ¿por qué nos importa lo que haga el Universo con su habitación? Porque en su habitación es donde residimos, así de poético; para que nuestros átomos estén ordenados en moléculas hay que entregarles una determinada energía que puedan aprovechar. En palabras más técnicas: si la entropía disminuye, hay que compensar aumentando la entalpía del sistema para que algo que se llama "energía libre" se mantenga constante. A la entalpía, y me dejo de molestar con esto, se la puede entender como la energía que tienen los enlaces entre los átomos. Entonces, cuando una reacción va en contra del aumento de la entropía, se necesita darle energía de afuera. Cuando una reacción se da en favor del aumento la entropía, se compensa con una liberación de energía por parte del sistema.
Para que una reacción se dé, entonces, hay que superar una especie de barrera energética que los científicos le pusieron el nombre de "energía de activación". Volviendo al ejemplo de la roca, es como que la piedra todavía no está en la cima de la montaña; para que el vivo aquél la pueda tirar por el barranco, necesita subirla hasta arriba de todo y de ahí tirarla, pero le da tanta fiaca que tardaría quizás millones de años en hacerlo. Las enzimas son unas copadas que le dicen: "Mirá, flaco, te ofrezco un trato: unite a mí y vas a ver cómo te rebajo la montañita". Y eso mismo hacen: reducen la energía de activación —"catalizan" la reacción— para que la reacción se pueda dar en un tiempo de milésimas de segundo, compatibles con la vida.
¡Uf! Me costó. ¿Se entendió algo? Porque si no, pueden pensar que son las Roberto Galán de la naturaleza, yo no tengo problema; los que reprueban el parc... Ah, ¿ustedes no estudian esto? Todo bien, entonces.
Eso a rasgos un poco generales, pero... ¿qué es lo que hacen puntualmente, en el organismo? Todo. Piensen que son las que hacen que todas las reacciones químicas se puedan dar. Piensen que todo el organismo se basa en estas reacciones, sean de la naturaleza que quieran. ¿Quieren crear una proteina para cualquiera de las funciones que les dije la otra vez? Necesitan enzimas. ¿Quieren transformar la glucosa en energía aprovechable? Necesitan enzimas. ¿Quieren duplicar una célula? Necesitan enzimas ¿Quieren matar una célula? Necesitan enzimas. Y así podría seguir por un rato largo, larguísimo. Ahora lo explico un poco mejor.
La cantidad de sustancias que existen en el cuerpo es casi infinita, y para cualquier pasaje de una a otra de ellas, se necesita una enzima. Acá aparece algo que es fundamental: las enzimas son altamente específicas, que quiere decir que cada una cataliza reacciones muy específicas. Se acordarán que dije que las proteinas tienen un plegamiento tridimensional muy característico para cada función. Eso, llevado a las enzimas, se traduce en que tienen unas regiones que se llaman "sitios de unión", donde se va a unir, justamente, el ligando (sustrato).
A veces puede tener más de un sitio de unión en el que se le pueden unir muchas cosas distintas. Dicho sea de paso, los científicos no terminan de ponerse de acuerdo en cómo es este sitio de unión: si la unión se da por corresponencia absoluta (tiene exactamente la misma forma que el sustrato), o si la enzima se ajusta al sustrato una vez que éste se unió.
Volviendo a lo de antes, las funciones pueden ser de múltiples naturalezas: pueden realizar transformaciones en la misma molécula (que, digámoslo ahora, puede ser cualquier biomolécula, no solamente proteinas); pueden transferir algo de una sustancia a otra; pueden agarrar al sustrato, cortarlo y dar más de un producto; pueden agarrar varios sustratos y combinarlos en un mismo producto, etc. Pero todos necesitamos un leal patiño, un Robin, un Millhouse, un burro de Shrek, un rubio boludo de Beverly Hills Cop, que nos haga las tareas sucias cuando estamos ocupados con algo más importante, ¿no?. Es por eso que a veces las enzimas vienen acompañadas por una "coenzima". Las coenzimas son, entonces, las "Che Pibe" de los procesos enzimáticos. "Che, pibe, sosteneme esto un segundito" le dice la enzima a su coenzima, que la tiene adosada como la plaga misma. Supongan que al sustrato (la molécula inicial) lo llamamos "A" y al producto (la molécula final) lo llamamos "B", y que de A a B queremos pasar este asterisco: "*". Unimos A* a la enzima, y ésta le dice, ahora sí, a su coenzima "Che, pasale ese asterisco a B mientras yo me encargo de todo el papeleo"; ésta lo hace y B termina con su asterisco adosado. Ese asterisco, para los que me puedan entender, puede ser cualquier cosa: desde un hidrógeno hasta un grupo fosfato, pasando si quieren por un grupo metilo. La coenzima puede ser un NAD, un FAD, un magnesio, etc.. Lo que quieran.
Ojalá fuese tan simple como esto, pero ustedes bien saben que no lo es: Lo más probable es que existan rutas larguísimas que vayan desde un sustrato inicial hasta un producto final. Por ejemplo: A -> B -> C -> D -> E. Donde cada producto que se forma es el sustrato para la próxima reacción hasta llegar a E. Todos los que queden en el medio (B, C y D) son los siempre famosos "metabolitos", que ya harán la suya. Y... supongamos que se acumuló E... ¿qué hacemos? Hacemos que E se una a alguna parte de la enzima que transforma A en B para molestarla, inhibirla, y que deje de producir B. Así, se va a volver acumular A y va a empezar a desaparecer E (si no hay B, no hay ni C, ni D, ni E). Es lo mismo que pasaba con las hormonas, aquello del feedback, pero a otro nivel. Así se pueden generar ciclos enteros y rutas metabólicas complicadísimas.
Hay muchísimo para decir sobre estas amiguitas, pero lo voy a ir dejando para sucesivos posts para no hacer de esto un plomo interminable. Os dejo con una reflexión, eso sí: la cantidad de procesos y de enzimas existentes en el organismo es inagotable. El estudio separado de algunas de ellas sólo puede hacerse con fines didácticos. Todo el tiempo están interactuando una con otra, inhibiéndose o estimulándose las unas a las otras, interactuando con otras vías. Los productos de una reacción sirven de sustrato para cientos de otras reacciones y así se va configurando una red inmarañable de procesos, que nos hacen tan lindos y tan boludos como somos.

P.D: La sorpresa fue bastante fea cuando me enteré que ése iba a ser el título.

2 comentarios:

Edgeworth dijo...

Hubieses usado de titulo "La termodinámica del Roberto Galan intracelular" y la gente hubiese dicho: "WTF?!?!?!?!" Y seguro, seguro te leian todo el post como hice yo.

Ya que hablaste de proteinas y enzimas (cosas que muchas personas nombran y anda a saber que concepto tienen), podrías hablar acerca de otra cosa que se nombra mucho mucho y anda a saber que tanto se sabe en general... Sabes a que me refiero? -_-! Todo te tengo que explicar?? (?) Hablá del ADN, flaco!




Ah! Por cierto, Billy de "Un detective suelto en Hollywood" (nada de Beberly Hills cops) no es ningún boludo, eh! ¬¬

Elizalde dijo...

Buen título! Me hace acordar al texto de Fontanarrosa "Puto el que lee esto".

Y me estás jodiendo? El otro día te dije "voy a usar los posts de proteínas y enzimas para hablar de Genética" y... No me acuerdo qué me contestaste. Hay falta de comunicación.

No me mires a mí! Yo ni siquiera sé quién es; los ejemplos fueron patrocinados por el buen Días (que, pobrecito, no sabía para qué se los pedía)