Logica molecular de la vida

Tema 1. Las biomoléculas y
la lógica molecular

1. La vida
2. La lógica molecular
3. Jerarquía de organización molecular

1. La vida
Resulta en principio fácil decidir si algo esta vivo o no. Fácilmente podremos enumerar algunas características comunes a todo aquello que vive:
· capacidad para extraer energía de alimentos y emplearla en funciones propias.
· capacidad para reaccionarante estímulos del medio externo
· capacidad para crecer y diferenciarse
Incluso en algunos, la capacidad de sentir, de responder con estados de ánimo ante estímulos no físicos del entorno. Un grupo de médicos alemanes investigó a principios de este siglo la existencia del alma, concluyendo que existía y tenía un peso de 28 gramos, cualquiera que fuese su dueño. Determinaban para ello ladiferencia entre el peso de una persona justo antes de morir, y en el momento de expirar.
Pero probablemente, lo más llamativo de los seres vivos es la posibilidad que tienen de reproducirse. Sin embargo, siendo evidente que una mula es un organismo vivo, también es cierto que carece de la capacidad de reproducción. De la misma forma, los cristales pueden crecer al sumergirse en una disoluciónsobresaturada del material cristalino. Aunque debido a esto la vida es un fenómeno difícil de definir, algunos autores han encontrado palabras precisas que permiten situar la vida en un contexto limitado. Norman Horowitz ha propuesto que la vida posee las propiedades de replicación, catálisis y mutabilidad. Buena parte de este curso estará dedicada a estudiar cómo los sistemas vivos exhiben estaspropiedades.
Así pues, la bioquímica puede definirse como el estudio de la vida a nivel molecular. Parece obvia la necesidad de relacionar el estudio de la Bioquímica con la Química de los organismos, pues es si, un organismo vivo es la consecuencia lógica y evolutiva de la química de las biomoléculas y sus interacciones.
2. La lógica molecular
La composición química de los seres vivos es muydiferente de la del entorno físico en el que viven, aunque, también hay que decirlo, es precisamente la interacción con el entorno físico la que condiciona la forma de vida e influye decisivamente en la evolución de las distintas especies que pueblan el planeta.
Es curioso reseñar que sólo se conoce necesidad biológica de 27 de los 90 elementos que aparecen en la naturaleza (Fig. 1 y Tabla 1).Además, la distribución de estos elementos químicos en los organismos vivos no está en la misma proporción que en la corteza terrestre (Tabla 2). Los cuatro elementos mas abundantes de la cortezas terrestre son el oxígeno, el silicio, el aluminio y el hierro. En contraste, los cuatro elementos mas abundantes en los seres vivos son el oxígeno, el carbono, el hidrógeno y el nitrógeno y constituyenalrededor del 99% de la masa de muchas células. El resto de elementos que aparecen en la tabla 1 están presentes en cantidades muy pequeñas (trazas). Parece obvio pensar que los compuestos de estos cuarto elementos poseen una adecuación única para permitir la vida.
El carbono, el oxígeno, el hidrógeno y el nitrógeno poseen una propiedad común: son los elementos más ligeros capaces de forman confacilidad enlaces covalentes mediante el reparto de pares de electrones. Así, para completar sus capas electrónicas externas y formar, de este modo, enlaces covalentes estables, el hidrógeno necesita solamente un electrón, dos el oxígeno, tres el nitrógeno y cuatro el carbono. Los cuatro elementos pueden reaccionar unos con otros para formar un gran número de compuestos covalentes diferentes. Además,tres de ellos (C, N y O) pueden formar enlaces sencillos o dobles, capacidad que les dota de una gran versatilidad para el enlace químico. Particularmente significativa es la capacidad del carbono para formar enlaces covalentes C-C muy estables (348 kJ.mol-1), de tal forma que cada carbono puede formar enlaces covalente con otros cuatro carbonos, permitiendo la constitución de esqueletos...