Transformaciones genéticas de las células

Transformaciones energéticas en las células vivas.

Uno de los atributos más sobresalientes que caracterizan a la materia viva es su elevado grado de organización, su gran complejidad estructural en contraposición con el azar que reina en la materia inerte. Esta gran complejidad parece, en un primer análisis, estar en contradicción con algunas leyes físicas. La segunda Ley de la Termodinámicaestablece que los procesos físicos y químicos tienden a aumentar el desorden, el caos, en el universo, es decir, su entropía. Sin embargo los seres vivos pueden crear y mantener su complicada ordenación en un entorno que está relativamente desordenado y que lo está cada vez más en el transcurso del tiempo, es decir, parecen ser capaces de crear orden a partir del desorden, lo que estaría encontradicción con la segunda Ley.
Estas primeras apreciaciones resultan ser erróneas cuando se estudian en profundidad las transformaciones energéticas que tienen lugar en las células vivas: los seres vivos no transgreden las leyes termodinámicas sino que presentan una especial habilidad para explotarlas en beneficio propio. ¿Cómo consiguen los seres vivos edificar y mantener sus intrincadasestructuras? Puesto que no pueden consumir ni crear energía sino solamente transformarla en otra (primera Ley) los seres vivos absorben de su entorno una forma de energía que les es útil para construir sus propias y complejas estructuras (energía libre) y devuelven al ambiente una cantidad equivalente de energía en alguna forma menos utilizable (generalmente el calor) contribuyendo de esta manera a aumentarel desorden o entropía del mismo. Todo ello de manera que el aumento del orden en las células vivas se compensa con un aumento mayor del desorden en su entorno, con lo cual se cumple lo que establece la segunda ley.
En lenguaje termodinámico, los seres vivos son sistemas abiertos (intercambian materia y energía con su entorno) que se encuentran en estado estacionario (el flujo de materiay energía es igual en ambos sentidos), es decir, se encuentran alejados del equilibrio termodinámico (ausencia de intercambios de materia y energía). Ahora bien, la capacidad de los seres vivos para mantenerse en ese estado estacionario es limitada en el transcurso del tiempo, por lo que todos tienden a alcanzar finalmente el equilibrio termodinámico, es decir, la muerte.
Podemosconsiderar, pues, que la célula, en cuanto que unidad funcional de los seres vivos, es una máquina de extraer energía libre de su entorno, en el cual origina un aumento de entropía. Las células vivas son muy eficaces en la manipulación de la materia y la energía: convierten la energía en diversas formas de trabajo con un rendimiento mucho mayor que el de cualquier máquina construida por el hombre. ¿Dequé modo las células vivas manipulan tan eficazmente la energía? La maquinaria de transformación energética de las células vivas está constituida por moléculas orgánicas relativamente frágiles e inestables, incapaces de resistir temperaturas elevadas o corrientes eléctricas intensas. Por estas razones las células no se parecen a las máquinas térmicas o eléctricas con las que estamos familiarizados enla vida diaria, sino que son máquinas químicas isotérmicas: sea cual fuere la forma de energía que obtienen de su entorno, la transforman en energía química de los enlaces de sus biomoléculas constituyentes y la utilizan después para realizar distintas formas de trabajo celular (trabajo químico de la biosíntesis de nuevas
biomoléculas, trabajo osmótico de transporte a través de las membranas ytrabajo mecánico de la contracción o locomoción). Todavía la moderna tecnología no ha sido capaz de diseñar una máquina capaz de convertir isotérmicamente energía química en mecánica, tipo de conversión que a todos nos resulta familiar en la contracción del músculo.
Las células pueden funcionar tan eficazmente como máquinas químicas porque disponen de unos poderosos catalizadores...