Formación de biomoléculas

Todos los organismos necesitan alimento para sobrevivir. Claro, para algunos de ustedes, esto puede parecer bastante obvio porque saben lo que puede pasarle a su cuerpo si no se alimentan. Puede que te des cuenta de que necesitas esa comida tanto para obtener energía como para construir tu cuerpo. Así que también necesitas alimento para generar materia. Ahora bien, seguramente algunos de ustedes estarán pensando: “de acuerdo, yo tengo una boca, así que entiendo a dónde va la comida. También entiendo lo que queda cuando he terminado con la comida. Así que debí extraer algo de energía y materia de ella, pero acabas de decir “todos los organismos”, Sal, y estoy mirando por la ventana y veo un árbol y un árbol no tiene boca. Un árbol es un organismo. Así que, ¿cómo obtiene su alimento?”. Y la respuesta que quizá ya conozcas es que el árbol puede fabricar su propio alimento a través de la fotosíntesis. Ya hemos hablado de esto en otros videos. Tenemos dióxido de carbono en el aire y también tenemos agua. Y con la presencia de energía en forma de luz solar, a través del proceso de fotosíntesis se producirá glucosa y oxígeno molecular como subproducto. Y podemos contar los diferentes carbonos que están en este color gris oscuro. El oxígeno está en este color rojo y el hidrógeno está aquí. Y puedes ver que todo se suma. Tenemos uno, dos, tres, cuatro, cinco seis carbonos aquí, en las seis moléculas de dióxido de carbono. Y podemos ver que, en esta molécula de glucosa, también tenemos uno, dos, tres, cuatro, cinco, seis carbonos. Todo concuerda. Es más, te invito a que pongas en pausa el video y te asegures de que los oxígenos también concuerdan contando la molécula de glucosa y el oxígeno molecular, y también los hidrógenos. Y así, una planta puede producir su propio alimento, y luego, cuando lo necesitan, pueden metabolizar ese alimento a través del proceso de respiración. Es realmente importante darnos cuenta de que la respiración no sólo ocurre en tu cuerpo y en el mío. Incluso los organismos, como las plantas necesitan descomponer los alimentos que producen si quieren utilizarlos como energía. Ahora bien, la pregunta que quizá te estés haciendo es: ¿dónde está la energía aquí? Y al igual que se necesita energía para reorganizar estos átomos y moléculas en glucosa, en las condiciones adecuadas, a través de una vía metabólica, se puede hacer lo contrario. Y químicamente, eso liberará energía. E incluso una planta que no está corriendo, que no está saltando, o que no está hablando, necesita energía solo para estar viva. Todos los seres vivos necesitan energía para existir, para mantener sus células, para reproducirse. Así que muchos de ustedes probablemente han escuchado el término carbohidrato cuando pensamos en comida o cuando pensamos en un contexto energético. Y es importante señalar que esta molécula de glucosa es un ejemplo de carbohidrato. Aunque no es el único ejemplo. Pero tal vez te preguntes, ¿por qué se le llama carbohidrato? Bueno, cuando desglosamos la palabra en sus diferentes partes, parece que tenemos involucrado al carbono, justo aquí, tenemos la raíz carbo. Y además parece que de alguna manera involucra agua: carbohidrato. Y esto es porque en realidad los primeros químicos no entendían la estructura de un carbohidrato de la manera en que lo hacemos ahora. Todo lo que vieron fue la relación entre los carbonos, los hidrógenos y los oxígenos. Y eso es para cada carbono. Por ejemplo, digamos que hay N carbonos, así que habrá el doble de hidrógenos, y también N oxígenos. Dicho de otra manera, por cada carbono, tienes un H2O. Por cada molécula de carbono tenemos una molécula de agua. Y al ver esta relación, los químicos del pasado, decidieron llamarlos carbohidratos. La glucosa es un carbohidrato simple, pero se pueden formar cadenas de cosas como la glucosa para construir carbohidratos más complejos. Ahora bien, es importante darnos cuenta de que estos tipos de moléculas no sólo se utilizan para la energía. También se pueden utilizar para la materia. Y cuanto más estudies bioquímica, verás un montón de moléculas diferentes que están conformadas por estos componentes básicos, carbonos, oxígenos e hidrógenos. E incluso a veces podrás reconocer estructuras que se parecen un poco a la glucosa, o que parecen cosas que se obtienen a partir de combinaciones de estos componentes moleculares básicos. Por ejemplo, esta molécula de aquí se conoce como timidina monofosfato, el cuál es un nombre sofisticado. Y podemos mirar sus componentes por aquí. El monofosfato, tiene un grupo fosfato justo aquí. La timidina proviene de esta parte de la molécula. A veces se conoce como una base nitrogenada porque tiene nitrógeno que podemos ver en color azul. Y luego, justo aquí, conectando las piezas, tienes un azúcar de cinco carbonos: la ribosa. La glucosa es un azúcar de seis carbonos, la ribosa es un azúcar de cinco carbonos, pero hay vías metabólicas mediante las cuales se puede pasar de azúcares de cinco carbonos a azúcares de seis carbonos, y viceversa. Y lo interesante de cosas como el monofosfato de timidina es que es un componente para algo que es muy, muy, muy importante: EL ADN. El monofosfato de timidina es un nucleótido con una base nitrogenada, la timina. Pones un montón de estos nucleótidos juntos, no todos tienen una base nitrogenada de timina aquí, pero forman esta estructura de doble hélice que estudiamos con bastante profundidad en muchos, muchos otros videos. Y puede que ya sepas de que el ADN es la base molecular de la herencia. No podríamos ser quienes somos sin este tipo de moléculas. Ahora bien, una pregunta interesante es: ¿cómo se reorganizan estas diferentes moléculas constituyentes en presencia de la energía? ¿cómo la usan para formar otras moléculas?, ¿cómo se reorganizan para liberar esa energía? Y todas estas vías metabólicas son facilitadas por lo que se conoce como enzimas. Y vamos a dar un ejemplo de una enzima: esta cosa gigante de aquí se conoce comúnmente como la enzima rubisco. En este punto de tu educación no tienes que saber su nombre, pero esta es una de las enzimas en las vías metabólicas que es capaz de tomar el dióxido de carbono y unirlo a otra molécula que eventualmente puede formar una molécula de glucosa. Y lo que sucede aquí es que los diversos componentes se unen a diferentes partes de estas enzimas. Y estas enzimas cambian su forma a medida que se adhieren a ciertas cosas y también pueden forzar la unión de ciertas cosas. Pueden sintetizar otras moléculas o incluso pueden ayudar a romperlas. Y todo esto cierra el círculo porque las enzimas, son proteínas. Se componen de aminoácidos, que a su vez se componen de un montón de estos componentes moleculares que contienen carbonos, oxígenos, e hidrógenos. En este punto terminaré este video. Lo importante es percatarnos de que tenemos universos enteros aconteciendo en nuestras células, y que todas estas moléculas y sistemas biológicos están conectados de diferentes maneras. Y tienes toda una serie de vías metabólicas que son facilitadas por enzimas que a su vez toman un conjunto de cosas y paso a paso, las juntan o las separan para realizar todas las diferentes funciones biológicas que sabemos que son necesarias para la vida.