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Máquinas Moleculares

El desafío al darwinismo que plantea una enzima extraordinariamente compleja, por sí sola

Ann Gauger, Doctora en Zoología

Contemplemos la carbamoil fosfato sintetasa (CPS), una enzima extraordinariamente compleja. Esta enzima usa bicarbonato, glutamina, ATP y agua para elaborar carbamoil fostato mediante una reacción de pasos múltiples en tres sitios activos separados, implicando a varios intermedios inestables.

La CPS está constituida por dos cadenas proteínicas con una longitud combinada de más de 1.400 residuos aminoácidos. Ahora sabemos, gracias a extensos datos bioquímicos, que una CPS totalmente acoplada precisa de la hidrólisis de una glutamina y dos moléculas de MgATP para cada molécula de carbamoil fosfato que se forma. Los tres sitios activos de la enzima mantienen la estequiometría global de la reacción, sin una hidrólisis excesiva de glutamina y/o de MgATP.

Para concatenar las reacciones de manera eficiente, la enzima usa unos túneles moleculares internos para secuestro y transferencia rápida de los reactantes entre los sitios activos, y unos cambios conformacionales alostéricos para sincronizar su actividad. Esto es extraordinario, siendo que el primer sitio activo y el último están separados por casi 100 Å. pero incluso más extraordinario es que esta enzima realiza una serie de reacciones que involucran intermedios inestables con una semivida de segundos a milisegundos.

Un artículo científico con revisión paritaria estudia el «lenguaje de programación» del ribosoma

Casey Luskin, Licenciado en Derecho y Graduado en Ciencias (BS y MS)

Un nuevo artículo científico adopta el método del diseño inteligente para la medición de información funcional en sistemas biológicos.

Titulado «Dichotomy in the definition of prescriptive information suggests both prescribed data and prescribed algorithms: biosemiotics applications in genomic systems [Una dicotomía en la definición de la información prescriptiva sugiere a la vez datos prescritos y algoritmos prescritos: aplicaciones de la biosemiótica en sistemas genómicos]»: el artículo aparece en la revista Theoretical Biology and Medical Modelling.

El concepto de «Información de Shannon» no distingue entre información funcional e información no funcional y, por dicha razón, no es siempre útil como criterio de información biológica. Como resultado, muchos teóricos del diseño inteligente (D.I.) han sugerido el desarrollo de métodos para medir la información biológica que tengan en cuenta la función de la secuencia. Los teóricos del D.I. emplean una variedad de términos para medir la información biológica funcional — información compleja y especificada (ICE), información prescriptiva (IP), o Complejidad de Secuencia Funcional (CSF).

Tus motores/generadores tienen un rendimiento del 100%

David Coppedge, Graduado en Física (con honores)

La ATP sintasa vuelve a sorprender hasta el pasmo. La máquina molecular que genera casi todas las moléculas de ATP («gránulos de energía» moleculares) para toda la vida fue objeto de análisis por parte de científicos japoneses para estudiar su rendimiento termodinámico. Aplicando y midiendo una carga en la parte superior que sintetiza ATP pudieron determinar que no se puede mejorar el rendimiento de este motor — un motor que es asimismo un generador.

La sección giratoria F0 de esta máquina de dos secciones está insertada en la membrana, y se mueve por la fuerza motriz protónica suministrada por máquinas corriente arriba en la cadena de transporte de electrones.

Estos científicos se concentraron en la parte catalítica de la máquina, designada F1, cuyos seis lóbulos sintetizan tres moléculas de ATP por revolución (véase la animación a continuación). Escribiendo en PNAS1, Toyabe et al. no tenían nada que decir sobre ninguna evolución, y sí mucho acerca del rendimiento de la máquina:

Las poderosas mitocondrias — exquisitas conductoras de energía

David Coppedge, Graduado en Física (con honores)

No podríamos vivir sin las mitocondrias. Son las centrales de energía que se encuentran omnipresentes en las células eucariotas. Contienen máquinas moleculares en fábricas que tienen como tarea generar y conducir energía eléctrica. Esta energía hace funcionar turbinas que empaquetan la energía en moléculas de ATP, que se usan luego en la mayoría de los procesos de la célula.

Nuevos descubrimientos siguen fascinando a científicos acerca del funcionamiento de las mitocondrias. Algunos científicos dedican grandes energías a intentar descubrir maneras acerca de cómo la evolución darwinista pudo haber construido la maquinaria de la vida.

PhysOrg comunicaba una investigación en la Universidad de Friburgo, Alemania, que identificaba otra gran máquina que tiene la función de mantener unidas las membranas interior y exterior.

Trucos geniales de las células

David Coppedge, Graduado en Física (con honores)

20 octubre 2009 — Es un placer de vez en cuando explorar lo que los bioquímicos y biofísicos están descubriendo en las células. Como tenemos varios billones de células en nuestros cuerpos, parémonos a pensar acerca de algunos de los geniales trucos de las células que están ahora mismo dándose en nuestro interior.

Science Daily informaba que

«Los investigadores visualizan engranajes de línea de montaje en los ribosomas, la fábrica de proteínas de la célula»

El flagelo sigue exhibiendo complejidad irreducible — Michael Behe no ha sido refutado

Jonathan M

Los que han ido siguiendo el debate entre la tesis del Diseño Inteligente por una parte y el darwinismo por otra durante un cierto tiempo estarán bien familiarizados con la réplica estándar de los darwinistas respecto del argumento de Behe de la complejidad irreducible que se exhibe en el flagelo bacteriano. Parece haber unanimidad entre los teóricos del darwinismo de que el argumento de la complejidad irreducible en el flagelo bacteriano ha sido refutado, y que los proponentes del Diseño Inteligente estamos constantemente cambiando las reglas, hundiendo la cabeza en la arena y en general agarrándonos a un clavo ardiendo. Por ejemplo, un participante en Facebook observó recientemente:

Mi principal queja acerca de los proponentes del Diseño Inteligente es que parece que nunca cejan. ¿Cuántas veces se le debe decir a alguien que está equivocado hasta que lo admita? ¿Cuántas veces se tiene que refutar el Diseño Inteligente en los medios sometidos a revisión por pares antes que se abandone como una causa perdida? La historia de la complejidad irreducible del flagelo bacteriano está total y completamente muerta. Es un error. Abandonadla.

Se descubre ajuste fino en el motor giratorio de la vida

David Coppedge, Graduado en Física (con honores)

La moneda energética universal en los seres vivos es la ATP.

Para producir las inmensas cantidades de esta molécula que la vida necesita sin interrupción, las células emplean baterías de motores giratorios llamados ATP sintasa.

La ATP sintasa ha llegado a ser una especie de mascota de la tesis del diseño inteligente, porque no hay precursores conocidos de este polifacético motor de alto rendimiento que es tan diminuto que cabrían 120.000 de ellos sobre la cabeza de un alfiler. Los científicos siguen dilucidando detalles más finos de estos motores usando la cristalografía de rayos X y otros métodos.

Un nuevo descubrimiento, publicado en PLoS Biology1, es que las moléculas de agua desempeñan una función crucial en el rotor. Estos descubrimientos aparecen resumidos en PhysOrg,

El flagelo sustituye piezas en pleno funcionamiento

David Coppedge, Graduado en Física (con honores)

Un nuevo estudio parece demostrar que el flagelo bacteriano, un motor molecular giratorio que ha llegado a ser un icono del movimiento del diseño inteligente, puede reparar piezas de su rotor mientras gira. Los resultados de un estudio de la Universidad de Oxford se publicaron en PNAS1 y fueron también el tema central de un Comentario en PNAS por Michael D. Manson de la Universidad de Texas A&M2. Estudios anteriores habían evidenciado que piezas de la parte estacionaria (el estátor) se podían recambiar mientras el flagelo estaba en marcha, pero ... ¿el rotor?

«El recambio de un componente del rotor es todavía más sorprendente que el recambio del estátor, dado que se sabía antes que diversos complejos del estátor pueden sustituirse mientras el motor está en funcionamiento»

decían los científicos de Oxford.

Bacterias — aprovechemos estas «máquinas perfectas»

David Coppedge, Graduado en Física (con honores)

Diez científicos italianos han expuesto una novedosa idea. Quieren enganchar sus vagones a las bacterias y usarlas para energizar manomáquinas. Es demasiado trabajo construir unas «máquinas tan perfectas» así a partir de cero, dicen. ¿Por qué no aprovechar lo que ya encontramos en la naturaleza?

Las bacterias autopropulsadas son un sueño de la nanotecnología. Estos organismos unicelulares son no sólo capaces de vivir y de reproducirse, sino que pueden nadar de forma muy eficiente, detectar el medio, y buscar alimento, todo ello incluido en un cuerpo que mide unas pocas micras. Antes que poder llegar a montar artificialmente unas máquinas tan perfectas, los investigadores están comenzando a explorar nuevas formas de aprovechar las bacterias como unidades propulsoras para microdispositivos.

Los autores no mencionan nada acerca de la evolución de estas «máquinas perfectas».

Las máquinas moleculares usan componentes móviles

David Coppedge, Graduado en Física (con honores)

Los trabajos de investigación en los procesos de las máquinas moleculares siguen revelando componentes móviles: «dedos» que se abren y cierran, trinquetes que se enclavan, y pies que se mueven a lo largo de sendas. Aquí tenemos unos cuantos ejemplos procedentes de una voluminosa literatura que sale a raudales de los laboratorios de biofísica.

Los artículos científicos tienden a ser reservados en su lenguaje, pero los autores de un artículo en Structure no pudieron contenerse:

«Las ADN polimerasas son unas espectaculares máquinas moleculares que pueden copiar con exactitud el material genético contasas de error del orden de 1 en 105 bases incorporadas, sin incluir las contribuciones de las exonucleasas de corrección de pruebas.»

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