Conceptos Astrobiología - Moléculas de la vida

La naturaleza de la vida en la Tierra es asombrosamente compleja y diversa. Sin embargo, toda la vida en la Tierra está compuesta del mismo tipo de moléculas.

Autores: Chris Impey y Erika Offerdahl

Por ejemplo, todos los organismos vivos utilizan las mismas moléculas que contienen información, el ADN, para transmitir la información genética de generación en generación. Así que la pregunta de cuál es la naturaleza de la vida en la Tierra se puede formular sencillamente como cuál es la naturaleza de las moléculas de la vida en la Tierra.

Podemos decir que la vida está compuesta por cuatro tipos principales de biomoléculas: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Podréis ver que dos de estas moléculas están en las etiquetas de productos normales y corrientes del supermercado. Tiene sentido: después de todo, eres lo que comes. Aunque estemos pendientes de la cantidad de glúcidos y proteínas que comemos, comenzaremos nuestro estudio de las biomoléculas echando un vistazo a los ácidos nucleicos.

Los dos ácidos nucleicos con los que estamos más familiarizados son el ácido ribonucleico (ARN) y el ácido desoxirribonucleico (ADN). Sin embargo, mucha gente no sabe realmente qué son estas moléculas y cómo funcionan. En nuestras células, la información genética que determina quiénes somos está contenida en los cromosomas. Los cromosomas son sólo moléculas de ADN fuertemente enrolladas. Por tanto, toda la información que determina cómo funcionan los organismos vivos está codificada en moléculas de ADN. Una sola molécula de ADN contiene muchos nucleótidos. Cada uno de estos es un bloque para construir una molécula más larga, y se conoce como monómero.

Muchos monómeros unidos forman un polímero. Cada uno de estos monómeros contiene un anillo de glucosa, una unidad de fosfato y una base nucleotídica. Los nucleótidos se distinguen por cuál de las cuatro bases nucleotídicas contengan: adenina (A), guanina (G), citosina (C) o timina (T).

Estos monómeros se unen para formar largas moléculas lineales. La secuencia en la que se dispongan los monómeros es la que determina la información genética. En la mayor parte de los organismos vivos, dos cadenas de ADN se unen para formar una doble hélice. Las moléculas de ARN se forman de manera parecida a las del ADN. La principal diferencia es que el ARN utiliza un anillo de azúcar distinto, y que en lugar de usar timina, usa el uracilo (U).

El ADN tiene un papel vital en las células. Contiene instrucciones para el ensamblaje de las proteínas, que organizan, por turnos, la síntesis y la degradación de otras moléculas que forman parte de la célula... y por consiguiente, de los organismos vivos. El ADN y el ARN trabajan juntos para coordinar la unión de los distintos monómeros que componen las proteínas.

Estos monómeros se llaman aminoácidos. En la Tierra hay 20 aminoácidos que se utilizan para producir proteínas. El orden en el que estos aminoácidos se deben unir para formar una molécula lineal está especificado en el ADN. En la molécula de ADN, una secuencia de 3 nucleótidos en fila determina un aminoácido concreto. Según se lee el ADN corriente abajo, cada grupo de 3 nucleótidos codificará un aminoácido. Estos aminoácidos individuales se unen para formar una molécula lineal conocida como péptido. Los péptidos no permanecen en su forma lineal durante mucho tiempo. En el entorno hidrofílico de la célula los péptidos se pliegan y forman estructuras tridimensionales. Una proteína puede estar formada por un solo péptido o por varios. La clave de la función de una proteína es su conformación tridimensional. Las proteínas ejercen funciones esenciales en la célula; pueden catalizar las reacciones necesarias para la vida, y pueden servir como importantes elementos estructurales dentro de la célula.

Los hidratos de carbono y los lípidos son igual de importantes para la vida que los ácidos nucleicos y las proteínas. Los hidratos de carbono, por el papel que juegan en todas las formas de vida, constituyen la mayor parte de la materia orgánica en la Tierra. Por ejemplo, son importantes como combustible para los organismos, pero también sirven como un mecanismo de almacenamiento de energía. También son componentes importantes de moléculas más grandes: los anillos de azúcar son elementos importantes en los ácidos nucleicos como el ADN. Finalmente, los hidratos de carbono funcionan también como elementos estructurales dentro de la célula, comúnmente en la pared celular.

Igual que las proteínas son grandes moléculas compuestas por moléculas más pequeñas (aminoácidos), los carbohidratos pueden también ser moléculas grandes. Están compuestos por monosacáridos, pequeños monómeros que son moléculas en las que hay de tres a nueve átomos de carbono.

El almidón es un ejemplo de una larga molécula de carbohidratos. Está compuesto de muchos monosacáridos (glucosa) unidos, y es una manera en la que las células vegetales almacenan energía. Cuando comemos almidón, rompemos los enlaces que unen las moléculas individuales de glucosa, y utilizamos este azúcar como combustible. Otro ejemplo es la celulosa. Este es uno de los compuestos orgánicos más abundantes de toda la biosfera.

También está compuesta por moléculas de glucosa unidas. Sin embargo, muchos organismos no pueden digerir la celulosa sin la ayuda de proteínas especiales. Así que este compuesto se usa como elemento estructural para dotar de rigidez a algunos componentes celulares como las paredes celulares.

Igual que las paredes celulares, las membranas celulares también proporcionan una barrera para separar el interior de la célula del exterior. Los lípidos, junto con las proteínas, son los componentes esenciales de las membranas que definen las células. Sin las membranas celulares, no habría manera de impedir que las moléculas de una célula se perdieran, y que las moléculas que no se quieren dentro entraran. En células eucariotas, los lípidos también forman las membranas internas que definen orgánulos celulares, como mitocondrias o cloroplastos. Los lípidos son moléculas inusuales, por tener componentes con distintas características. Una parte de una molécula lipídica es hidrofílica, lo que significa que es atraída por moléculas como el agua. La otra parte es hidrofóbica, lo que significa que el agua la repele. Esta parte del lípido está formada por ácidos grasos que tienen largas cadenas de átomos de carbono. Un lípido muy famoso es el colesterol. Cuando se habla de colesterol, casi siempre oímos que es una molécula mala, que obstruye nuestras arterias y acorta la vida de los humanos. Sin embargo, el colesterol es una molécula importante para la vida. Es uno de los tres tipos principales de lípidos que se encuentran en las membranas celulares. Sin él, muchas membranas perderían su fluidez, lo que sería perjudicial para las células.

Al mirar a la increíble diversidad de vida en nuestro planeta, podría ser difícil creer que se formara a partir de sólo cuatro tipos de biomoléculas. Lo que es todavía más asombroso es que las similitudes entre los organismos vivientes en la Tierra podrían ayudarnos a reconocer las similitudes de la vida más allá de la Tierra.

Traducido para Astroseti por: Claudia Rodríguez

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Vía: Astroseti