DARWIN Y LOS MOTORES IGNORADOS

octubre 8, 2008

ATP SINTETASA: UN FÓRMULA 1 SIN EVOLUCIONAR.

‘Si pudiera demostrarse que ha existido un órgano complejo que no pudo haber sido formado por numerosas y ligeras modificaciones sucesivas, mi teoría fracasaría por completo.’
Charles Darwin.

Continuando con la estela de los motores casuísticos, según definición darwinista: ‘el tiempo todo lo puede’, hoy he optado por algo que, más que una máquina, en realidad es toda una factoría inteligente: el complejo proteico ATP Sintetasa; una verdadera industria, con enorme eficiencia y gran capacidad de renovación.

Y aunque interaccionan, no debe confundirse con ATP, la molécula formada por adenina, un azúcar [ribosa], y tres grupos fosfatos que le dan el nombre de adenosín-trifosfato; la única que se puede convertir directamente en energía, una de las más complicadas jamás descubiertas, y casi seis veces más grande que la de la hemoglobina.

El conjunto coenzimático ATP sintetasa [de origen proteico], recibe su nombre porque en realidad se encarga de ‘sintetizar’ la molécula ATP [adenosín trifosfato], presente en las mitocondrias de animales, plantas, de todo organismo eucarionte; y también, aunque de otra forma, en las bacterias procariotas. Ejemplarizando, la función de la ATP [molécula] se pudiera comparar a cuando llenamos nuestro auto de combustible, antes de un largo viaje, y nos montamos en él, confiados en que con mínima ayuda hará casi todo el trabajo con eficiencia y seguridad, transformando el líquido de la gasolinera en fuerza y movimiento.

Trasmutando a la célula eucariota [propia de humanos, animales y plantas] este proceso de obtención de energía en el automóvil, se observa que tal metabolismo se debe a reacciones ‘redox’ u ‘oxidorreducción’, es decir, una molécula se oxida y otra se reduce. Sin entrar a profundizar: cuando un átomo de hidrógeno pierde un electrón, se ‘oxida’, y cuando lo gana, entonces hay ‘reducción’.

Y ahora lo importante: hay una relación directamente proporcional, entre el contenido de hidrógeno de una molécula y la cantidad de energía que se puede obtener de ella. Cuanto mayor sea el contenido en hidrógeno de un compuesto [o sea: cuánto más ‘reducido’ esté] mayor es su contenido energético y más energía se puede obtener de él. Con igual reflexión, cuanto más oxidada esté una sustancia, menos hidrógeno contiene… y aportará menos energía.

Así, se llega a la conclusión de que la energía de una molécula está en sus enlaces hidrogenados. Los ácidos grasos [CH3-(CH2)14-COOH] suministran mucho más energía que la glucosa [C6H1206] y ésta mucho más que el CO2 [sin hidrógenos: la forma más oxidada].

Casi todo lo que comemos y bebemos, se transforma en nuestro laboratorio mitocondrial, a través de distintas rutas metabólicas, en ‘la gasolina necesaria’. Parte de la energía que adquirimos de los alimentos que ingerimos van a proporcionar reservas de ATP; cuando están cubiertas las necesidades de esta, entonces se acumulan en forma de glucógeno, en grasas y en proteínas. Para que se entienda: como un ‘precocinado’ de mercado que aun hay que terminar de procesar, pues todas estas moléculas (glucosa, glucógeno, grasas y proteínas) pueden ser convertidas en ATP para su posterior utilización por el músculo, en el momento que se agote el almacenado en este. La forma en que el organismo sintetiza estas reservas de energía (para posteriormente convertirlas en ATP) marcan los diferentes sistemas energéticos.

Como se mencionó arriba, el ATP es una molécula de gran potencial, con 3 enlaces fosfato que al romperse liberan mucha energía, de tal manera que las células constantemente están rompiendo ATP, para obtener la necesaria para vivir, movernos, pensar, etc.

Cuando se flexiona el brazo, el bíceps se tensa; al correr, intervienen varios músculos a la vez. Para realizar las contracciones-flexiones musculares implicadas, se necesita energía… y se saca del ATP que nuestro laboratorio mitocondrial cede, para que el metabolismo lo acumule en las células. Es la única energía que puede usar un músculo para sus movimientos; está guardada en ellos. Pero bajo ejercicio, se agota rápido y tiene que ser restituido constantemente, y la forma en que el organismo recupera ese ATP, constituye una de las funciones más vitales de la mitocondria.

Las reservas de ATP en la célula muscular son muy pequeñas, lo que no da para más de uno o dos segundos de actividad. Para poder continuar, se activa inmediatamente un brillante, económico y útil sistema que logra energía mediante procesos inteligentes, dignos del más pensado diseño mecánico.

En realidad, además del ATP, existen varios mecanismos en el organismo para almacenar energía: los carbohidratos se metabolizan mediante la glucólisis, y las grasas mediante la beta oxidación [hay otras pero estas son las más importantes en este artículo]. Los productos de estas dos reacciones metabólicas siguen a una 3ª fase: el ciclo de Krebs, cuya función es transformar los compuestos de tres carbonos obtenidos de la glucólisis y la beta oxidación en otras moléculas: “FAD y NAD”, conocidas como ‘poder reductor’… o sea un incremento de la cantidad de hidrógeno.

Son cofactores enzimáticos; básicamente, las coenzimas FAD y NAD son acarreadores de electrones y de protones… y como toda sustancia de naturaleza proteica, su síntesis aparece regulada por la inscripción que aparece codificada en el ADN. No surge gracias a miles de millones de años, puesto que el azar no es capaz de ‘escribir’ y mucho menos de ‘codificar’, una mucho menos irracional ‘instrucción casuística’, ya que según venimos repitiendo, una instrucción precisará siempre del Instructor que la creó, pónganle los miles de millones de años que se quieran.

En realidad, el poder reductor se emplea para generar una corriente de iones hidrógeno; proceso muy complejo, del que se intentará explicar lo más importante. Estos iones hidrógeno atraviesan la membrana interna de la mitocondria a través de una especie de válvula reguladora: la ya mencionada arriba ‘ATP sintetasa’ [a partir de ahora: ATPasa]; un acontecimiento similar al agua corriendo por un tubo, donde la ‘ATPasa’ sería la llave ‘reguladora’ de la cantidad de agua que saldría.

Las enzimas ATPasas, participan en el metabolismo de la molécula de ATP y, por tanto, en la producción de energía en la célula. Y como toda enzima, surgen de una síntesis proteica no evolutiva, dependiente de los datos que aparecen en la hebra de ADN: las instrucciones que existen en el programa que constituye al genoma, y que ningún azar es capaz de hacer que se inscriban y codifiquen por sí mismos.

En realidad son muy complejas; conformadas por cadenas muy largas, que suelen ir desde los 600 a los 1200 aminoácidos, y que se pliegan para formar la estructura tridimensional característica de una ATPasa insertada en la membrana plasmática, como proteína integral. Estas enzimas logran producir hidrólisis del adenosín trifosfato (ATP) almacenada en los músculos y otras partes del cuerpo; mediante una reacción exergónica se ‘libera energía’, obteniendo adenosín difosfato [ADP], y un ión de fósforo [fosfato]. Este proceso de ATPasa sobre una molécula de ATP, es llamado desfosforilación.

Pero, físicamente, la enzima ATPasa es como un rehilete; si se sopla un rehilete este se mueve; asimismo, la parte interna de la ATPasa se mueve o da un giro… cada tres iones hidrógeno que pasan a través de ella. No es algo casuístico, sino programado: la energía contenida en estos tres iones hidrógeno, genera el movimiento necesario. Y esto mismo, de manera reversible, es lo que se emplea para sintetizar de nuevo el ATP a partir de ADP [adenosín difosfato] y un ion fosfato. Funciona así: el giro “pega, une” al ADP y al fosfato, formando un nuevo ATP.

Masasuke YOSHIDA, Doctorado en Ciencias Bioquímicas, observó que la molécula ATP sintasa se semeja a una seta con sus dos partes: tallo y sombrero. El «tallo de la seta», parece girar dentro del «sombrero de la seta». Se ha demostrado que la formación de ATP está vinculada con esta rotación.

Motor ATP sintetasa.

Motor ATP sintetasa.

La ATP sintetasa consiste en F0 y F1. Vemos que F0, localizado en la membrana, actúa en sí mismo como un canal protónico. En organismos típicos procariotas, F0 está compuesto de tres subunidades: a, b y c. F1 puede ser liberado de la membrana como una molécula soluble en agua y esto cataliza la hidrólisis de ATP, considerada una reacción inversa de la síntesis ATP. En organismos procariotas, F1 contiene cinco clases de subunidades con una estequiometría gamma, beta, etc.

Giros de la ATP sintetasa

Giros de la ATP sintetasa

Cuando el “conducto” gira, crea un poderoso movimiento interno en cada una de las tres secciones en espiral dentro de la cubierta. Este movimiento proporciona la energía para provocar cambios químicos. En un sitio se reúnen los “ingredientes” ATP. En otro, se combinan y producen ATP, y en un 3º, la rotación proporciona el ATP formado, liberando la molécula ATP sintasa para ser utilizada en otro lugar de la célula. O sea, también puede considerarse como una microscópica ambulancia que va curando la falta de energía, allí donde esta sea necesaria. ¡Un engendro de la optimización cinética, vaya!

Para las funciones biológicas, se almacena mucha potencia en los enlaces de alta energía que unen los grupos fosfato; estos se liberan cuando uno o dos de los fosfatos se separan de las moléculas de ATP. El compuesto resultante de la pérdida de un fosfato se llama ‘difosfato de adenosina’, adenosín difosfato o ADP. Las otras moléculas [glucosas, grasa, etc.], terminan convirtiéndose en la imprescindible ATP, mediante varios procesos (glucólisis anaeróbica o ciclo de Krebs)

Un gradiente de protones se produce como resultado de la entrada de NADH (derivado de las reacciones oxido-reducción), a la cadena transportadora de electrones. Los protones se acumulan en el espacio intermembrana hasta un gradiente de concentración tal que pueden ser utilizados para producir de nuevo el ATP.

Proceso de la ATP sintetasa sobre la ATP

Proceso de la ATP sintetasa sobre la ATP

Los Protones (indicados por +) entran nuevamente en la matriz mitocondrial a través de los canales que forma el complejo enzimático de la ATP sintetasa. Esta entrada se acopla a la síntesis de ATP a partir de ADP y Fosfato [Pi en el animado]. Así, el ATP es usado para obtener energía, transformándose entonces en ADP [Adenosín difosfato] + dos iones de fósforo [Pi]. El ciclo se reinicia, cuando los protones atraviesan la enzima ATP sintetasa. Entonces cada ADP [Adenosín di-fosfato] se une a un Protón y a un fosfato [Pi], integrándose de nuevo la original molécula ATP [ahora adenosín trifosfato], creando de esta forma un bien previsto círculo energético continuo, que garantiza la energía necesaria… toda una evidencia de diseño, imposible de surgir desde la casualidad.

La experiencia acumulada por el ser humano, desde algunos cientos de generaciones, dicta que nunca nace inteligencia desde la nada, sino de algún proceso inteligente. Si a usted, mientras camina por la calle, le cae en la cabeza una instrucción; digamos, una receta para hacer un pato a la naranja, con solo 45 palabras, piensa que se le cayó a alguien, no que esas palabras ordenadas se crearon a sí mismas. ¡Cuánto más una información como el ADN, con billones de precisas instrucciones bioquímicas, elaboradas con solo 4 letras!

Estamos ante otro ejemplo de ‘complejo irreductible’; lo que Darwin precisaba para que su teoría quedara desmontada. El sistema no puede prescindir de las enzimas ATP sintetasas, que en realidad funcionan como válvulas reguladoras, que lo mismo se ocupan de liberar la energía necesaria para que el organismo ‘viva y vibre’, que de invertir el proceso para volver a obtener el ATP que antes convirtió en tal energía. Este ciclo ‘oxidación-reducción’, automáticamente reversible, dejaría de resultar funcional si se pretendiera que hubiera surgido por partes.

Veamos:

-Las coenzimas FAD y NAD, por sí mismas, autónomamente, no pintan nada en el ‘motor’. Y debemos recordar que no surgen debido a una carambolesca interacción de mutaciones aleatorias, provocadoras de evolución, sino porque su secuencia aparece antes inscrita y codificada de manera precisa en el ADN, como parte del complejo programa de la vida.

-La molécula ATP no puede faltar al sistema; pero ella por sí sola no puede ser útil, pues la energía que contiene se gasta; durando apenas dos segundos.

-La adenosina tampoco puede faltar al sistema; es parte integral del ATP; sin embargo, ella sola no resulta útil para nada, no ejercería ninguna función.

-La ribosa [azúcar], es vital en el sistema; parte integral de ATP. Mas individualmente sería inútil en cualquier paso evolutivo del motor ATP, no jugaría ningún papel.

-Los fosfatos no pueden faltar en el motor; pero por sí solos no harían nada en esta fábrica energética. No resultaría nada eficiente en un hipotético proceso evolutivo del motor ATP.

-La enzima ATP sintetasa, la válvula reguladora, es parte del sistema; sin embargo, por sí sola no sería útil, pues depende del resto de elementos para funcionar. [Los 3 hidrógenos que la hacen moverse como un rehilete, la molécula ATP, y los fosfatos.]

Es decir, no importa lo que se pretenda hacer ver: lo que se ha escrito aquí, es la realidad de lo que ocurre dentro de esa microscópica maravilla motorizada producto de un diseño, un cálculo, una instrucción, un código, y un programa… ninguno de los cuales nadie ha visto jamás surgir por si solos, sin un agente externo intelectivo que los genere.

Según instuyó Darwin, el conjunto conforma un complejo irreductible, donde, la hipotética evolución sistemática de los elementos que lo componen, resulta incapaz de explicar el funcionamiento individual de cada una de sus partes.


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