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Descubren en Argentina el proceso de fabricación de energía en el interior de las células

LUNES, 24 DE SEPTIEMBRE DE 2018  



Descubren en Argentina el proceso de fabricación de energía en el interior de las células
13-10-2015
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Redacción Innovaspain
@Innovaspain

Científicos argentinos han desentrañado el mecanismo por el cual una proteína regula el proceso de fabricación, en el interior de las células, de la energía necesaria para la realización de las distintas funciones.

El grupo, dirigido por Daniel Murgida, investigador del Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE, UBA CONICET), ha demostrado que existe un mecanismo muy sofisticado que regula, desde el punto de vista de la mecánica cuántica, la transferencia de electrones, para que sea realizada en una dirección adecuada. La clave reside en una proteína, denominada citocromo c oxidasa, que posee un sitio (átomos) de cobre, que participa de las reacciones de reducción y oxidación, o redox, nombre abreviado con que se designa a este tipo de reacciones.

Hay que aclarar que en toda reacción redox hay un elemento que cede electrones (agente reductor), y otro que los acepta (agente oxidante). El que pierde electrones, aumenta su estado de oxidación (se oxida). El agente oxidante, al captar electrones, se reduce, pues queda en un estado de oxidación inferior al que tenía.

En particular, para la producción del ATP –lo que se conoce como respiración celular–, las moléculas orgánicas de los nutrientes son degradadas mediante oxidación. Al final del proceso, el último en recibir electrones es el oxígeno molecular, que se reduce a agua.

Motor eléctrico
La célula podría realizar las reacciones de transferencia de electrones en un solo paso, de manera muy rápida, pero no serviría, porque esa reacción liberaría mucha energía en forma de calor. Sería algo equivalente a lo que sucede en un motor de combustión, que es muy ineficiente, si lo comparamos con un motor eléctrico, mucho más eficiente, o una lámpara de tungsteno frente a una lámpara de bajo consumo. Si la reacción que sucede en la mitocondria de la célula se realiza en un solo paso, estaría operando como la lamparita de tungsteno: desperdiciaría toda la energía para devolverla en forma de calor.

“Es necesario que ese proceso ocurra en forma muy regulada y, para eso, se necesita que las reacciones de transferencia electrónica múltiple que se van sucediendo estén muy bien direccionadas –afirma Murgida-. De este modo, se logra que la reacción, aunque relativamente lenta, sea eficiente, y que el electrón no vuelva para atrás, porque, si vuelve, no genera el ATP”.

Los investigadores determinaron que el sitio de cobre de la proteína citocromo c oxidasa regula su tarea según un mecanismo de la física cuántica. “En particular –­explica Murgida–, esa proteína tiene un centro de átomos de cobre, y es capaz de actuar como un hub [centro de operaciones], que puede recibir, con eficiencia, un electrón y desviarlo a 90 grados, también con mucha eficiencia, sin permitir que vuelva para atrás”.

El mecanismo fue estudiado en el laboratorio mediante diversas técnicas, y los investigadores también recurrieron a la simulación por computadora, para ver cómo hace el sistema para desviar los electrones y transferirlos a larga distancia y con direccionalidad.


[Fuente: nex.exactas.uba.ar]

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Daniel Murgida (der.) con su equipo de investigación, Damián Álvarez Paggi y Ulises Zitare

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