Los instrumentos básicos de la vida: ADN circular y RuBisCO. Divulgación 61 | Veterinaria Digital

Los instrumentos básicos de la vida: ADN circular y RuBisCO. Divulgación 61

VD | 10 MAR 2014 - 00:00

Los instrumentos básicos de la vida: ADN circular y RuBisCO. Divulgación 61

Los cloroplastos y las mitocondrias eran células procariotas libres antes de integrarse, por endosimbiosis, a las actuales células eucariotas. En su interior contenían un único cromosoma circular, de un tamaño reducido, y ribosomas que les permiten secuenciar proteínas para realizar su funciones específicas.

En los cloroplastos y las mitocondrias, ambos procariotas primitivos, se realiza la misma función en direcciones contrapuestas. Así en los cloroplastos se unen CO2 y energía para formar carbohidratos y liberar O2 mientras que en las mitocondrias se utilizan los carbohidratos y O2 para liberar energía y CO2. Estamos pues ante dos funciones espejo que nos proporcionan valiosa información sobre el origen de la energía vital.

Al respecto de la producción y liberación de energía se conoce la existencia de una estructura proteica (enzima) denominada Ribulosa-1 ,5-bisfosfato carboxilasa-oxigenasa , aceptadora de Carbono, que actúa con funciones de carboxilasa (fijando CO2) y de oxigenasa (oxidando un sustrato orgánico)de donde deriva su nombre RuBisCO.

FIGURA 1

Esta proteína está formada por 16 polipéptidos organizados en dos subunidades de tamaño diferente L y S (Large y Small). La mayor con actividad catalítica y la menor con funciones reguladoras. Nos encontramos ante el instrumento básico de la captación externa y liberación intracelular de la energía que mueve la vida.

Si retrocedemos un paso y nos preguntamos sobre el origen de RuBisCO sabremos que la fracción L es codificada por el gen rbcL y la fracción S por el gen rbcS contenidos en el ADN circular de los cloroplastos. El gen rbcL es universal en todas las células vegetales (excepto en las parásitas), contiene 1428 pares de bases (puentes de hidrógeno entre dos bases de cada peldaño) y sus mutantes son inviables al no poder producir su fuente de energía. El gen rbcS presenta a sí mismo una tasa muy baja de mutaciones.

Los cloroplastos y las mitocondrias poseen un único cromosoma formado por ADN circular enrollado sobre sí mismo en forma de un círculo en un solo plano o en un círculo cerrado covalentemente al formar una torsión similar a la cinta de Moebius.

FIGURA 2

En ambos casos se trata de estructuras formadas por solo unos miles de bases nucleicas (120 a 160 mil en los cloroplastos y 20 mil en las mitocondrias) si se comparan con los 3.000 millones de bases del genoma de los mamíferos actuales. Por su tamaño y su estructura circular, o en cinta continua, nos encontramos ante una estructura primigenia del material genético  que codifica la obtención de energía exterior (solar o química) y su liberación en el interior de la célula.

Así el ADN circular de cloroplastos y mitocondrias contiene los genes básicos para la producción, los cloroplastos, de ribosomas 70S que sirvan para fabricar RuBisCO y tilacoides y, en las mitocondrias, para la producción de ribosomas 55S en animales y 70S en vegetales.

Además de la importancia genética del ADN circular en los cloroplastos y de las mitocondrias por estar en el origen de la obtención de la energía vital, existe un segundo aspecto que nos ayuda a explicar el origen material genético del núcleo de los eucariotas y probablemente el despliegue y duplicación del ADN hasta llegar a los núcleos de las células animales más evolucionadas. Así es conocido que los núcleos de las células eucariotas contienen genes rbcS y rbcL (idénticos al de los cloroplastos) y que en una parte del núcleo, conocida como nucléolo se acumulan ribosomas.

En resumen los precloroplastos, primer procariota posible por la evidencia de la producción de oxígeno, albergan una estructura circular primigenia de ADN que contiene genes inmutables(rbcL y rbcS de muy pocos pares bases unidos por puentes de hidrógeno) capaces de producir ribosomas que secuencian proteínas (RuBisCO)que permiten la transferencia de la energía exterior al interior de las células y que, ya en el interior de los eucariotas, han transferido material genético al núcleo celular dando origen al núcleo y al nucléolo de las células más complejas.

En el ADN circular de las células vegetales se encuentra la primera prueba de la supeditación genética y metabólica de las células animales a las células vegetales ya que en los precloroplastos se encuentran los instrumentos genéticos (genes rbc ) y enzimáticos (carboxilasa) que inician una cadena de síntesis de nutrientes que se adaptan en células animales en funciones espejos (oxidasa) y de transferencia de material genético al núcleo de los eucariotas animales

 

 

 

 

 

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