Antecedente histórico
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Es difícil abordar las historia de
la bioquímica, en cuanto que, es una mezcla compleja de química orgánica y
biología, y en ocasiones, se hace complicado discernir entre lo exclusivamente
biológico y lo exclusivamente químico orgánico y es evidente que la
contribución a esta disciplina ha sido muy extensa. Aunque, es cierto, que
existen hitos experimentales que son básicos en la bioquímica.
Se suele situar el inicio de la
bioquímica con los descubrimientos en 1828 de Friedrich Wöhler que publicó un artículo acerca
de la síntesis de urea, probando que los compuestos orgánicos pueden ser
creados artificialmente, en contraste con la creencia, comúnmente aceptada
durante mucho tiempo, de que la generación de estos compuestos era posible sólo
en el interior de los seres vivos.
A mediados del siglo XIX, Louis Pasteur, demostró los fenómenos de isomería
química existente entre las moléculas de ácido tartárico provenientes de los
seres vivos y las sintetizadas químicamente en el laboratorio. También estudió
el fenómeno de la fermentación y descubrió que intervenían ciertas levaduras, y
por tanto no era exclusivamente un fenómeno químico como se había defendido
hasta ahora (entre ellos el propio Liebig), así Pasteur escribió: "la
fermentación del alcohol es un acto relacionado con la vida y la organización
de las células de las levaduras, y no con la muerte y la putrefacción de las
células" 1. Además desarrolló un método de esterilización de la leche, el
vino y la cerveza (pasteurización) y contribuyó enormemente a refutar la idea
de la generación espontánea de los seres vivos.
En 1878 el fisiólogo Wilhelm Kühne acuñó el término enzima para
referirse a los componentes biológicos desconocidos que producían la
fermentación. La palabra enzima fue usada después para referirse a sustancias
inertes tales como la pepsina.
En 1869 se descubre la nucleína y se observa que es una sustancia muy rica en
fósforo. Dos años más tarde, Albrecht
Kossel concluye que la nucleína es rica en proteínas y contiene
las bases púricas Adenina y Guanina y las pirimidínicas Citosina y Timina. En 1889 se aísla los dos componentes mayoritarios de la nucleína:
-Proteínas (70%) -Sustancia de
carácter ácido: ácido nucleicos (30%)
En 1897 Eduard Buchner comenzó a estudiar la
capacidad de los extractos de levadura para fermentar azúcar a pesar de la
ausencia de células vivientes de levadura. En una serie de experimentos en la
Universidad Humboldt de Berlín, encontró que el azúcar era fermentado inclusive
cuando no había elementos vivos en los cultivos de células de levaduras 2.
Llamó a la enzima que causa la fermentación de la sacarosa, “zimasa”. Al
demostrar que las enzimas podrían funcionar fuera de una célula viva, el
siguiente paso fue demostrar cual era la naturaleza bioquímica de esos
biocatalizadores. El debate fue extenso, muchos como el bioquímico alemán Richard Willstätter discernían en que la proteína
fuera el catalizador enzimático, hasta que en 1926, James B. Sumner demostró que la enzima ureasa
era una proteína pura y la cristalizó. La conclusión de que las proteínas puras
podían ser enzimas fue definitivamente probada en torno a 1930 por John Howard Northrop y Wendell Meredith Stanley, quienes
trabajaron con diversas enzimas digestivas como la pepsina, la tripsina y la
quimotripsina.
En 1920 se descubre que en las células hay DNA y RNA y que difieren en el
azúcar que forma parte de su composición: desoxirribosa o ribosa. El DNA reside
en el núcleo. Unos años más tarde, se descubre que en los espermatozoides hay
fundamentalmente DNA y proteínas, y posteriormente Feulgen descubre que hay ADN
en los cromosomas con su tinción específica para este compuesto.
En 1925 Theodor Svedberg demuestra que las proteínas
son macromoléculas y desarrolla la técnica de ultracentrifugación analítica.
Richard Willstätter (entorno 1910) estudia la
clorofila y comprueba la similitud que hay con la hemoglobina.
Posteriormente Hans Fischer en torno a 1930, investiga la
química de las porfirinas de las que derivan la clorofila o el grupo porfirínco
de la hemoglobina. Consiguió sintetizar hemina y bilirrubina.
Paralelamente Heinrich Otto Wieland formula teorías sobre las
deshidrogenaciones y explica la constitución de muchos otros productos de
naturaleza compleja, como la pteridina, las hormonas sexuales o los ácidos
biliares.
En torno a 1945 Gerty Cori, Carl Cori, y Bernardo Houssay completan sus estudios sobre
el Ciclo de Cori.
En 1953 James Dewey Watson y Francis Crick, gracias a los estudios previos con
cristalografía de rayos X de DNA de Rosalind
Franklin y Maurice Wilkins, y los estudios deErwin Chargaff sobre apareamiento de bases
nitrogenadas, deducen la estructura de doble hélice del DNA. En 1957, Matthew Meselson y Franklin Stahl demuestran que la replicación
del DNA es semiconservativa.
En la segunda mitad del siglo XX,
comienza la auténtica revolución de la bioquímica y la biología molecular
moderna especialmente gracias al desarrollo de las técnicas experimentales más
básicas como la cromatografía, la centrifugación, la electroforesis, las
técnicas radioisotópicas y la microscopía electrónica, y las más complejas
técnicas como la cristalografía de rayos X, la resonancia magnética nuclear, la
PCR (Kary Mullis),
el desarrollo de la inmuno-técnicas…
Desde 1950 a 1975 , se conocen en
profundidad y detalle aspectos del metabolismo celular inimaginables hasta
ahora (fosforilación oxidativa (Peter Dennis Mitchell), ciclo de la urea y ciclo de Krebs
(Hans Adolf Krebs), así como otras rutas
metabólicas), se produce toda una revolución en el estudio de los genes y su
expresión; se descifra el código genético (Francis Crick, Severo Ochoa, Har Gobind Khorana, Robert W. Holley y Marshall
Warren Nirenberg), se descubren las enzimas de restricción (finales de
1960, Werner Arber, Daniel Nathans y Hamilton Smith), la DNA ligasa (en 1972, Mertz y
Davis) y finalmente en 1973 Stanley Cohen y Herbert Boyer producen el primer ser vivo
recombinante, nace así la ingeniería genética, convertida en una herramienta
poderosísima con la que se supera la frontera entre especies y con la que
podemos obtener un beneficio hasta ahora impensable…
De 1975 hasta principios del siglo
XXI, comienza a secuenciarse el DNA (Allan Maxam, Walter Gilbert y Frederick Sanger), comienzan a crearse las primeras
industrias biotecnológicas (Genentech), se aumenta la creación de fármacos y vacunas más
eficaces, se eleva el interés por las inmunología y las células madres y se
descubre la enzima telomerasa (Elizabeth Blackburn y Carol Greider). En 1989 se utiliza la
biorremedicación a gran escala en el derrame del petrolero Exxon Valdez en
Alaska. Se clonan los primeros seres vivos, se secuencia el DNA de decenas de
especies y se publica el genoma completo del hombre (Craig Venter, Celera Genomics y Proyecto Genoma Humano), se resuelven decenas de miles de
estructuras proteicas y se publican en PDB, así como genes, en GenBank. Comienza el desarrollo de la bioinformática y la
computación de sistemas complejos, que se constituyen como herramientas muy
poderosas en el estudio de los sistemas biológicos. Se crea el primer cromosoma
artificial y se logra la primera bacteria con genoma sintético (2007,
2009, Craig Venter). Se fabrican las nucleasas de
dedos de Zinc. Se inducen artificialmente células, que inicialmente no eran
pluripotenciales, a células madre pluripotenciales (Shin'ya
Yamanaka). Comienzan a darse los primeros pasos.
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