ALGUNOS CONCEPTOS A RECORDAR

he aquí el sentido otorgado a los términos: biología, reacción química,
célula, ADN, ARN, proteína, enzima, hormona, relación
azúcares/nitrógeno... para limitar los malentendidos.

LA BIOLOGÍA,

Si abro mi diccionario, leo esto: "Ciencia de la vida, la biología trata de todas las manifestaciones del estado vivo, desde la reacción bioquímica hasta la vida en sociedad." El tema es muy complejo, cada aspecto de este estudio es tratado por una rama particular: bioquímica, citología, histología, fisiología, genética, etc, y cada una tiene sus objetivos, sus métodos, sus técnicas propias. Actualmente, bajo la palabra biología (general), se trata de los fenómenos vitales fundamentales, es decir, de la constitución química, de las estructuras y de la fisiología de las células, así que de la organización y del funcionamiento general de los seres vivos ". En resumen, y visto desde esa perspectiva, el enfoque que tiene hoy la biología del organismo vivo se basa esencialmente en dos comprobaciones:

1. El organismo vivo quema liberando gas carbónico, vapor de agua, sales minerales (cenizas) y energía. Asi pues se puede considerar como el resultado visible de una multitud de reacciones químicas, basadas en la química del carbono.
Quando se favorece esta manera de prever las cosas, se hace la "biología molecular"...

2. El organismo vivo está constituido por células. Mejor: se constituye siempre a partir de una célula que, por divisiones sucesivas, da nacimiento a una multitud de otras células que poseen todas el mismo núcleo... Dos casos pueden ser considerado aquí: Después de cada división celular:
- las "células-hijas" se separan y prosiguen solas a su pequeño reten de camino. Nos referimos entonces a un organismo dicho unicelular.
- las "células-hijas" permanecen juntadas las unas a las otras, organizandose en un sistema más o menos complejo, capaz de asegurar la perpetuidad de la especie. Se trata entonces de un organismo pluricelular...
El enfoque que favorece este aspecto de las cosas se llama "biología celular".

EL CONCEPTO DE REACCION QUÍMICA.

Según el diccionario, "una reacción química es la transformación de una especie química en otra." Se caracteriza por un intercambio de moléculas, de átomos, de iones o de electrones..., las conexiones entre los átomos de las moléculas en formación debiendo obligatoriamente ser más estables que las de las moléculas iniciales ".

"Algunas de estas reacciones no requieren al principio ninguna contribución exterior de energia. Se desarrollan espontáneamente tanto en el interior como en el exterior del organismo vivo. No específicas y reversibles, consiguen un estado de equilibrio que varía en función de las condiciones de temperatura y presión"... Ejemplo:

ácido + base ====== sal + agua.

"Las otras reacciones químicas necesitan al principio una contribución exterior de energia y requieren por lo tanto la intervención de catalizadores específicos. No son pues ni espontáneas, ni reversibles, al menos naturalmente. En el organismo vivo, son catalizadas por las enzimas, grandes moléculas cuya la síntesis está garantizada por las células y la actividad sujeta a la influencia del medio. Conocidas bajo el nombre de reacciones enzimáticas, tienen un carácter altamente específico y se inscriben o en un proceso de síntesis (1), o en un proceso de degradación (2) "... Ejemplo

(1) - 6 CO2 + 6 H2O + energía C6H12O6 + 6 O2
(2) - C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + energía

NB. En el enfoque que será hecho aquí de la biología (la biología de Papy), las reacciones del primer tipo se considerarán como reacciones de regulación... lo que parece bastante lógico puesto que, en nuestro mundo, un sistema que no equilibra no tiene más remedio que encontrar este equilibrio o romperse el tubo

EL CONCEPTO DE CÉLULA.

Se acostumbra comparar la célula a una minúscula fábrica química cuyo suelo, paredes y techo están representados por las paredes celulares..., paredes cuya permeabilidad evoca puertas, ventanas, chimeneas y otros vertederos.

Esta fábrica esta enteramente informatizada. Su actividad es en efecto regulada por una clase de ordenador llamado núcleo. En este núcleo, hay una serie de discos que van generalmente por pares: son los cromosomas. Sobre estos cromosomas, hay un número mayor o menor de informaciones cifradas, los genes... El código utilizado se llama por lo tanto "código genético".

Estos genes, cuyo número varía de algunos centenares en los organismos más simples a varias decenas de millares en los organismos más complejos, representan pues el programa genético del organismo:
- Un programa que se transmite de generación en generacion y que se encuentra en cada una de las células del organismo (los genes se duplican en cada división celular)...
- Un programa que, fuera de los períodos de division celular, condiciona todo lo que pasa en la célula garantizando la síntesis de las enzimas.

Fuera de los períodos de división celular, los genes están en efecto generalmente inactivos. Entran en actividad solamente en algunos momentos, en función de datos proporcionados por la célula (se considera hoy que algunas hormonas pueden desempeñar aquí un papel importante). Representan entonces la memoria viva del núcleo, memoria que condiciona a corto plazo todo la actividad de las células, y a más largo plazo todo la evolución del organismo.

ADN (ÁCIDOS DESOXIRIBONUCLEICOS)

Comparamos el núcleo de la célula con un ordenador cuya memoria se representaría por los genes.

Los genes se constituyen de ADN. Su número varía de algunos centenares para los organismos más simples a 30 ó 50000 en el hombre. Llevan en ellos toda la información que es necesaria al organismo para pasar de la fase unicelular (el huevo) al embrión, del embrión a la juventud, de la juventud a la edad adulta, a la vejez y a la muerte.

Este ADN se presenta en forma de largas moléculas en dobles cadenas, comparables a braguetas... braguetas un poco particulares por que poseen dos tipos de botones y ojales, indiferentemente colocados sobre una u otra cadena, pero siempre en correspondencia: los famosos grupos Adenina/Thymina y Guanina/Citosina, dichos AT y GC, que se basan en la atracción ejercida por un ion hidrógeno encargado positivamente (H +) sobre dos moléculas de cargas electronegativas.

Al igual que las braguetas, las dobles cadenas de ADN están generalmente cerradas: los genes se dicen entonces inactivos o reprimidos... Al igual que braguetas, estas mismas dobles cadenas se entreabren de vez en cuando: los genes se dicen entonces activos o dereprimidos. ¿Por qué? porque entreabriéndose, permiten a dichas enzimas ARN-polimerases sintetizar algunas moléculas de ARN, una sustancia vecina del ADN, de la que vamos a hablar ahora.

ARN (ÁCIDOS RIBONUCLEICOS).

El ARN se presenta en forma de largas moléculas en simples cadenas, imagenes bastante identicas a un poco de las dobles cadenas de ADN de las cuales se sintetizaron. Estas moléculas en seco sintetizadas van entonces a migrar hasta estructuras próximas al núcleo, los ribosomas, donde la información genética que transportan se descifrará y se transcribirá materialmente en proteínas.

Del hecho de que su estructura en doble cadena se base en la existencia de los grupos AT y GC, la molécula de ADN (la memoria ocultada de este ordenador que es el núcleo) tiene un carácter binario, del cual parece difícil hacer abstracción si se quiere incluir su método de acción (véase más lejos)... El problema del ARN (la memoria viva de este mismo ordenador) es diferente. Nos referimos a una molécula en simple cadena, caracterizada por una secuencia de cuatro moléculas (A, T, G, C). Ejemplo:

PROTEINAS Y ENZIMAS.

Las proteínas son grandes moléculas alambicadas. Compuestas por veinte aminoácidos diferentes, poseen una estructura primaria, secundaria y terciaria que les confiere, tanto desde el punto de vista químico como fisiológico, una muy grande especificidad . Se las clasifica en tres categorías, en función de su importancia, de su solubilidad y del papel que juegan en el organismo: las proteínas de estructura, las proteínas de reserva, las proteínas activas o enzimas. Nosotros nos vamos a interesar por las últimas.

Relativamente pequeñas, solubles y móviles, las enzimas son clases de catalizadores orgánicos. Cada una inicia una reacción química muy específica en el interior de la célula. Estas reacciones se dicen enzimáticas. Se inscriben siempre en uno de los múltiples procesos de síntesis o respiración cuyo conjunto va a determinar, a corto plazo la actividad del organismo, a más largo plazo toda su evolución (crecimiento, diferenciación, reproducción, senectud, sensibilidad o resistencia a tal o cual enfermedad). De ahi el esquema bien conocido:

ADN - ARN - ENZIMA - REACTION BIOQUÍMICA

Queda por mencionar aquí una evidencia. Para que una de estas reacciones de síntesis o respiración tenga lugar, es necesario dos cosas:
- obviamente es necesario que la enzima correspondiente esté presente en la célula (dicho de otra manera, es necesario que sea sintetizada por el núcleo),
- es necesario tanbien que sea activa.

Un viejo principio de filosofía dice en efecto: "se actúa como se es". Y las enzimas, por el hecho de su estructura alambicada, por su importancia (relativamente pequeña) y su solubilidad (relativamente grande), son muy sensibles a las condiciones de temperatura, de luz, de humedad, de pH, y bien obviamente de nutrición que reinan en la célula. Así:
- una enzima que formará parte del grupo de las celulases podrá transformar la sacarosa en celulosa únicamante si hay sacarosa en la célula.
- podrá estar activa a 25°C, e inactiva a 18 o 30°C.
- podrá estar activa de día e inactiva de noche, si tiene como grupo prostético un pigmento coloreado excitado por algunas ondas luminosas (no parece que sea el caso de las celulases, pero dejen de lado ese detalle).
- podrá estar activa cuando el organismo disponga de agua en cantidad suficiente, y ver su actividad retrasada o parada en período de sequía.
- podrá finalmente estar activa a pH 6 e inactiva a pH7... .

Todos estos fenómenos que controlan la actividad enzimática son pues esencialmente fenómenos de equilibrio. Veremos más tarde que, en la biología de Papy, lo mismo sucede en lo que se refiere a los fenómenos controlando la síntesis de las enzimas.

EL CONCEPTO DE HORMONAS.

Si abro de nuevo mi diccionario, leo ahora esto: "En el reino animal, las hormonas son sustancias relativamente simples, de peso molecular poco elevado. Tienen estructuras químicas muy variadas y derivan del colesterol, prótidos, aminoácidos, etc. Proyectadas en la corriente circulatoria que baña el conjunto de los tejidos, hay concentraciones insignificantes. Toda hormona se implica en efecto como un mensajero transmisor de una información a la cual sólo son sensibles las células proporcionadas de receptores membranicos específicos, o de proteínas citoplásmicas capaces de transportar la molécula hormonal informativa. Según la naturaleza química de la hormona, la transmisión de la información a la célula se orienta a tres mecanismos diferentes:

- los aminoácidos, sus derivados y las pequeñas moléculas de distintos origenes (tiroxina, adrenalina, etc) se fijan en la cara externa de las membranas celulares, en el nivel de receptores específicos donde su simple presencia da lugar a un estímulo general de la actividad celular.
- las hormonas polopeptídicas tienen un efecto similar, con la diferencia de que sus receptores específicos se sitúan sobre la pared interior de las membranas celulares,
- las hormonas esteroides finalmente se vinculan en el interior del citoplasma a una proteína específica y se vuelven entonces directamente activas para modificar la transcripción de los genes sobre el ARN mensajero ".

Las hormonas constituyen pues una categoría de sustancias muy diferente de las otras categorías de sustancias presentes en el organismo. Cuando se habla de un azúcar, de un alcohol, de una grasa, de un aminoácido, de una proteína, de un ácido nucléico, etc..., se sabe que, cualquieras que sean sus diferencias, estas sustancias tienen en común un determinado número de características químicas que permiten hacerse una idea precisa de la clase de actividad que van a ejercer en el organismo. Y con toda evidencia no es lo mismo en lo que se refiere a las hormonas...

Se agrupa en realidad bajo esta palabra una serie de sustancias sin verdaderas relaciones químicas, pero que tienen sin embargo conjuntamente el hecho de existir en el organismo en pequeñas cantidades, de pasear y de desempeñar un papel difícil de comprender precisamente. Simplemente por una parte porque las sustancias que llamamos "hormonas" pertenecen a grupos químicos muy diferentes ... Simplemente por otra parte porque sólo conocemos las formas móviles y no las formas activas. Es por lo menos el sentimiento de Papy...

"Por analogía, se llaman hormonas vegetales sustancias producidas por los vegetales e indispensables para su crecimiento". Este análisis del problema hecho por nuestro buen diccionario es un poco ligero, y puede ser útil añadir esto: Existen en el reino vegetal dos tipos de sustancias, sacadas las unas del metabolismo nitrogenado (las auxinas), las otras del metabolismo carbonoso (las giberelinas), y a las cuales se dio el nombre hormonas de crecimiento por que fue estudiando el crecimiento de las plantas, que se descubrieron. Moléculas simples, caracterizadas por un núcleo cíclico no saturado y relativamente fácil a sintetizar, se las encuentra en el comercio en forma de polvos solubles en el alcohol.

Auxinas y giberelinas tienen en común dos características:
- se pasean por la planta y se encuentran en todos los tejidos vegetales,
- actúan siempre, por todas partes y a todos los niveles, esta acción varía en función de la dosis utilizada, de la edad y del estado fisiológico de la planta, de las condiciones del medio y de las hormonas ya presentes en los tejidos. Siempre, es decir, al nivel del crecimiento, de la diferenciación, de la reproducción, de la senectud, de la sensibilidad o de la resistencia a tal o cual enfermedad... Por todas partes: es decir, en las raíces, los troncos, las hojas, las flores y los frutos... A todos los niveles, es decir, al nivel del metabolismo fundamental, del metabolismo intermedio y del aspecto fenotípico de las plantas...

La más conocida de las auxinas es el ácido indolacético o AIA. La mas conocida de las giberelinas es el ácido giberélico o AG. Sus estructuras al igual que sus cadenas de síntesis hacen pensar que son respectivamente vecinas de las serotoninas y de las hormonas esteroides del reino animal.

LA RELACIÓN AZÚCARES/NITRÓGENO.

Las plantas jóvenes son pobres en azúcares y ricas en nitrógeno, las plantas viejas pobres en nitrógeno y ricas en azúcares. ¿Es el resultado de la selección natural, que las plantas jóvenes tengan mucha necesidad de nitrogeno para garantizar su crecimiento? ¿Las plantas viejas son diabéticas por naturaleza? No sé. Dicen que es así, porque es así. Lo que es cierto, es que este fenómeno condiciona la mayoría de las prácticas culturales, en agricultura (de manera general) y en arboricultura (en particular)... siendo el objetivo de estas prácticas el de obtener la mejor cosecha posible. Entendiendo que los árboles jóvenes no den frutas, entendiendo que los árboles viejos den cada vez menos..., la conclusión es fácil de encontrar: es necesario mantener los árboles en estado de producir, es decir, en un estado fisiológico intermedio entre la juventud y la senectud... En otros términos, es necesario velar para que sus tejidos no sean ni demasiado ricos ni demasiado pobres en azúcares, ni demasiado ricos ni demasiado pobres en nitrógeno.

Cuando llega el invierno, cuando la subida de la savia se retrasa, el arboricultor toma su podadora y se pone a cortar sus árboles. ¿Necesita ramas delgadas para abastecer su chimenea? No realmente. Lo hace porque, suprimiendo una parte de las ramas, él suprime también las hojas que, en la primavera, se habrían puesto a brotar sobre estas ramas. Las hojas deben en efecto su color verde a la clorofila, pigmento que recoge energía luminosa para garantizar la síntesis de los azúcares que deben irse del gas carbónico presente en el aire y absorbido por los estomas, y del agua absorbida en el suelo por las raíces. Según la fórmula bien conocida:

6 CO2 + 6 H2O + energía luminosa --- C6 H12 O6 + 6 O2

En realidad, por un tamaño más o menos severo, el arboricultor pretende controlar la capacidad de sus árboles sintetizar los azúcares, en función de su edad, de su estado fisiológico y de la clase de cultura que quiere practicar. No estarán cortados sus árboles de la misma manera según que busque árboles que se pongán a producir rápidamente (árboles de tamaño reducido pero cuya duración de vida sea relativamente corta) o árboles de tamaño más importante, cuyo rendimiento sea más tardío y la duración de vida más larga..., según que sus árboles sean jóvenes o viejos..., según que el suelo sea más o menos rico en nitrógeno... etc.

Recuerden que los azúcares representan para las plantas, como para todos los demás organismos vivos, no sólo la fuente energética necesaria para toda actividad fisiológica, sino también el elemento de base indispensable para la fabricación de todos los demás componentes orgánicos (celulosa, lignina, grasas, proteínas, ácidos nucléicos, etc).

Y luego, cuando llega la primavera, este mismo arboricultor va a colocar abonos en el suelo. La vegetación reanuda. Es necesario que el árbol, gracias a sus raíces, encuentre ahora en este suelo todos los elementos minerales de los que tiene necesidad. Espacialmente nitrógeno, complemento indispensable de los azúcares para la fabricación de las proteínas, ácidos nucléicos y otras sustancias nitrogenadas. Pero no en demasiada cantidad. Solamente lo que es necesario para garantizar su crecimiento cuando es joven, una buena cosecha cuando se vuelva adulto, o para darle una renovación de juventud cuando envejezca...

He introducido este apartado sobre la relación azúcares/nitrógeno en agricultura porque se sirve a Papy para estudiar la influencia de las hormonas sobre el desarrollo de las plantas. Lo que me costaba comprender ya que mi profesor de biología nunca habia tratado este tema. Es necesario decir que era un biólogo puro, no un arboricultor.

la biología de papy - 04