¿Cómo realizan las proteínas su función? [cerrado]

Hice una pregunta sobre el intercambio de pila de física, pero se me redirigió aquí. Copio toda la pregunta palabra por palabra. El original está aquí .

Tomemos, por ejemplo, un ribosoma. Es una enzima que a su vez es solo una molécula que debe seguir las leyes de la física.

Corrígeme si me equivoco, pero se puede considerar como una máquina molecular formada por varias piezas. ¿Qué es exactamente lo que hace que esas piezas funcionen juntas?

¿Por qué el ribosoma se une a una cadena de ARN? ¿Es solo la forma y la carga eléctrica o es algo más? Una vez que el ribosoma se une a un trozo de ARN, ¿cómo se mueve?

En cierto modo, estoy buscando el "fantasma en la máquina". Estoy interesado en las moléculas en general, no solo en los ribosomas. ¿Qué es lo que, a nivel de átomos individuales, hace que las moléculas estén "vivas": moverse, ensamblar una proteína, etc.?

PD. Tengo problemas para formular mi pregunta, así que si algo no está claro, deje un comentario y lo abordaré.

Edición 1: Esta es definitivamente una pregunta de física. Estoy mirando la escala de varios átomos.

Permítanme dar un ejemplo hipotético:

Imagina una hebra de carbones. También imagine que existe una molécula que puede moverse a lo largo de este hilo. ¿Cómo lo haría? ¿Qué fuerzas lo moverían a lo largo de esta hebra? ¿Es electromagnetismo? ¿Estaría involucrada la gravedad en un grado significativo? ¿Qué efecto tendría la forma?

¿Esto aclara la pregunta?

Mirar la escala de los átomos no ayudará a comprender una máquina molecular hecha de miles de ellos.
@Chris ¿Cómo debo tratar de entender la maquinaria molecular? ¿Qué temas, libros, recursos debo buscar?
Estoy de acuerdo con Chris, mucho de cómo las enzimas procesan las cosas está relacionado con su estructura y la carga o falta de carga en el sitio activo. También debe tener en cuenta que el ATP se usa para catalizar muchas reacciones, lo que significa que debe tener una mirada más macro. Yo empezaría con Biofísica.
@Nathan, ¿tiene alguna sugerencia para comenzar un recurso? ¿Quizás un libro de texto?
@Chris Looking at the scale of atoms will not help understanding a molecular machine made of thousands of them.Sí ayuda, es muy, muy difícil.
@tel, diría que es como mirar un tornillo en un robot que pone puertas en autos y tratar de entender cómo el robot pone puertas en autos. En la referencia de lo que hace un tornillo en particular a la luz del todo, puede ganar algo. Pero con solo mirar el tornillo no puedes entender el panorama general. Y esa es una analogía decente ya que los átomos formarán los aminoácidos, la mayoría de los cuales (al menos en un gran número de proteínas) son estructurales y tienen poca función en la actuación de la proteína.
@tel, diría que está mirando los átomos de un automóvil cuando quieres saber cómo funciona. Desde el punto de vista, solo puede ver partes muy pequeñas de la máquina y esto no lo ayudará con la comprensión general.
@Chris Su analogía está errada en aproximadamente 8 órdenes de magnitud en términos de la escala relativa. Más bien, es como mirar todos los cientos de engranajes, ejes, pistones, etc. que componen el tren motriz de un automóvil para comprender completamente cómo funciona. No solo observa cada una de esas partes de forma aislada, sino que trata de caracterizar la red de sus interacciones.
@Nathan Sí, el nivel de detalle puede ser abrumador, pero la ciencia moderna es capaz de lidiar productivamente con gran parte de ese detalle. Recuerda que uno de los objetivos últimos de este tipo de trabajos siempre ha sido producir y controlar nuestras propias proteínas a medida. Es un trabajo complicado. La lección de los últimos 40 años de progreso en este campo es que los detalles importan, a menudo de manera sorprendente y significativa.
@tel Entonces, el ribosoma en funcionamiento es una maquinaria extremadamente compleja. Comenzaría leyendo un libro de bioquímica estándar, que generalmente tiene una buena descripción general y luego comenzaría a ser más específico.

Respuestas (1)

Esta pregunta es demasiado amplia, pero daré algunas respuestas breves y simplificadas a la hipótesis que planteaste al final. Primero, reformulemos un poco tu ejemplo:

¿Cómo se mueve el ribosoma a lo largo de una cadena de ARN?

  • ¿Cómo lo haría?
    • Al hidrolizar GTP y de alguna manera acoplar la energía libre asociada con esa reacción al movimiento hacia adelante. Tenga en cuenta que tanto el ribosoma como el ARN experimentan constantemente un movimiento browniano aleatorio (es decir, sacudidas), por lo que se trata más de sesgar el movimiento del ribosoma en una dirección particular que de mover el ribosoma en primer lugar.
  • ¿Qué fuerzas lo moverían a lo largo de esta hebra?
    • La comprensión actual de la biofísica molecular, que de ninguna manera es completa, dice que el principal impulsor de este tipo de actividad proteica son las fuerzas electrostáticas.
  • ¿Es electromagnetismo?
    • No hay corrientes eléctricas per se, por lo que el magnetismo no juega un papel.
  • ¿Estaría involucrada la gravedad en un grado significativo?
    • A estas escalas la gravedad no tiene un efecto significativo.
  • ¿Qué efecto tendría la forma?
    • La forma tiene un efecto enorme. Uno de los axiomas fundamentales de la biofísica molecular es que la función sigue a la forma. La configuración 3D de esas fuerzas electrostáticas que mencioné está determinada a su vez por la configuración 3D de las macromoléculas involucradas.

Si desea saber (mucho) más sobre esta pregunta específica, y si tiene acceso a revistas, consulte esta revisión: ¿ Cómo debemos pensar sobre el ribosoma?

Escribes "Al hidrolizar GTP y de alguna manera acoplar la energía libre". Cuando dices de alguna manera, ¿quieres decir que es un proceso muy complejo o que la humanidad no lo sabe?
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