De tamaños y formas (I): Cuestión de escala

Bien, intentemos empezar una entrada con un título que alude a “tamaños” sin que el lector piense mal…

…vale, demasiado tarde. Prosigamos.

Cuando estuvimos hablando de las proteínas Vault, hace ya unas cuantas entradas, hicimos hincapié en su descomunal tamaño. Para ello, las comparamos con el tamaño de los ribosomas, maquinaria molecular de las más grandes que pueblan la célula. Bien, puede ser que no todos los lectores estén muy al tanto de la escala a la que nos referimos cuando hablamos de ADN, proteínas, o células, en general. Incluso los que trabajamos a diario con estos elementos a veces perdemos la perspectiva de su tamaño, y de vez en cuando está bien pararse un segundo para levantar la vista del microscopio y tener una visión de conjunto.

En primer lugar, repasemos las escalas. Siendo el metro una unidad de referencia, todos tenemos claro cuánto mide un centímetro (cien veces menos que un metro) y cuánto un milímetro (mil veces menos). Aunque un milímetro es una medida ínfima para la mayoría de usos cotidianos, es algo gigantesco en términos celulares: en un milímetro cuadrado caben  500 bacterias de la especie E. coli, aproximadamente. Por lo tanto, la medida que más usaremos será el micrómetro o micra (una millonésima de metro, y representado como μm). Llegados a este punto, y dado que vamos a seguir bajando, es más cómodo utilizar las potencias de diez, con lo que una micra es 1x10^-6 metros (sería lo mismo que 1/1000000 metros). El siguiente escalafón, y el último en que nos detendremos por ahora, son los nanómetros (1x10^-9 m). Con esto ya podemos hacernos una idea del tamaño de los protagonistas más habituales de este blog. Hay que señalar que una medida muy utilizada es también el ångström (Å) (1 Å= 1m x 10^-10 = 0,1 nm), especialmente cuando se trabaja a nivel molecular.

Pinchando en el pie de la imagen que tenéis a continuación, accederéis a una animación que me ha parecido de lo más ilustrativa para este tema: empezando por un grano de café (unos 12 mm) y otro de arroz ( 8 mm), si desplazáis la barra iréis ampliando el zoom hasta llegar a observar un átomo de carbono (0.34 nm). Por el camino, os iréis cruzando con los elementos que hemos comentado más arriba. Impresionante, ¿verdad?

Impresionante comparativa de tamaños (ya estáis pensando mal otra vez...) pinchando aquí.

A modo de resumen:


Célula bacteriana (E.coli) =  2 μm de largo por 0.5 μm de diámetro
Célula de levadura (S. cerevisiae) = 5–10 μm de diámetro
Oocito humano = 100 μm (0.1mm)
Célula hepática humana = 20 μm
Eritrocito humano (glóbulo rojo)= 7 μm
Grosor de la membrana plasmática= 10 nm
Ribosomas = 20 nm
Hemoglobina (proteína) = 6.5 nm
Aminoácidos (unidades que forman las proteínas) = 0.7 - 2 nm
Ancho de la doble hélice de ADN = 2 nm
Nucleótidos (unidades que forman la cadena de ADN) = 0.33 nm

Otra representación más sencilla y gráfica de la escala a la que nos referimos (sacado de aquí )

De lo que más hablamos en este blog científico-lúdico, generalmente es de proteínas (no en vano ellas son las grandes protragonistas de la épica historia por entregas Batablanca); sin embargo, la variedad en estas piezas claves para la vida es tal que podemos encontrar una diversidad de tamaños y formas inabarcable, desde diminutas piezas con labor estructural o señalizadora, hasta macroestructuras complejas y grandes, como las mencionadas partículas VAULT o los ribosomas de los que hablaremos en la próxima entrega.

De izquierda a derecha, todas estas estructuras proteicas ofrecen tamaños para todos los gustos: Una inmunoglobulina (lo que se conoce como "anticuerpos"), la hemoglobina (proteína transportadora de oxígeno;hablamos de ella un poco aquí), la insulina ( regula la entrada de glucosa en las células), la adenilato quinasa (un enzima  responsable del balance energético), y el donut de la derecha del todo es la glutamina sintetasa (otra enzima). Sacado de la siempre resultona wikipedia.

Entenderán los lectores que estructuras tan diminutas son imposibles de ver incluso con el mejor de los microscopios. Para entender cómo están formadas estas moléculas, se deben utilizar técnicas indirectas, como la cristalografía de rayos X o la resonancia magnética nuclear (RMN). Por lo tanto ( y siento defraudar a muchos), las preciosas estructuras coloridas y retorcidicas que pueblan estas páginas son representaciones creadas por ordenador a partir de datos tan sosos y poco visuales como son coordenadas atómicas, o en otros casos, fotografías obtenidas por microscopía electrónica que permiten hacerse una idea de la forma de las moléculas, sin poder entrar en más detalles.

Con toda esta composición de lugar, podemos fijarnos ahora en que el tamaño de las proteínas VAULT era bastante importante; dijimos en su momento que dentro de estas cacho bestias cabían dos ribosomas, lo que nos lleva a la segunda parte de este post, donde hablaremos de los Ribosomas y su curiosa (divertida) forma.