Células (biología): ¿Cómo observan los investigadores el mecanismo de los pequeños orgánulos como el ciclo de Krebs? ¿Están mirando el mecanismo que sucede usando el microscopio?

No, es imposible observar tales procesos a través de un microscopio debido a la minuciosidad de las moléculas involucradas.

Estos estudios se realizan a través de experimentos bioquímicos. Esto significa que se estudia la química de estas biomoléculas, al igual que se estudia la química regular. Se realizan reacciones y se miran resultados específicos, especialmente cosas como cambio de color o cambio de pH o precipitación. Lea más sobre cómo Krebs experimentó en el ciclo del ácido cítrico que lleva su nombre: Hans Krebs – breve biografía.

En estos días, se usan técnicas más modernas para buscar proteínas u otras moléculas específicas. Un ejemplo sería la espectrofotometría, donde (espectrómetro) pasamos luz de frecuencia conocida a través de la solución. El espectrómetro lee una cierta cantidad física llamada ‘absorbancia’ y usando una fórmula bastante simple, podemos calcular varias cosas como la concentración de la sustancia o su masa molar. Luego, el cálculo posterior nos dará la posible fórmula de la sustancia (si es un azúcar, no una proteína).

Descubrir la estructura exacta de una proteína (y así identificarla) es mucho más compleja e implica muchos conjuntos de experimentos, que generalmente también incluyen bioinformática, donde las estructuras se modelan en una computadora.

Sin embargo, lo más importante es el proceso científico. Los investigadores primero hipotetizan cuál podría ser la reacción en curso, utilizando sus conocimientos teóricos. Solo entonces pueden proponer un método experimental para tratar de descubrir el mecanismo real o reacción que está ocurriendo dentro de esos pequeños orgánulos nuestros.

Las vías bioquímicas generalmente se dilucidan a través de un arduo proceso que involucra muchos experimentos. Una técnica muy importante que se puede utilizar es el gen knockout.

Knockouts genéticos: los genes de varias enzimas se pueden eliminar y luego se pueden observar los efectos en la vía. Si se elimina una enzima que cataliza el paso cuatro en una ruta, entonces los metabolitos que ya no se producen pueden identificarse y usarse para comenzar un “mapa” de la vía. La pérdida de un cierto paso impedirá la formación de metabolitos aguas abajo. Si el paso cuatro está bloqueado; los pasos cinco, seis y siete no sucederán. Este proceso de eliminación se puede repetir hasta que todos los pasos se identifiquen y se pongan en orden.
¿Cómo se identifican los genes que forman parte de la ruta en primer lugar antes de que se realicen los knockouts para determinar el orden de los procesos? No estoy del todo seguro acerca de esta parte. Supongo que podría usarse una combinación de técnicas, como bibliotecas de genes knockout aleatorias, haciendo referencia a estudios anteriores que se han encontrado con genes específicos que catalizan reacciones relevantes, y el análisis de ARNm o composición proteica de células que se sabe que realizan activamente el proceso bioquímico , Esta segunda parte es más difícil de descifrar. Si encuentra más información al respecto, me gustaría saberlo.

La forma en que sé mejor es marcadores radioactivos. Esto es simplemente productos de una reacción que se irradian y luego reaccionan. Entonces, un científico puede observar de dónde viene la radiación y desde allí puede reducir significativamente la búsqueda de la respuesta.
Uno de los más conocidos es el descubrimiento de que los virus inyectaban a sus anfitriones ADN en lugar de proteína. Un científico creó virus que tenían fósforo radiactivo. El fósforo no se encuentra en protien, pero está en el ADN. Hizo que los virus infectaran a las bacterias y pudo probar que las partículas radiactivas se habían inyectado en la célula. Luego repitió la prueba, pero con azufre. El azufre solo se encuentra en las proteínas. Después de la infección, el azufre radioactivo solo se encontró fuera de la célula infectada.
Ya se sabía que el código genético era utilizado por virus para crear más virus dentro de un host. Llegó a la conclusión de que el código genético utilizado por los virus para obligar a las bacterias a producir más virus era mediante la inyección de ADN, a diferencia de las proteínas.