SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
Los aminoácidos son compuestos
químicos formados por un grupo amino y un grupo carboxilo. Cuando dos
aminoácidos se combinan se obtiene un dipéptido, tres aminoácidos un tripéptido
y mayor cantidad de uniones de aminoácidos forman polipéptidos. Cuando el
polipéptido consta de más de medio centenar de aminoácidos se denomina
proteína.
Los aminoácidos necesarios para
la formación de proteínas están en el citoplasma de las células. Esas uniones
se codifican en el núcleo celular, como se explicará más adelante.
Una de las formas de clasificar a
los aminoácidos es en esenciales y no esenciales. Los aminoácidos esenciales
tienen que ser incorporados con la dieta porque el organismo no los sintetiza.
Los aminoácidos no esenciales son elaborados por el individuo.
Las proteínas son macromoléculas
orgánicas constituidas por cadenas lineales de aminoácidos que llevan carbono,
hidrógeno, oxígeno y nitrógeno en su composición. Algunas de estas sustancias
orgánicas llevan azufre y fósforo y en menores proporciones magnesio, hierro y
otros elementos. Las proteínas son los compuestos orgánicos más importantes de
los seres vivos, puesto que tienen acciones fundamentales en el organismo, como
las que se detallan a continuación.
-ESTRUCTURAL
La queratina es una proteína que
contiene azufre y está presente en las capas superficiales de la epidermis y en
estructuras derivadas como el pelo, las plumas, las uñas y los cuernos. Por
otra parte, el colágeno forma parte de fibras resistentes en los tejidos de
sostén (fibras colágenas).
-TRANSPORTE
La hemoglobina de los glóbulos
rojos lleva oxígeno desde los alvéolos pulmonares hacia todas las células del
organismo y retira el dióxido de carbono producto de los desechos celulares.
-DEFENSA
Los anticuerpos tienen una
estructura proteica, capaces de reaccionar ante diversas noxas en defensa del
organismo.
-REGULADORA
Las reacciones bioquímicas son
catalizadas por enzimas.
-HORMONAL
Diversas hormonas, de naturaleza
proteica, regulan las funciones vitales del organismo.
-CONTRÁCTIL
Las fibras musculares poseen
actina y miosina, proteínas que permiten la contracción y relajación muscular.
El genoma es toda la información
genética presente en el ADN del individuo. Las subdivisiones o partes del ADN
forman los genes, con lo cual cada gen es una secuencia de nucleótidos que
contiene la información para crear una determinada proteína. El genoma humano
contiene alrededor de 30000 genes. Toda la información encerrada en un gen se
utiliza para sintetizar los distintos tipos de ARN y todas las proteínas.
Dentro de cada gen hay una parte que se transcribe a ARN y otra parte que
determina en que lugar se expresa.
A partir del ADN se sintetiza ARN
por medio de la enzima ARN polimerasa, que copia una secuencia de nucleótidos
(genes) de una de las cadenas del ADN. El ARN es el encargado de controlar las
etapas intermedias en la formación de proteínas mediante el ARN mensajero, el
ARN de transferencia y el ARN ribosómico.
SÍNTESIS DE ARN (Transcripción)
La síntesis de ARN se produce partiendo de la
copia de un tramo de ADN. Es así como la información contenida en el ADN es
transferida al ARN. La transcripción se inicia cuando la enzima ARN polimerasa
se une a la parte de ADN (gen) que lleva el código para elaborar una
determinada proteína. De inmediato se separan las dos hileras de ADN y quedan
expuestas sus bases nitrogenadas. El desplazamiento de la ARN polimerasa
recorre la hilera expuesta de ADN insertando en dichas bases nitrogenadas los
nucleótidos libres de ARN que hay en el núcleo
La inserción entre bases siempre es citosina del ADN con guanina del ARN, y viceversa. Por otro lado, la timina del ADN se aparea con la adenina del ARN y la adenina del ADN hace lo propio con el uracilo del ARN. En la siguiente tabla se ejemplifican las uniones mencionadas.
Un ejemplo de dicho apareamiento es:
Secuencia de ADN: ...... A-G-T-T-T -C-A-C.......
Secuencia de ARN: ...... U-C-A-A-A-G-U-G.......
Transcripción de ARN
Luego que la ARN
polimerasa termina de copiar la cadena del ADN se libera la hilera de ARN,
mientras que las bases complementarias del ADN se cierran.
El ARN formado se denomina ARN mensajero (ARNm), quien lleva
la copia genética del núcleo al citoplasma con las instrucciones para
sintetizar una determinada proteína.
CÓDIGO GENÉTICO
Las cuatro bases nitrogenadas que posee el ácido
desoxirribonucleico (ADN) son la adenina, citosina, guanina y timina. Cada base
se une a un grupo fosfato y a una pentosa, la desoxirribosa, y se forma un
nucleótido. Cada nucleótido del ADN puede sufrir un sinfín de combinaciones
capaces de generar distintos ácidos nucleicos. Así como el alfabeto castellano
combina sus 29 letras para formar millares de palabras, los cuatro nucleótidos
presentes en el ADN permiten crear una gran variedad de ácidos nucleicos.
Se puede considerar al ADN como un lenguaje que le indica a
la célula como fabricar todas las proteínas necesarias para cumplir con las
funciones vitales. Ese lenguaje constituye el código genético, que tiene cuatro
letras (A-C-G-T) representantes de las cuatro bases nitrogenadas del ADN.
Mediante el código genético, la célula lee esas cuatro letras básicas, las
convierte en palabras de tres letras (triplete) y las interpreta para elaborar
las proteínas específicas. En síntesis, el código genético es el conjunto de
reglas de correspondencia entre las bases nitrogenadas de un ácido nucleico
(ADN o ARN) y los aminoácidos para la fabricación o síntesis de proteínas.
El ADN de una determinada bacteria, por ejemplo Clostridium
tetani, agente etiológico del tétanos, posee un código genético capaz de
generar otro Clostridium tetani cuando se reproduce. Lo mismo sucede con el ADN
de una persona, de un caballo, de un manzano, etc. Ahora bien, los cuatro
nucleótidos presentes en el ADN de los individuos nombrados son los mismos, es
decir, están formados por adenina, guanina, citosina y timina, unidos cada uno
a la desoxirribosa y a un grupo fosfato, aunque combinados en distintas secuencias.
Algo similar sucede con las páginas de un libro, que reproducen palabras
diferentes a pesar de utilizar las mismas letras del alfabeto.
Las palabras del código genético se denominan codones, cada
uno de los cuales está formado por tres letras (tres bases nitrogenadas) que
conforman un triplete. Cada codón indica que aminoácido es necesario para
fabricar una proteína. Por ejemplo, el codón CUA se lee leucina, el codón CCG
prolina y el codón UUC fenilalanina.
El código genético está formado
por 64 combinaciones de codones (tripletes) y sus correspondientes aminoácidos,
donde cada uno de ellos tiene sus propias palabras.
código genetico
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
(Traducción)
La síntesis de las proteínas se lleva a cabo en el
citoplasma de la célula, a diferencia de la transcripción del ARN que se
produce en el núcleo. El ARNm contiene un código que se utiliza como molde para
la síntesis de proteínas. Es decir, se traduce el lenguaje de la serie de bases
nitrogenadas del ARNm al lenguaje de la serie de aminoácidos de la proteína.
Este proceso denominado traducción se realiza en los ribosomas adosados en la
membrana del retículo endoplasmático granular o rugoso. El ribosoma está
formado por dos subunidades, una mayor y otra menor.
Los ribosomas utilizan el código genético para establecer la
secuencia de aminoácidos que ha sido codificada por el ARN mensajero. Los
aminoácidos que van a formar las proteínas están dispersos en el citoplasma
celular. Son acercados al ARN mensajero por el ARN de transferencia (ARNt). Uno
de los lados del ARNt transporta un triplete de bases llamado anticodón. En el
otro lado se une un aminoácido, proceso que demanda gasto de energía por
transformación de adenosin trifosfato (ATP) en adenosin monofosfato (AMP).
La síntesis o traducción de las proteínas se divide en tres
fases, llamadas de iniciación, de elongación y de terminación.
Fase de iniciación
La síntesis de proteínas comienza
en el momento en que el ARN mensajero se mueve por el ribosoma hasta el codón
AUG. Las subunidades ribosomales se unen.
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En ese preciso instante, el anticodón del ARN de
transferencia se une al codón AUG del ARNm transportando el aminoácido
metionina.
Fase de elongación
Llega un segundo ARNt llevando su respectivo aminoácido y se
acopla al siguiente codón del ARNm, para el ejemplo, al codón CCU. Hasta aquí
se ha formado un dipéptido, donde ambos aminoácidos permanecen unidos por un
enlace peptídico.
El primer ARNt que llegó al
ribosoma se retira del complemento ribosómico en busca de otros aminoácidos. El
tercer ARNt llega con otro aminoácido y se une al codón del ARNm, a AUC en el
ejemplo. El aminoácido se adhiere al dipéptido antes formado mediante otro
enlace peptídico.
El segundo ARNt se retira del
ribosoma. Un cuarto ARNt llega con su aminoácido hasta el ribosoma para
acoplarse con el codón UCA del ARNm. La secuencia se repite tantas veces como
aminoácidos tenga la futura proteína.
Fase de terminación
La etapa final de la síntesis de proteínas continúa hasta
que aparecen los llamados codones stop o de terminación, representados por UUA,
UAG y UGA. No existen anticodones complementarios para los codones stop. En
cambio, quienes sí reconocen a estos codones son unas proteínas llamadas
factores de terminación, que detienen la síntesis de proteínas.
La proteína formada se desprende del ribosoma y queda libre
en el citoplasma, lista para ser utilizada por la célula para cumplir una
determinada función.
Resumiendo, se puede establecer
que:
-La traducción es el proceso donde
las secuencias del ARN mensajero se convierten en una secuencia de aminoácidos.
-La molécula del ARN mensajero
puede tener hasta 10000 bases nitrogenadas.
-Un codón está formado por tres
bases nitrogenadas (triplete) que establece un aminoácido.
-El complemento entre codones y
aminoácidos constituye el código genético.
-El ARN de transferencia lleva el
aminoácido adecuado al ribosoma.
-En uno de los extremos del ARNt
hay tres bases nitrogenadas que se ubican en el anticodón, que es el
complemento del codón del ARNm.
-La unión aminoácido-ARN de
transferencia se realiza con gasto de energía, donde el ATP se transforma de
AMP.
-Cuando aparece codón de
terminación (codón stop) del ARNm se acoplan los factores de terminación y cesa
la síntesis de proteínas.
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