En la entrega pasada
estudiamos el núcleo y con el los procesos de replicación y transcripción, por
lo que ahora terminaremos de ver el ultimo paso del procesamiento de la
información genética, La Traducción o Síntesis de Proteínas, por lo que para
ello estudiaremos al Ribosoma y al Retículo Endoplásmico Rugoso donde se lleva
a cabo dicho proceso.
Ribosomas
Los ribosomas son organelos no
membranosos compuestos por proteínas y ARNr cuya función es la síntesis de
proteínas. Los ribosomas se pueden encontrar libres en el citoplasma o adosados
al retículo endoplásmico rugoso (RER),
o como vimos en la entrega pasada adosados a la membrana nuclear. Cual fuese su
ubicación, su función es la misma, lo único que cambia es el destino de las proteínas
producidas. Las proteínas producidas por los ribosomas libres serán utilizadas
dentro de la misma célula, mientras las proteínas producidas por los ribosomas
del RER serán exportadas fuera de la célula.
Cada
ribosoma consta de una subunidad grande y de una subunidad pequeña. La subunidad
pequeña tiene un sitio de unión para ARNm, un sitio P (Peptidilo) para la
unión al ARNt, un sitio A (Aminoacilo) para la unión de ARNt aminoacilo, y un
sitio E (Exit) en el que el ARNt que produjo su aminoácido. Algunos ARNr
funcionan como ribozimas que catalizan la formación de uniones peptídicas.
Las
subunidades grandes y pequeñas son empaquetadas juntas en el nucleolo, pero en
el citoplasma están separadas hasta que inicia la traducción.
Retículo Endoplásmico Rugoso
(RER)
No podemos hablar de ribosomas
sin tampoco hablar del RER, el RER es un organelo conformado por sacos
aplanados denominados cisternas, separadas por un espacio citosólico al cual se
asocian los ribosomas. En el RER se sintetizan las proteínas que serán exportadas
fuera de la célula y también se realizan las primeras modificaciones postraduccionales
como la sulfatación y glucosilación.
Con tinciones como la
hematoxilina-eosina queda evidenciado por la tinción de grumos basófilos
cercanos al núcleo, un ejemplo claro de esto son los corpúsculos de Nissl de
las neuronas, células que por sus obvias funciones requieren una abundante
cantidad de RER. Por otra parte, al microscopio electrónico de transmisión se
ve como sacos aplanados con puntos en su superficie que son los ribosomas.
Corpusculos de Nissl en una neurona |
RER visto con microscopio electronico de transmisión |
Generalidades del Proceso de
Traducción
El Código Genético y Los
Codones
EI código genético es como un “diccionario”
que identifica la relación entre una secuencia de bases de nucleótidos y una
secuencia de aminoácidos. Cada palabra individual en el código está compuesta
por tres bases de nucleótidos. Estas “palabras genéticas” se denominan codones.
Los codones representan el lenguaje
del ARN mensajero (ARNm), que consta de adenina (A), guanina (G), citosina (G)
y uracilo (U). Las cuatro bases de nucleótidos se usan para
producir los codones de tres bases. Por consiguiente, existen 64 combinaciones distintas
de bases tomadas de tres en tres. El codón en el ribosoma se asocia a un ARNt
que lo asocia a un aminoácido. La secuencia AUG es un codón que codifica
al aminoácido metionina y que también al ser reconocido en el ribosoma por su
ARNt da inicio a la traducción, por otra parte, los codones UAG, UGA y UAA al
ser reconocidos por sus ARNt dan fin al proceso.
Codigo Génetico |
Algunas características del código
genético son:
· Especificidad: Es decir un codón especifico
siempre codificara el mismo aminoácido, ejemplo el codón UCU siempre codificara
al aminoácido serina
· Degeneración o Redundancia: Quiere decir que un
mismo aminoácido puede ser codificado por varios codones, ejemplo el aminoácido
serina puede ser codificado por los codones UCU, UCC, UCA, y UCG
Componentes Necesarios Para la
Traducción
· Aminoácidos: todos los aminoácidos necesarios
para formar la proteína deberán estar presentes al momento
· ARNt: se necesita al menos un tipo específico
para cada aminoácido, el cual tiene un sitio de unión al aminoácido al cual se
une por el grupo carboxilo al grupo hidroxilo del ARNt por un enlace éster, y un
anticodón, una secuencia de tres bases nitrogenadas complementarias al codón, el
cual especifica la inserción en la cadena peptídica en crecimiento del aminoácido
transportado por el ARNt
ARNt |
· Aminoacil ARNt Sintetasas: Enzimas que unen un
aminoácido a su ARNt correspondiente
·
ARNm
·
Ribosomas Ensamblados
Proceso de Traducción
Al igual que en la replicación
y la transcripción este tema es tocado más a fondo por la biología molecular y
a su vez existen diferencias en el proceso de eucariotas y procariotas, de los
cuales únicamente nos centraremos en los eucariotas ya que este es un blog
centrado en tejidos humanos. Si estas interesado en el proceso procariota
puedes checar cualquier libro o dedicado a la biología molecular o bioquímica.
Síntesis de Proteínas en
Ribosomas Libres
En la primer fase denominada
iniciación se ensambla el ribosoma, la subunidad grande se une a la caperuza,
con ayuda de proteínas de la familia elF-4, y avanza por el ARNm hasta hallar
el codón de inicio AUG. El reconocimiento del codón de inicio es facilitado por
elF-2. El ARNt iniciador entra en el sitio P de la subunidad pequeña el
cual lleva consigo al aminoácido metionina, el ARNt iniciador es reconocido por
elF-2. Después la subunidad grande se une a la pequeña y el ribosoma
queda ensamblado
En la siguiente fase
denominada Elongación se van añadiendo aminoácidos al extremo carboxilo de la
cadena en desarrollo, en el proceso el ribosoma se desplaza del extremo 5´ al
3´ hasta llegar al codón siguiente. Luego entra un ARNt aminoacil cuyo codón
esta en el sitio A, dicho proceso es facilitado por factores de elongación como
de elongación el EF-1α-GTP y el EF-1βγ, La peptidiltransferasa de
la subunidad grande cataliza un enlace peptídico entre los aminoácidos del
codón de inicio (que se encuentra en el sitio P) y el codón que le sigue (que
se encuentra en el sitio A), posteriormente el ARNt de inicio desaminado pasa
del Sitio P al Sitio E para luego salir del ribosoma, y el ARNt que se
encuentra en el sitio A se recorre al sitio P. Este paso continua hasta que al
sitio A arribe uno de los tres codones de terminación
En la ultima fase llamada
Terminación la proteína es liberada. Inicia cuando uno de los codones de
terminación llega al Sitio A, cuando esto pasa factores de liberación eRF1
se unen al sitio A, luego el ultimo ARNt que queda se mueve del sitio P al E y
el eRF3 ayuda a eRF1 a liberar el péptido del ribosoma
Resumen de la Transcripción |
Síntesis de Proteínas en Ribosomas
del RER
Las proteínas que deben salir
de la célula, insertarse en la membrana, mantenerse en el RER o simplemente
aislarse del citoplasma deben identificarse y suministrarse de forma
cotraduccional durante la síntesis en la cisterna del RER. El modo de
identificación reside en el ARNm situado justo después del codón de inicio que
codifica la secuencia de aminoácidos conocida como péptido señal
Con el mismo mecanismo de síntesis
de proteínas de los ribosomas libres, es sintetizado el péptido señal en los
mismos, el cual es reconocido por la partícula de reconocimiento de señal (SRP)
una proteína del citoplasma que al unirse al péptido señal y ocupar el sitio P
pone fin a la traducción, para luego poner al ribosoma con rumbo RER. En el RER
la proteína receptora de SRP se pone en contacto con SRP, y la proteína
receptora de ribosoma se pone en contacto con la subunidad grande del
ribosoma, con lo que este se fija a la superficie del RER. Después de esto los traslocadores
proteínicos forman un poro en la membrana del RER, luego el péptido señal
entra en contacto con las proteínas del poro e inicia su traslocación, para que
luego la SRP sea desalojada y devuelta al citoplasma y así libere al sitio P, con
lo que se reanuda la traducción con el mismo proceso descrito anteriormente,
solo que en está ocasión la proteína que se va formando es canalizada a la
cisterna del RER. La peptidasa de señal una enzima de la cara luminal
del RER, separa al péptido señal de la proteína y lo degrada, la síntesis de
proteínas continua normalmente hasta la terminación y el ribosoma regresa al
citoplasma, Las proteínas recién formadas se sulfatan, se pliegan y se
glucosilan y sufren modificaciones postraduccionales en las demás cisternas del
RER. Las proteínas modificadas salen del RER en vesículas de transporte
revestidas con COP II con rumbo al aparato de Golgi para sufrir
modificaciones postraduccionales.
Transcripción en el RER |
En resumen, el último paso del
procesamiento de la información genética se aloja en los ribosomas, ya sea libres
en el citoplasma o adosados al RER, para luego estas proteínas sean procesadas
en el aparato de Golgi a quien dedicaremos nuestra siguiente entrega.
Fuentes
Gartner, L., 2017. Texto De Histología Atlas A Color. 4th ed. Barcelona: Elsevier,
Harvey, R., Ferrier, D. and Palacios Martínez, R., 2011. Bioquímica. 5th ed. Philadelphia: Wolters Kluwer /Lippincot Williams & Wilkins.
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