Biología Electivo
|
CÓDIGO GENÉTICO Y SÍNTESIS DE PROTEÍNAS TEMAS La traducción corresponde a la síntesis de proteínas y representa un proceso irreversible. El recuadro anterior se conoce como el dogma central de la biología molecular. En éste la transcripción es sinónimo de síntesis de ARN.
La información genética se organiza en el ADN en forma de 4 nucleótidos: A, G, C y T. La información que contiene el ADN para la formación de una proteína específica pasa al ARN a través del proceso de transcripción. A continuación se lee el ARN mensajero y se traduce ahora en otra clase de información, que son los aminoácidos que forman parte de una proteína. Si bien es cierto que el ARNm se organiza en base a 4 nucleótidos (A, U, C y G), su unidad funcional está formada por 3 nucleótidos: el triplete o codón, por ejemplo, AUU, CAG, CCA, etc. El número máximo de codones diferentes que se pueden formar son 64. El conjunto de estos 64 codones del ARNm conforma el código genético, el cual está encargado de codificar los 20 aminoácidos diferentes que existen en la naturaleza.
Este código genético es universal, ya que todos los organismos usan los mismos codones para determinar los aminoácidos. La única excepción está dada por las mitocondrias que presentan algunos codones diferentes al resto de los seres vivos. Por otra parte, 3 de los 64 codones se denominan sin sentido debido a que no determinan ningún aminoácido y su rol es el de señalar el término de la traducción (stop). Los 61 codones restantes se encargan de determinar los 20 aminoácidos diferentes, por lo que necesariamente deben existir sinónimos, por ejemplo, el aminoácido valina es determinado por los codones GUU, GUC, GUA y GUG. Esta propiedad algunos la han llamado ambigüedad o degeneración del código genético.
ARN de transferencia (ARNt) Constituye un grupo pequeño de ARN (entre 75 y 85 nucleótidos de longitud), que sirven como adaptadores moleculares durante la síntesis proteica. Los aminoácidos no pueden reconocer por sí solos los codones del ARNm. El ARNt posee un triplete de nucleótidos denominado anticodón, que establece puentes de hidrógeno con el codón del ARNm, simultáneamente puede unir al aminoácido correspondiente al codón que se leyó. Así, un aminoácido específico es llevado al ribosoma en respuesta al codón adecuado. Los ARN de transferencia tienen una estructura secundaria en hoja de trébol. Ésta se logra por regiones que no son complementarias y que tienen forma de asa o mango y otras regiones cortas que sí son complementarias. Los ARNt se unen a su aminoácido correspondiente en el citoplasma, proceso que requiere gasto de ATP.
ARN ribosomal (ARNr) y Ribosomas Los ribosomas son partículas esferoidales que contienen cantidades aproximadamente iguales de ARNr y proteína. Están en todas las células. Los ribosomas sirven como una especie de andamio para la interacción ordenada de las numerosas moléculas que intervienen en la síntesis proteica, principalmente ARNm y ARNt. Si son centrifugados, los ribosomas eucarióticos tienen un coeficiente de sedimentación de 80s, mientras que los procarióticos tienen un coeficiente de 70s. Esto indica una diferencia estructural entre ambos. El nucléolo es la verdadera fábrica donde se generan los ribosomas, ya que es el lugar donde se ensamblan los ARNr, fabricados en el núcleo con las proteínas ribosómicas provenientes del citoplasma.
La síntesis de proteínas se conoce también como traducción, dado que es la transferencia de información del lenguaje de los nucleótidos al de los aminoácidos. Ocurre en tres etapas:
Etapa de Iniciación El primer paso de la síntesis proteica es la unión de la subunidad ribosómica menor al sitio de unión del ribosoma en la molécula de ARNm. Este sitio contiene el codón AUG (codón de inicio), en el cual comienza la síntesis proteica.
Etapa de elongación 1. Entrada del segundo ARNt al sitio A, que se encuentra despejado para ser leído. Para ello, el ribosoma se desplaza a lo largo del ARNm.
2. Formación de un enlace peptídico y la consiguiente expulsión del ARNt que estaba ocupando el sitio P.
3. Translocación del ARNt (que ahora lleva la cadena peptídico en formación) desde el sitio aminoacídico (A) hacia el peptídico (P). Esto ocurre por el desplazamiento del ribosoma a lo largo del ARNm, permitiendo que el sitio A se encuentre despejado nuevamente.
4. A continuación se lee el siguiente codón que se encuentra en el sitio A para incorporar el siguiente aminoácido en la secuencia de la proteína.
A continuación se vuelve a formar un enlace peptídico entre el segundo y tercer aminoácido, se desprende el segundo ARNt y se trastoca el ribosoma para permitir la lectura del resto del ARNm. Etapa de terminación Finalmente, se llega a la terminación del proceso cuando se lee el codón UAA (codón sin sentido) que significa Fin (STOP). De esta manera se separa la proteína formada.
Durante la síntesis de proteína, cada molécula de ARNm es traducida simultáneamente por varios ribosomas, formando una estructura denominada polisoma o polirribosoma. Esto aumenta considerablemente la velocidad con que puede transcribirse un péptido largo.
Consideraciones generales Todas las reacciones químicas, tanto las endergónicas como las exergónicas, requieren de una cierta cantidad de energía para iniciarse. Esta energía se denomina energía de activación, la cual permite romper los enlaces de las moléculas que están reaccionando, para formar otros nuevos. La energía de activación se define como la energía mínima requerida por un sistema de partículas para que se produzca una reacción química. Cuando las reacciones químicas se reproducen en el laboratorio, la energía de activación se consigue, por ejemplo, mediante temperaturas altas. Por otro lado, la mayor parte de las reacciones celulares requiere de una energía de activación considerable, y debe realizarse a temperaturas moderadas y estables. La célula soluciona este problema, utilizando sustancias denominadas catalizadores.
a. Composición Las enzimas son grandes moléculas de proteínas, formadas por una o varias cadenas polipeptídicas. Las enzimas también pueden agregarse en complejos multienzimáticos. En algunas enzimas, la actividad catalítica depende exclusivamente de su estructura proteica. En otros casos, se necesitan de otras sustancias para que la enzima actúe. Estas sustancias pueden ser de dos tipos:
Las enzimas presentan las siguientes características:
b. Actividad enzimática
El primer paso en el desarrollo de la actividad enzimática es la unión de la enzima al reactante o sustrato. Las enzimas operan al formar complejos enzima sustrato. Las enzimas forman enlaces químicos transitorios con sus sustratos. Cuando se desdoblan estos complejos, se libera el producto y se regenera la enzima original: Enzima + Sustrato En toda enzima existe un área denominada sitio activo, la cual está formada por algunos aminoácidos especializados con un ordenamiento particular en el espacio. Éste es el lugar específico de unión al sustrato. Durante la reacción química, las moléculas de sustrato que ocupan estos sitios quedan más cerca unas de otras y reaccionan entre sí. Se han propuesto dos modelos para explicar la unión enzima-sustrato. Según el modelo llave-cerradura, podría pensarse en las enzimas como una especie de cerradura molecular en donde entran sólo llaves moleculares (Figura). Esta condición nos muestra el concepto de especificidad absoluta que poseen las enzimas, porque éstas actúan sobre una sola clase de sustrato. Otro modelo que explica la unión enzima sustrato es el modelo del encaje inducido, en el cual el sustrato induce un cambio en la forma la enzima, que es posible porque los sitios activos son flexibles. El cambio de forma produce el ajuste óptimo para la integración del sustrato con la enzima. Este modelo nos plantea otro tipo de especificidad, la relativa. Donde la enzima se podrá combinar con más de una clase de sustrato, pero que son semejantes desde el punto de vista estructural.
Factores que afectan la velocidad de la reacción Concentración de sustrato
Temperatura y pH
|
| CEPECH S.A. www.cepech.cl - Agustinas 1447 - Fono: 600 4635500 - Santiago - Chile |
No hay comentarios:
Publicar un comentario