7.4 ETAPAS DE LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS EN ORGANISMOS EUCARIÓTICOS.
El ARN o ácido ribonucleico complementa las funciones del ADN, ya que interpreta el mensaje hereditario y lo traduce en la formación de las proteínas que el organismo requiere.
Cada célula de un organismo elabora sus proteínas de acuerdo con la información que el ADN proporciona. No toda la información es leída al mismo tiempo. Esto se puede compara con lo que ocurre con una gran enciclopedia: sólo se abre en determinados capítulos y se copia de acuerdo con las necesidades. Lo mismo ocurre con la información contenida en el ADN y su utilización por la célula.
Al igual que el ADN, el ARN está formado por nucleótido, pero existen diferencias esenciales entre ambos tipos de moléculas.
El ARN más abundante en las células es el ribosomal (ARNr), porque forma los ribosomas, organelos donde se sintetizan las proteínas; se encuentra en un porcentaje de 85 a 90%. El ARN de transferencia (ARNt) representa del 5 al 7% del ARN total, mientras que el ARN mensajero (ARNm) representa del 3 al 5%.
Las funciones de interpretación del mensaje genético por el ARN tienen lugar en dos etapas:
Transcripción, durante la cual el ARN mensajero produce una copia de un segmento de ADN, correspondiente a un gen, y esto conduce a la elaboración de una proteína determinada.
Traducción, proceso que se lleva a cabo en los ribosomas, cuando se incorporan los aminoácidos en el orden preciso, de acuerdo con las "instrucciones" o información del ARN mensajero (Velázquez, 2007).
Esta se lleva a cabo con la intervención de la enzima ARN polimerasa; la cual tiene la función de colocar nucleótidos de ARN en el orden que corresponde al segmento de ADN que se está copiando.
El proceso muestra diferencias según se realice en células procariontes o eucariontes. En las procariontes existen tres etapas: iniciación, elongamiento o alargamiento y terminación o finalización. Mientras que en las eucariontes, además de las tres anteriores, se agrega una de maduración, en la que el ARN sufre modificaciones, como la eliminación de las secuencias correspondientes a intrones, las cuales no son necesarias en la etapa de síntesis de proteínas. Otra diferencia es que en procariontes el proceso de transcripción se lleva a cabo en el citoplasma, y en los eucariontes, dentro del núcleo.
Enseguida se explica cada una de las etapas:
Iniciación. La ARN polimerasa se une a una región determinada del ADN llamada promotor.
Elongación o alargamiento. En esta etapa, se abre la molécula de ADN en la zona donde se ha instalado la ARN polimerasa y empiezan a colocarse los nucleótidos complementarios a la secuencia del ADN. La formación del ARN va ocurriendo en dirección 5 3. Después que se han colocado unos treinta o cuarenta nucleótidos, se añade una base modificada en la zona del inicio del ARNm, de la cual se dice que es la "capucha" del ARNm, la cual le permitirá unirse más tarde al ribosoma.
Finalización o terminación. Cuando la enzima ARN polimerasa llega al mensaje de terminación de cadena, que es una determinada secuencia en el mensaje del ADN, concluye la formación de la molécula de ARN mensajero, y se agrega un segmento formado por doscientas unidades de adenina. Este segmento se conoce como cola de poli-A, y ayudará a prolongar la vida activa de la molécula de ARN mensajero.
Maduración. Se ha una molécula de pre-ARN mensajero. Lo único que falta es eliminar las secuencias sin sentido, los intrones, para que este quede totalmente terminado. Una enzima llamada ribozima se encarga de cortar las secuencias de intrones y otra enzima pega y empalma los segmentos que han quedado, lo cual da lugar finalmente al ARN maduro, que ya puede llevar a cabo la síntesis de proteínas.
Traducción
La síntesis de proteínas se conoce también como traducción, dado que es la transferencia de información de los nucleótidos al de los aminoácidos, por lo que es considerada la actividad sintética más compleja que ocurre en la célula. En tanto que otras macromoléculas de las células se elaboran por medio de reacciones enzimáticas relativamente directas, el ensamblado de una proteína requiere todos los diferentes RNAt con sus aminoácidos unidos, ribosomas, RNA mensajeros y algunas proteínas con varias funciones, cationes y GTP (Karp, 1998; Curtis y Barnes, 2001).
La complejidad no es sorprendente si consideramos que la síntesis de proteínas requiere la incorporación de cada uno de los diferentes 20 aminoácidos en la secuencia precisa dictada por un mensaje codificado escrito en un lenguaje que emplea distintos símbolos.
El proceso de traducción en las células eucariotas es similar en las células procariotas, la diferencia principal es que la traducción en células eucariotas implica numerosos factores proteínicos solubles (no ribosómicos) (Karp, 1998).
En este proceso de traducción intervienen los tres tipos de ARN: ribosomal, de transferencia y mensajero.
ARN ribosomal. Los ribosomas están constituidos por ARN ribosomal, y es en ellos donde se lleva a cabo el proceso de traducción, la síntesis de proteínas. Cada ribosoma está formado por dos subunidades, una menor que otra, que se ensamblan en el momento de inicio de la síntesis de proteínas.
ARN de transferencia. Tiene forma de trébol, y en algunos segmentos presenta una doble cadena. En una región de esta molécula se encuentra el anticodón, secuencia de tres bases complementarias con las del ARNm. En otra parte de la molécula, el ARN posee el espacio para unirse de manera específica con un aminoácido determinado. Existen por lo menos cincuenta ARNt diferentes, y cada uno de ellos posee un anticodón que se corresponde con un aminoácido determinado. Durante la síntesis de proteínas, los ARNt son acarreadores de aminoácidos.
ARN mensajero. Contiene la información que ha transcrito del ADN la cual se lee por tripletes, por secuencias de tres letras; a cada una de las cuales se le llama codón. Para cada codón hay un ARNt, con su respectivo anticodón, de modo que en la síntesis de proteínas cada aminoácido queda colocado de manera específica, de acuerdo con el mensaje genético del ARNm.
En los eucariontes, la síntesis de proteínas se lleva a cabo en tres etapas distintas: iniciación, elongación o alargamiento y terminación.
Iniciación
En eucariontes, la iniciación comienza cuando la subunidad ribosómica pequeña reconoce primero el extremo 5´ del mensaje que precede al casquete de metilguanosina, y luego se desplaza a lo largo del RNAm hasta alcanzar una secuencia de nucleótidos (típicamente 5´-CCACCAUG-3´) que contiene el tripleto AUG en un contexto en el cual se le puede reconocer como codón inicial (Karp, 1998; Curtis y Barnes, 2001).
A continuación, el primer ARNt iniciador se coloca en su lugar y se aparea con el codón iniciador del ARNm. Este codón iniciador que habitualmente es (5´)-AUG-(3´), se aparea en forma antiparalela con el anticodón del ARNt (3´)-UAG-(5´). El ARNt iniciador entrante, que se une al codón AUG, lleva una forma modificada del aminoácido metionina, N-formilmetionina o fMet. Esta fMet será el primer aminoácido de la cadena polipeptídica recién sintetizada que es rápidamente removido.
El ARNt iniciador está ubicado en el sitio P de la subunidad mayor, uno de los dos sitios de unión para las moléculas de ARNt. Luego, se liberan estos factores de iniciación y la subunidad ribosómica mayor se une a la subunidad menor. La energía para este paso la suministra la hidrólisis del trifosfato de guanosina (Curtis y Barnes, 2001).
Una vez que el ribosoma completo se ha ensamblado en el codón de inciación, comienza la etapa de elongación o alargamiento. Durante esta etapa, elsitio A de un ribosoma será ocupado transitoriamente por sucesivos aminoacil.ARNt.Los aminoacil-ARNt que ocupen el sitio A serán aquellos cuyo anticodón sea complementario al codón que queda expuesto en ese sitio. La entrada del aminoacil-ARNt al sitio A del ribosoma requiere su unión previa con una proteína llamada factor de elongación, que en su forma activa será unida al GTP. Al aparearse el ARNt con el ARNm, se dispara la hidrólisis del GTP por parte del factor de elongación que luego se disocia, permitiendo que el aminoacil-ARNt permanezca unido por un corto período al ARNm.
Cuando los sitios A como P están ocupados, una enzima, la peptidil transferasa, que es parte de la subunidad mayor del ribosoma, cataliza la formación de un enlace peptídico entre los dos aminoácidos, acoplando el primero (fMet) al segundo. El primer ARNt, entonces se libera. El ribosoma se mueve un codón a lo largo de la cadena de ARNm; en consecuencia, el segundo ARNt, al cual ahora se encuentran acoplados la fMet y segundo aminoácido, se transfiere de la posición A a la posición P. Un tercer aminoacil-ARNt se ubica en la ahora vacante posición A, apareado al tercer codón del ARnm, y se repite el paso. La posición P acepta al ARNt que carga con la cadena polipeptídica creciente; la posición A acepta al ARNt que porta el nuevo aminoácido que será añadido a la cadena.
A medida que el ribosoma se mueve a lo largo de la cadena del ARNm, la porción iniciadora de la molécula de ARNm es liberada y otro ribosoma puede formar con ella un complejo de iniciación. Un grupo de ribosomas que leen la misma molécula de ARNm se conoce como polisoma .
Cuando el mensaje llega a un codón de terminación, ya no hay ningún ARNt que tenga su anticodón, de manera que ya no se agrega otro aminoácido a la cadena. Se libera el polipéptido formado, la proteína. Se separan las dos subunidades del ribosoma y el ARNm es liberad.
BIBLIOGRAFIA:
www.monografias.com › Biologia
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