Definición de ribosoma
El biólogo celular George Emil Palade observó por primera vez los ribosomas dentro de una célula utilizando un microscopio electrónico en la década de 1950. Los describió como "pequeños componentes particulados del citoplasma". Unos años más tarde, se propuso el término ribosoma durante un simposio y posteriormente fue ampliamente aceptado por la comunidad científica. La palabra procede de "ribo" = ácido ribonucleico (ARN), y de la palabra latina "soma" = cuerpo, que significa cuerpo de ácido ribonucleico. Este nombre hace referencia a la composición de los ribosomas, que están formados por ARN ribosómico y proteínas.
Un ribosoma es una estructura celular no delimitada por una membrana, compuesta por ARN ribosómico y proteínas, y
La función del ribosoma en la síntesis de proteínas es tan crítica para todas las actividades celulares que se han concedido dos premios Nobel a equipos de investigación que estudian el ribosoma.
El premio Nobel de Fisiología o Medicina se concedió en 1974 a Albert Claude, Christian de Duve y George E. Palade "por sus descubrimientos relativos a la organización estructural y funcional de la célula". El reconocimiento al trabajo de Palade incluyó el descubrimiento y la descripción de la estructura y la función de los ribosomas. En 2009 se concedió el premio Nobel de Química por la descripción detallada de la estructura del ribosoma y su función a nivel atómico a Venkatraman Ramakrishnan, Thomas Steitz y Ada Yonath. El comunicado de prensa afirmaba: "El Premio Nobel de Química de 2009 recompensa los estudios sobre uno de los procesos fundamentales de la vida: la traducción de la información del ADN a la vida por parte del ribosoma. Los ribosomas producen proteínas, que a su vez controlan la química en todos los organismos vivos. Como los ribosomas son cruciales para la vida, también son un objetivo importante para los nuevos antibióticos".
Estructura de los ribosomas
Los ribosomas constan de dos subunidades (Fig. 1), una grande y otra pequeña, y ambas están formadas por ARN ribosómico (ARNr) y proteínas. Estas moléculas de ARNr son sintetizadas por el nucléolo dentro del núcleo y combinadas con proteínas. Las subunidades ensambladas salen del núcleo hacia el citoplasma. Al microscopio, los ribosomas parecen pequeños puntos que pueden encontrarse libres en el citoplasma, así como unidos a la membrana continua de la envoltura nuclear externa y al retículo endoplásmico (Fig. 2).
Diagrama del ribosoma
El siguiente diagrama representa un ribosoma con sus dos subunidades mientras traduce una molécula de ARN mensajero (este proceso se explica en la siguiente sección).
Función de los ribosomas
¿Cómo saben los ribosomas cómo sintetizar una proteína específica? Recuerda que el núcleo transcribía previamente la información de los genes en moléculas de ARN mensajero -ARNm- (el primer paso en la expresión génica). Estas moléculas acabaron saliendo del núcleo y ahora se encuentran en el citoplasma, donde también encontramos los ribosomas. En un ribosoma, la subunidad grande se encuentra encima de la pequeña, y en el espacio que hay entre ambas pasa la secuencia de ARNm para ser descodificada.
La subunidad pequeña del ribosoma "lee" la secuencia del ARNm, y la subunidad grande sintetiza la cadena polipeptídica correspondiente enlazando aminoácidos. Esto corresponde al segundo paso de la expresión génica, la traducción de ARNm a proteína. Los aminoácidos necesarios para la síntesis del polipéptido son llevados desde el citosol al ribosoma por otro tipo de molécula de ARN, denominada apropiadamente ARN de transferencia (ARNt).
Los ribosomas libres en el citosol o unidos a una membrana tienen la misma estructura y pueden intercambiar su ubicación. Las proteínas producidas por los ribosomas libres suelen utilizarse dentro del citosol (como las enzimas para la descomposición de azúcares) o se destinan a las membranas de mitocondrias y cloroplastos o se importan al núcleo. Los ribosomas ligados generalmente sintetizan proteínas que se incorporarán a una membrana (del sistema endomembranoso) o que saldrán de la célula como proteínas secretoras.
El sistema endomembranoso es un compuesto dinámico de orgánulos y membranas que compartimentan el interior de una célula eucariota y trabajan juntos para realizar los procesos celulares. Incluye la envoltura nuclear externa, el retículo endoplásmico, el aparato de Golgi, la membrana plasmática, las vacuolas y las vesículas.
Las células que producen continuamente muchas proteínas pueden tener millones de ribosomas y un nucléolo prominente. Una célula también puede cambiar el número de ribosomas para lograr sus funciones metabólicas si es necesario. El páncreas segrega grandes cantidades de enzimas digestivas, por lo que las células pancreáticas tienen abundantes ribosomas. Los glóbulos rojos también son ricos en ribosomas cuando son inmaduros, ya que necesitan sintetizar hemoglobina (la proteína que se une al oxígeno).
Curiosamente, podemos encontrar ribosomas en otras partes de una célula eucariota, además del citoplasma y el retículo endoplásmico rugoso. Las mitocondrias y los cloroplastos (orgánulos que transforman la energía para uso celular) tienen su propio ADN y ribosomas. Lo más probable es que ambos orgánulos evolucionaran a partir de bacterias ancestrales que fueron engullidas por los antepasados de los eucariotas mediante un proceso denominado endosimbiosis. Por tanto, como bacterias anteriores de vida libre, las mitocondrias y los cloroplastos tenían su propio ADN bacteriano y ribosomas.
¿Cuál sería una analogía de los ribosomas?
A menudo se hace referencia a los ribosomas como las "fábricas celulares" debido a su función de construcción de proteínas. Dado que hay tantos ribosomas (¡hasta millones!) dentro de una célula, puedes pensar en ellos como en los trabajadores, o máquinas, que realmente realizan el trabajo de montaje en la fábrica. Obtienen copias o planos (ARNm) de las instrucciones de montaje (ADN) de su jefe (núcleo). No fabrican por sí mismos los componentes proteínicos (aminoácidos), éstos se encuentran en el citosol. Por tanto, los ribosomas sólo unen los aminoácidos de una cadena polipeptídica según el plano.
¿Por qué son importantes los ribosomas?
La síntesis de proteínas es esencial para la actividad celular, funcionan como diversas moléculas vitales, como enzimas, hormonas, anticuerpos, pigmentos, componentes estructurales y receptores de superficie. Esta función esencial se evidencia por el hecho de que todas las células, procariotas y eucariotas, tienen ribosomas. Aunque los ribosomas bacterianos, arqueales y eucariotas difieren en el tamaño de las subunidades (los ribosomas procariotas son más pequeños que los eucariotas) y en las secuencias específicas de ARNr, todos están compuestos por secuencias similares de ARNr, tienen la misma estructura básica con dos subunidades donde la pequeña descodifica el ARNm y la grande une los aminoácidos. Así pues, parece que los ribosomas evolucionaron al principio de la historia de la vida, lo que también refleja la ascendencia común de todos los organismos.
Ribosomas - Puntos clave
- Todas las células, procariotas y eucariotas, tienen ribosomas para la síntesis de proteínas.
- Los ribosomas sintetizan proteínas mediante la traducción de la información codificada en secuencias de ARNm a una cadena polipeptídica.
- Las subunidades ribosómicas se ensamblan en el nucléolo a partir de ARN ribosómico (transcrito por el nucléolo) y proteínas (sintetizadas en el citoplasma).
- Los ribosomas pueden estar libres en el citosol o unidos a una membrana, tienen la misma estructura y pueden intercambiar su ubicación.
- Las proteínas producidas por los ribosomas libres suelen utilizarse dentro del citosol, destinarse a las membranas de las mitocondrias y los cloroplastos, o importarse al núcleo.
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