¿Qué son las proteínas?
Proteína: molécula grande y compleja que desempeña varias funciones críticas en el organismo.
Las proteínas incluyen enzimas como la ADN polimerasa utilizada en la replicación del ADN, hormonas como la oxitocina segregada durante el parto, y también anticuerpos sintetizados durante una respuesta inmunitaria.
Todas las células contienen proteínas, lo que las convierte en macromoléculas muy importantes y esenciales en todos los organismos. Las proteínas se encuentran incluso en los virus, ¡que no se consideran células vivas!
La síntesis de proteínas es un proceso inteligente que consta de dos pasos principales: la transcripción y la traducción.
Latranscripción es la transferencia de una secuencia de bases de ADN a ARN .
La traducción es la "lectura" de este material genético de ARN.
En cada paso intervienen diferentes orgánulos, moléculas y enzimas, pero no te preocupes: lo desglosaremos para que veas qué componentes son importantes.
El proceso de síntesis de proteínas comienza con el ADN que se encuentra en el núcleo. El ADN contiene el código genético en forma de secuencia de bases, que almacena toda la información necesaria para fabricar proteínas.
Los genes codifican proteínas o productos polipeptídicos.
¿Cuáles son los pasos de la transcripción en la síntesis de proteínas?
La transcripción es el primer paso de la síntesis de proteínas, y ocurre dentro del núcleo, donde se almacena nuestro ADN. Describe la etapa en la que fabricamos ARN pre-mensajero (ARNpre-m), que es una hebra corta de ARN complementaria a un gen que se encuentra en nuestro ADN. El término "complementario" describe que la cadena tiene una secuencia opuesta a la del ADN (es decir, si la secuencia del ADN es ATTGAC, la secuencia complementaria del ARN sería UAACUG).
El emparejamiento de bases complementarias se produce entre una base nitrogenada pirimidínica y una purínica. Esto significa que en el ADN, la adenina se empareja con la timina, mientras que la citosina lo hace con la guanina. En el ARN, la adenina se empareja con el uracilo y la citosina con la guanina.
El ARNpre-m se aplica a las células eucariotas, ya que éstas contienen tanto intrones (regiones no codificantes del ADN) como exones (regiones codificantes). Las células procariotas producen ARNm directamente, ya que no contienen intrones.
Por lo que saben los científicos, sólo alrededor del 1% de nuestro genoma codifica proteínas y el resto no. Los exones son secuencias de ADN que codifican estas proteínas, mientras que el resto se consideran intrones, ya que no codifican proteínas. Algunos libros de texto se refieren a los intrones como ADN "basura", pero esto no es del todo cierto. Algunos intrones desempeñan papeles muy importantes en la regulación de la expresión génica.
Pero, ¿por qué necesitamos fabricar otro polinucleótido cuando ya tenemos ADN? Sencillamente, ¡el ADN es una molécula demasiado grande! Los poros nucleares median lo que entra y sale del núcleo, y el ADN es demasiado grande para atravesarlos y llegar a los ribosomas, que es el siguiente lugar para la síntesis de proteínas. Por eso se fabrica en su lugar ARNm, que es lo bastante pequeño para salir al citoplasma.
Lee y comprende primero estos puntos importantes antes de leer los pasos de la transcripción. Será más fácil de entender.
- La cadena con sentido, también conocida como cadena codificante, es la cadena de ADN que contiene el código de la proteína. Va de 5' a 3'.
- La cadena antisentido, también conocida como cadena molde, es la cadena de ADN que no contiene el código de la proteína y es simplemente complementaria de la cadena sentido. Va de 3 'a 5'.
Puede que algunos de estos pasos te parezcan muy similares a la replicación del ADN, pero no los confundas.
- El ADN que contiene tu gen se desenrolla, lo que significa que se rompen los enlaces de hidrógeno entre las cadenas de ADN. Esto lo cataliza la ADN helicasa.
- Los nucleótidos de ARN libres del núcleo se emparejan con sus nucleótidos complementarios de la cadena molde, catalizados por la ARN polimerasa. Esta enzima forma enlaces fosfodiéster entre nucleótidos adyacentes (este enlace se forma entre el grupo fosfato de un nucleótido y el grupo OH del carbono 3' de otro nucleótido). Esto significa que la cadena de ARNpre-m que se sintetiza contiene la misma secuencia que la cadena de sentido.
- El pre-ARNm se desprende cuando la ARN polimerasa alcanza un codón de parada.
Fig. 1 - Una mirada detallada a la transcripción del ARN
Enzimas implicadas en la transcripción
La ADN helicasa es la enzima responsable del primer paso de desenrollado y desenrollado. Esta enzima cataliza la ruptura de los enlaces de hidrógeno que se encuentran entre los pares de bases complementarias y permite que la cadena molde quede expuesta para la siguiente enzima, la ARN polimerasa.
La ARN polimerasa se desplaza a lo largo de la cadena y cataliza la formación de enlaces fosfodiéster entre nucleótidos de ARN adyacentes. La adenina se empareja con el uracilo, mientras que la citosina lo hace con la guanina.
Recuerda: en el ARN, la adenina se empareja con el uracilo. En el ADN, la adenina se empareja con la timina.
¿Qué es el empalme del ARNm?
Las células eucariotas contienen intrones y exones. Pero sólo necesitamos los exones, ya que son las regiones codificantes. El empalme del ARNm describe el proceso de eliminar los intrones, de modo que tengamos una cadena de ARNm que sólo contenga exones. Unas enzimas especializadas llamadas espliceosomas catalizan este proceso.
Fig. 2 - Empalme del ARNm
Una vez completado el empalme, el ARNm puede difundirse fuera del poro nuclear y hacia el ribosoma para su traducción.
¿Cuáles son los pasos de la traducción en la síntesis de proteínas?
Los ribosomas son orgánulos responsables de la traducción del ARNm, término que describe la "lectura" del código genético. Estos orgánulos, que están formados por ARN ribosómico y proteínas, mantienen el ARNm en su lugar durante todo este paso. La "lectura" del ARNm comienza cuando se detecta el codón de inicio, AUG.
En primer lugar, necesitaremos conocer el ARN de transferencia (ARNt). Estos polinucleótidos con forma de trébol contienen dos características importantes:
- Un anticodón, que se unirá a su codón complementario en el ARNm.
- Un sitio de unión para un aminoácido.
Los ribosomas pueden albergar un máximo de dos moléculas de ARNt a la vez. Piensa que los ARNt son los vehículos que transportan los aminoácidos correctos a los ribosomas.
A continuación se indican los pasos de la traducción:
- El ARNm se une a la subunidad pequeña de un ribosoma en el codón de inicio, AUG.
- Un ARNt con un anticodón complementario, UAC, se une al codón del ARNm, llevando consigo el aminoácido correspondiente, la metionina.
- Se une otro ARNt con un anticodón complementario para el siguiente codón del ARNm. Esto permite que los dos aminoácidos se acerquen.
- La enzima peptidil transferasa cataliza la formación de un enlace peptídico entre estos dos aminoácidos. Para ello se utiliza ATP.
- El ribosoma se desplaza a lo largo del ARNm y libera el primer ARNt unido.
- Este proceso se repite hasta que se alcanza un codón de parada. En este punto, el polipéptido estará completo.
Fig. 3 - Traducción del ARNm por los ribosomas
La traducción es un proceso muy rápido porque hasta 50 ribosomas pueden unirse detrás del primero para que se fabrique simultáneamente el mismo polipéptido.
Enzimas implicadas en la traducción
En la traducción interviene una enzima principal, la peptidil transferasa, que es un componente del propio ribosoma. Esta importante enzima utiliza ATP para formar un enlace peptídico entre aminoácidos adyacentes. Esto ayuda a formar la cadena polipeptídica.
¿Qué ocurre después de la traducción?
Ahora tienes una cadena polipeptídica completa. Pero aún no hemos terminado. Aunque estas cadenas pueden ser funcionales por sí mismas, la mayoría se someten a otros pasos para convertirse en proteínas funcionales. Esto incluye el plegamiento de los polipéptidos en estructuras secundarias y terciarias y modificaciones del cuerpo de Golgi.
Síntesis de proteínas - Puntos clave
- La transcripción describe la síntesis de ARNpre-m a partir de la cadena molde de ADN. Éste se somete al empalme del ARNm (en eucariotas) para producir una molécula de ARNm formada por exones.
- Las enzimas ADN helicasa y ARN polimerasa son los principales impulsores de la transcripción.
- La traducción es el proceso mediante el cual los ribosomas "leen" el ARNm, utilizando el ARNt. Aquí se fabrica la cadena polipeptídica.
- El principal motor enzimático de la traducción es la peptidil transferasa.
- La cadena polipeptídica puede sufrir otras modificaciones, como el plegamiento y las adiciones del cuerpo de Golgi.
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