La célula de cualquier organismo es una gran fábrica para la producción de productos químicos. Aquí tienen lugar reacciones en la biosíntesis de lípidos, ácidos nucleicos, carbohidratos y, por supuesto, proteínas. Las proteínas juegan un papel enorme en la vida de la célula, ya que realizan muchas funciones: enzimáticas, de señalización, estructurales, protectoras y otras.
Biosíntesis de proteínas: descripción del proceso
La construcción de moléculas de proteína es un proceso complejo de múltiples etapas que ocurre bajo la acción de un gran número de enzimas y en presencia de ciertas estructuras.
La síntesis de cualquier proteína comienza en el núcleo. La información sobre la estructura de la molécula se registra en el ADN de la célula, de donde se lee. Casi todos los genes de un organismo codifican una molécula de proteína única.
¿Cuál es el papel del citoplasma en la biosíntesis de proteínas? El hecho es que el citoplasma de la célula es un "grupo" de monómeros de sustancias complejas, así como estructuras que son responsables del proceso de síntesis de proteínas. Además, el ambiente interno de la célula tiene una acidez constante ycontenido de iones, que juega un papel importante en las reacciones bioquímicas.
La biosíntesis de proteínas tiene lugar en dos etapas: transcripción y traducción.
Transcripción
Esta etapa comienza en el núcleo de la célula. Aquí, el papel principal lo desempeñan ácidos nucleicos como el ADN y el ARN (ácidos desoxi y ribonucleicos). En eucariotas, la unidad de transcripción es el transcriptón, mientras que en procariotas, esta organización del ADN se denomina operón. La diferencia entre la transcripción en procariotas y eucariotas es que un operón es una sección de una molécula de ADN que codifica varias moléculas de proteína, cuando el transcrito transporta información sobre un solo gen de proteína.
La tarea principal de la célula en la etapa de transcripción es la síntesis de ARN mensajero (ARNm) en la plantilla de ADN. Para hacer esto, una enzima como la ARN polimerasa ingresa al núcleo. Está involucrado en la síntesis de una nueva molécula de ARNm, que es complementaria al sitio del ácido desoxirribonucleico.
Para que las reacciones de transcripción sean exitosas, es necesaria la presencia de factores de transcripción, que también se abrevian como TF-1, TF-2, TF-3. Estas complejas estructuras proteicas intervienen en la conexión de la ARN polimerasa con el promotor de la molécula de ADN.
La síntesis de ARNm continúa hasta que la polimerasa alcanza la región final del transcriptón, que se denomina terminador.
El operador, como otra área funcional del transcriptón, se encarga de inhibir la transcripción o, por el contrario, de acelerar el trabajo de la ARN polimerasa. Responsable deregulación del trabajo de las enzimas de transcripción inhibidores de proteínas especiales o activadores de proteínas, respectivamente.
Emisión
Después de sintetizar el ARNm en el núcleo celular, ingresa al citoplasma. Para responder a la pregunta sobre el papel del citoplasma en la biosíntesis de proteínas, vale la pena analizar con más detalle el destino posterior de la molécula de ácido nucleico en la etapa de traducción.
La traducción ocurre en tres etapas: iniciación, elongación y terminación.
Primero, el ARNm debe unirse a los ribosomas. Los ribosomas son pequeñas estructuras no membranosas de la célula, que constan de dos subunidades: pequeña y grande. Primero, el ácido ribonucleico se une a la subunidad pequeña y luego la subunidad grande cierra todo el complejo de traducción para que el ARNm esté dentro del ribosoma. En realidad, este es el final de la etapa de iniciación.
¿Cuál es el papel del citoplasma en la biosíntesis de proteínas? En primer lugar, es una fuente de aminoácidos, los principales monómeros de cualquier proteína. En la etapa de elongación, se produce una acumulación gradual de la cadena polipeptídica, comenzando con el codón de inicio metionina, al que se unen los aminoácidos restantes. El codón en este caso es un triplete de nucleótidos de ARNm que codifica un aminoácido.
En esta etapa, otro tipo de ácido ribonucleico está conectado al trabajo: ARN de transferencia o ARNt. Son responsables de entregar aminoácidos al complejo ARNm-ribosoma al formar un complejo aminoacil-ARNt. El reconocimiento de tRNA ocurre a través de complementariosinteracciones del anticodón de esta molécula con el codón del ARNm. Por lo tanto, el aminoácido se entrega al ribosoma y se une a la cadena polipeptídica sintetizada.
La terminación del proceso de traducción se produce cuando el ARNm llega a las secciones del codón de parada. Estos codones transportan información sobre el final de la síntesis de péptidos, después de lo cual se destruye el complejo ribosoma-ARN y la estructura primaria de la nueva proteína ingresa al citoplasma para posteriores transformaciones químicas.
Los factores especiales de iniciación de proteínas IF y los factores de elongación EF están involucrados en el proceso de traducción. Son de varios tipos, y su tarea es asegurar la correcta conexión del ARN con las subunidades del ribosoma, así como en la síntesis de la propia cadena polipeptídica en la etapa de elongación.
Cuál es el papel del citoplasma en la biosíntesis de proteínas: brevemente sobre los principales componentes de la biosíntesis
Después de que el ARNm sale del núcleo hacia el entorno interno de la célula, la molécula debe formar un complejo de traducción estable. ¿Qué componentes del citoplasma deben estar presentes en la etapa de traducción?
1. Ribosomas.
2. Aminoácidos.
3. ARNt.
Aminoácidos - monómeros de proteínas
Para la síntesis de una cadena proteica, la presencia en el citoplasma de los componentes estructurales de la molécula peptídica - aminoácidos. Estas sustancias de bajo peso molecular tienen en su composición un grupo amino NH2 y un residuo ácido COOH. Otro componente de la molécula, el radical, es el sello distintivo de cada aminoácido individual. ¿Cuál es el papel del citoplasma enbiosíntesis de proteínas?
AA se encuentran en soluciones en forma de zwitteriones, que son las mismas moléculas que donan o aceptan protones de hidrógeno. Así, el grupo amino de los aminoácidos se convierte en NH3+ y el grupo carbonilo en COO-.
En total, hay 200 AA en la naturaleza, de los cuales solo 20 son formadores de proteínas. Entre ellos, hay un grupo de aminoácidos esenciales que no se sintetizan en el cuerpo humano y entran a la célula solo con los alimentos ingeridos, y aminoácidos no esenciales que el cuerpo forma por sí mismo.
Todos los AA están codificados por algún codón que corresponde a tres nucleótidos de ARNm, y un aminoácido a menudo puede estar codificado por varias de estas secuencias a la vez. El codón de metionina en pro y eucariotas es el de partida, porque comienza la biosíntesis de la cadena peptídica. Los codones de terminación incluyen secuencias de nucleótidos UAA, UGA y UAG.
¿Qué son los ribosomas?
¿Cómo son los ribosomas responsables de la biosíntesis de proteínas en la célula y cuál es el papel de estas estructuras? En primer lugar, estas son formaciones sin membrana, que constan de dos subunidades: grandes y pequeñas. La función de estas subunidades es mantener la molécula de ARNm entre ellas.
Hay sitios en los ribosomas donde entran los codones de ARNm. En total, dos trillizos de este tipo pueden caber entre la subunidad pequeña y la grande.
Varios ribosomas pueden agregarse en un gran polisoma, por lo que la tasa de síntesis de la cadena peptídica aumenta y el resultado puede obtenerse inmediatamentevarias copias de la proteína. Este es el papel del citoplasma en la biosíntesis de proteínas.
Tipos de ARN
Los ácidos ribonucleicos juegan un papel importante en todas las etapas de la transcripción. Hay tres grandes grupos de ARN: de transporte, ribosómico e informativo.
Los ARNm participan en la transferencia de información sobre la composición de la cadena peptídica. Los ARNt son mediadores en la transferencia de aminoácidos a los ribosomas, lo que se logra mediante la formación de un complejo aminoacil-ARNt. La unión de un aminoácido ocurre solo con la interacción complementaria del anticodón del ARN de transferencia con el codón del ARN mensajero.
rRNA están involucrados en la formación de ribosomas. Sus secuencias son una de las razones por las que el ARNm se mantiene entre las subunidades pequeña y grande. Los ARN ribosómicos se producen en los nucléolos.
Significado de las proteínas
La biosíntesis de proteínas y su importancia para la célula son colosales: la mayoría de las enzimas del cuerpo son de naturaleza peptídica, gracias a las proteínas, las sustancias son transportadas a través de las membranas celulares.
Las proteínas también realizan una función estructural cuando forman parte de músculos, nervios y otros tejidos. La función de señalización es transmitir información sobre los procesos que ocurren, por ejemplo, cuando la luz incide sobre la retina. Las proteínas protectoras, las inmunoglobulinas, son la base del sistema inmunitario humano.
