La biología molecular se ocupa del estudio de la estructura y las funciones de las moléculas de las sustancias orgánicas que forman las células vivas de las plantas, los animales y los seres humanos. Un lugar especial entre ellos se le da a un grupo de compuestos llamados ácidos nucleicos (nucleares).
Hay dos tipos: ácido desoxirribonucleico (ADN) y ácido ribonucleico. Este último tiene varias modificaciones: i-RNA, t-RNA y r-RNA, que difieren en sus funciones y ubicación en la célula. Este artículo está dedicado al estudio de las siguientes cuestiones: dónde se sintetiza el ARNr en las células procariotas y eucariotas, cuál es su estructura y significado.
Antecedentes históricos
La primera mención científica del ácido ribosómico se encuentra en los estudios de R. Weinberg y S. Penman en los años 60 del siglo XX, quienes describieron moléculas polinucleótidas cortas relacionadas con los ácidos ribonucleicos, pero que diferían en estructura espacial y coeficiente de sedimentación de ARN de información y transporte. Muy a menudo, sus moléculasSe encuentra en el nucléolo, así como en los orgánulos celulares, ribosomas responsables de la síntesis de proteínas celulares. Fueron llamados ribosómicos (ácidos ribonucleicos ribosómicos).
Característica del ARN
El ácido ribonucleico, como el ADN, es un polímero, cuyos monómeros son nucleótidos de 4 tipos: adenina, guanina, uracilo y citidina, conectados por enlaces fosfodiéster en largas moléculas monocatenarias, retorcidas en forma de espiral o que tienen conformaciones más complejas. También hay ácidos ribonucleicos ribosómicos de doble cadena que se encuentran en virus que contienen ARN y duplican las funciones del ADN: la preservación y transmisión de rasgos hereditarios.
Tres tipos de ácidos son los más comunes en la célula, estos son: matriz, o informativo, ARN, ácido ribonucleico ribosómico de transporte, al que se unen los aminoácidos, así como ácido ribosómico, ubicado en el nucléolo y la célula citoplasma.
El ARN ribosomal constituye aproximadamente el 80 % de la cantidad total de ácidos ribonucleicos en la célula y el 60 % de la masa del ribosoma, un organoide que sintetiza la proteína celular. Todas las especies anteriores se sintetizan (transcriben) en ciertas secciones de ADN, llamadas genes de ARN. En el proceso de síntesis, están involucradas moléculas de una enzima especial, la ARN polimerasa. El lugar de la célula donde se sintetiza el ARNr es el nucléolo, ubicado en el carioplasma.núcleos.
Nucléolo, su papel en la síntesis
En la vida de una célula, llamado ciclo celular, hay un período entre sus divisiones: la interfase. En este momento, los cuerpos densos de una estructura granular, llamados nucléolos, son claramente visibles en el núcleo de la célula, que son un componente indispensable de las células vegetales y animales.
En biología molecular, se ha establecido que los nucléolos son los orgánulos donde se sintetiza el ARNr. La investigación adicional de los citólogos condujo al descubrimiento de secciones de ADN celular, en las que se encontraron los genes responsables de la estructura y síntesis de los ácidos ribosómicos. Fueron llamados organizadores nucleolares.
Organizador nuclear
Hasta los años 60 del siglo XX, existía la opinión en biología de que el organizador nucleolar, ubicado en el sitio de la constricción secundaria en los pares de cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22, tiene la forma de un solo sitio. Los científicos involucrados en el estudio del daño cromosómico, llamado aberraciones, han encontrado que en el momento de la ruptura del cromosoma en el sitio de la constricción secundaria, se produce la formación de nucleolos en cada una de sus partes.
Así, podemos afirmar lo siguiente: el organizador nucleolar consta no de uno, sino de varios loci (genes) responsables de la formación del nucléolo. Es en él donde se sintetizan los ácidos ribonucleicos ribosómicos rRNA, que forman subunidades de orgánulos celulares sintetizadores de proteínas: ribosomas.
¿Qué son los ribosomas?
Como se mencionó anteriormente, los tres tipos principalesEl ARN existe en la célula, donde se sintetiza en ciertos sitios: genes de ADN. El ARN ribosómico formado como resultado de la transcripción forma complejos con proteínas, ribonucleoproteínas, a partir de las cuales se forman las partes constituyentes del futuro orgánulo, las llamadas subunidades. A través de los poros de la membrana nuclear, pasan al citoplasma y forman en él las estructuras combinadas, que también incluyen moléculas de i-RNA y t-RNA, llamadas polisomas.
Los ribosomas mismos pueden separarse bajo la acción de los iones de calcio y existen por separado como subunidades. El proceso inverso ocurre en los compartimentos del citoplasma celular, donde tienen lugar los procesos de traducción: el ensamblaje de moléculas de proteínas celulares. Cuanto más activa es la célula, más intensos son los procesos metabólicos en ella, más ribosomas contiene. Por ejemplo, las células de la médula ósea roja, los hepatocitos de vertebrados y humanos se caracterizan por una gran cantidad de estos orgánulos en el citoplasma.
¿Cómo se codifican los genes de ARNr?
Con base en lo anterior, la estructura, los tipos y el funcionamiento de los genes de ARNr dependen de los organizadores nucleolares. Contienen loci que contienen genes que codifican ARN ribosómico. O. Miller, al realizar investigaciones sobre la ovogénesis en células de tritón, estableció el mecanismo de funcionamiento de estos genes. A partir de ellos se sintetizaron copias de ARNr (los llamados transcriptores primarios), que contenían alrededor de 13x103 nucleótidos y tenían un coeficiente de sedimentación de 45 S. Luego, esta cadena experimentó un proceso de maduración, que finalizó con la formación de tresMoléculas de ARNr con coeficientes de sedimentación de 5, 8 S, 28 S y 18 S.
Mecanismo de formación de ARNr
Volvamos a los experimentos de Miller, quien investigó la síntesis del ARN ribosómico y demostró que el ADN nucleolar sirve como plantilla (matriz) para la formación de ARNr, un transcriptor. También estableció que el número de ácidos ribosomales inmaduros (pre-r-ARN) que se forman depende del número de moléculas de la enzima ARN polimerasa. Luego se produce su maduración (procesamiento), y las moléculas de ARNr inmediatamente comienzan a unirse a los péptidos, lo que resulta en la formación de una ribonucleoproteína, el material de construcción del ribosoma.
Características de los ácidos ribosomales en las células eucariotas
Al tener los mismos principios de estructura y mecanismos funcionales comunes, los ribosomas de los organismos procarióticos y nucleares todavía tienen diferencias citomoleculares. Para averiguarlo, los científicos utilizaron un método de investigación llamado análisis de difracción de rayos X. Se encontró que el tamaño del ribosoma eucariótico y, por lo tanto, el ARNr incluido en él, es mayor y el coeficiente de sedimentación es de 80 S. El orgánulo, que pierde iones de magnesio, se puede dividir en dos subunidades con indicadores de 60 S y 40 S. Una partícula pequeña contiene una molécula de ácido y una grande, tres, es decir, las células nucleares contienen ribosomas que consisten en 4 polinucleótidos hélices de ácido de las siguientes características: 28 S ARN - 5 mil nucleótidos, 18 S - 2 mil 5 S - 120 nucleótidos, 5, 8 S - 160. El sitio donde se sintetiza el ARNr en las células eucariotas es el nucléolo, ubicado en el carioplasma del núcleo.
ARN ribosomal de procariotas
A diferencia del ARNr,Al ingresar a las células nucleares, los ácidos ribonucleicos ribosómicos de las bacterias se transcriben en un área compactada del citoplasma que contiene ADN y se denomina nucleoide. Contiene genes de ARNr. La transcripción, cuya característica general puede representarse como un proceso de reescritura de la información del ARNr de los genes del ADN en una secuencia de nucleótidos del ácido ribonucleico ribosómico, teniendo en cuenta la regla de complementariedad del código genético: el nucleótido de adenina corresponde al uracilo y la guanina. a citosina.
Las bacterias
R-ARN tienen un peso molecular más bajo y un tamaño más pequeño que el de las células nucleares. Su coeficiente de sedimentación es de 70 S, y las dos subunidades tienen valores de 50 S y 30 S. La partícula más pequeña contiene una molécula de ARNr y la más grande contiene dos.
El papel del ácido ribonucleico en el proceso de traducción
La función principal del r-RNA es asegurar el proceso de biosíntesis de proteínas celulares - traducción. Se lleva a cabo solo en presencia de ribosomas que contienen r-RNA. Al combinarse en grupos, se unen a la molécula de ADN informativa y forman un polisoma. Las moléculas del ácido ribonucleico ribosómico de transporte, que transportan aminoácidos, que, una vez en el polisoma, se unen entre sí mediante enlaces peptídicos, forman un polímero - proteína. Es el compuesto orgánico más importante de la célula, que realiza muchas funciones importantes: construcción, transporte, energía, enzimática, protección y señalización.
Este artículo examinó las características, la estructura y la descripción de los ácidos nucleicos ribosómicos, que sonbiopolímeros orgánicos de células vegetales, animales y humanas.
