La síntesis de proteínas es un proceso muy importante. Es él quien ayuda a nuestro cuerpo a crecer y desarrollarse. Implica muchas estructuras celulares. Después de todo, primero debe comprender qué es exactamente lo que vamos a sintetizar.
Qué proteína se necesita construir en este momento: las enzimas son responsables de esto. Reciben señales de la célula sobre la necesidad de una proteína en particular, después de lo cual comienza su síntesis.
Dónde tiene lugar la síntesis de proteínas
En cualquier célula, el sitio principal de biosíntesis de proteínas es el ribosoma. Es una macromolécula grande con una estructura asimétrica compleja. Se compone de ARN (ácidos ribonucleicos) y proteínas. Los ribosomas se pueden localizar individualmente. Pero la mayoría de las veces se combinan con EPS, lo que facilita la posterior clasificación y transporte de proteínas.
Si los ribosomas se asientan en el retículo endoplásmico, se denomina RE rugoso. Cuando la traducción es intensa, varios ribosomas pueden moverse a lo largo de una plantilla a la vez. Se suceden entre sí y no interfieren en absoluto con otros orgánulos.
Lo que se necesita para la síntesisardilla
Para que el proceso continúe, es necesario que todos los componentes principales del sistema de síntesis de proteínas estén en su lugar:
- Un programa que establece el orden de los residuos de aminoácidos en la cadena, es decir, el ARNm, que transferirá esta información del ADN a los ribosomas.
- Material de aminoácidos a partir del cual se construirá una nueva molécula.
- tRNA, que llevará cada aminoácido al ribosoma, participará en el descifrado del código genético.
- Aminoacil-tRNA sintetasa.
- El ribosoma es el sitio principal de biosíntesis de proteínas.
- Energía.
- Iones de magnesio.
- Factores proteicos (cada etapa tiene la suya).
Ahora veamos cada uno de ellos con más detalle y descubramos cómo se crean las proteínas. El mecanismo de biosíntesis es muy interesante, todos los componentes actúan de una manera inusualmente coordinada.
Programa de síntesis, búsqueda matricial
Toda la información sobre las proteínas que nuestro cuerpo puede construir está contenida en el ADN. El ácido desoxirribonucleico se utiliza para almacenar información genética. Está empaquetado de forma segura en los cromosomas y se encuentra en el núcleo de la célula (si hablamos de eucariotas) o flota en el citoplasma (en procariotas).
Después de la investigación del ADN y el reconocimiento de su papel genético, quedó claro que no es una plantilla directa para la traducción. Las observaciones han llevado a sugerir que el ARN está asociado con la síntesis de proteínas. Los científicos decidieron que debería ser un intermediario, transferir información del ADN a los ribosomas, servir como matriz.
Al mismo tiempo habíaLos ribosomas están abiertos, su ARN constituye la gran mayoría del ácido ribonucleico celular. Para comprobar si se trata de una matriz para la síntesis de proteínas, A. N. Belozersky y A. S. Spirin en 1956-1957. realizó un análisis comparativo de la composición de los ácidos nucleicos en un gran número de microorganismos.
Se asumió que si la idea del esquema "ADN-ARNr-proteína" es correcta, entonces la composición del ARN total cambiará de la misma manera que el ADN. Pero, a pesar de las enormes diferencias en el ácido desoxirribonucleico en diferentes especies, la composición del ácido ribonucleico total fue similar en todas las bacterias consideradas. A partir de esto, los científicos concluyeron que el ARN celular principal (es decir, el ribosómico) no es un intermediario directo entre el portador de la información genética y la proteína.
Descubrimiento del ARNm
Más tarde se descubrió que una pequeña fracción de ARN repite la composición del ADN y puede servir como intermediario. En 1956, E. Volkin y F. Astrachan estudiaron el proceso de síntesis de ARN en bacterias infectadas con el bacteriófago T2. Después de que ingresa a la célula, cambia a la síntesis de proteínas de fagos. Al mismo tiempo, la parte principal del ARN no cambió. Pero en la célula, comenzó la síntesis de una pequeña fracción de ARN metabólicamente inestable, cuya secuencia de nucleótidos era similar a la composición del ADN del fago.
En 1961, esta pequeña fracción de ácido ribonucleico fue aislada de la masa total de ARN. La evidencia de su función mediadora se ha obtenido a partir de experimentos. Después de la infección de las células con el fago T4, se formó nuevo ARNm. Ella se conectó con los viejos maestrosribosomas (no se encuentran nuevos ribosomas después de la infección), que comenzaron a sintetizar proteínas de fagos. Se descubrió que este "ARN similar al ADN" era complementario a una de las cadenas de ADN del fago.
En 1961, F. Jacob y J. Monod sugirieron que este ARN lleva información de los genes a los ribosomas y es una matriz para la disposición secuencial de los aminoácidos durante la síntesis de proteínas.
La transferencia de información al sitio de síntesis de proteínas se lleva a cabo mediante el ARNm. El proceso de leer información del ADN y crear ARN mensajero se llama transcripción. Después de eso, el ARN sufre una serie de cambios adicionales, esto se llama "procesamiento". En el transcurso del mismo, se pueden cortar ciertas secciones de la matriz de ácido ribonucleico. Luego, el ARNm va a los ribosomas.
Material de construcción para proteínas: aminoácidos
Hay 20 aminoácidos en total, algunos de ellos son esenciales, es decir, el cuerpo no puede sintetizarlos. Si algo de ácido en la célula no es suficiente, esto puede conducir a una ralentización de la traducción o incluso a una parada completa del proceso. La presencia de cada aminoácido en cantidad suficiente es el principal requisito para que la biosíntesis de proteínas se desarrolle correctamente.
Los científicos obtuvieron información general sobre los aminoácidos en el siglo XIX. Luego, en 1820, se aislaron los dos primeros aminoácidos, glicina y leucina.
La secuencia de estos monómeros en una proteína (la llamada estructura primaria) determina completamente sus próximos niveles de organización y, por lo tanto, sus propiedades físicas y químicas.
Transporte de aminoácidos: tRNA y aa-tRNA sintetasa
Pero los aminoácidos no pueden formar una cadena de proteínas. Para que lleguen al sitio principal de biosíntesis de proteínas, se necesita ARN de transferencia.
Cada aa-tRNA sintetasa reconoce solo su propio aminoácido y solo el tRNA al que debe unirse. Resulta que esta familia de enzimas incluye 20 variedades de sintetasas. Solo queda decir que los aminoácidos están unidos al tRNA, más precisamente, a su "cola" aceptora de hidroxilo. Cada ácido debe tener su propio ARN de transferencia. Esto es monitoreado por aminoacil-tRNA sintetasa. No solo hace coincidir los aminoácidos con el transporte correcto, sino que también regula la reacción de enlace del éster.
Después de una reacción de unión exitosa, el ARNt va al sitio de síntesis de proteínas. Esto finaliza los procesos preparatorios y comienza la transmisión. Considere los pasos principales en la biosíntesis de proteínas :
- iniciación;
- alargamiento;
- terminación.
Pasos de síntesis: iniciación
¿Cómo se lleva a cabo la biosíntesis de proteínas y su regulación? Los científicos han estado tratando de resolver esto durante mucho tiempo. Se propusieron numerosas hipótesis, pero cuanto más moderno se volvía el equipo, mejor empezábamos a comprender los principios de la radiodifusión.
El ribosoma, el sitio principal de la biosíntesis de proteínas, comienza a leer el ARNm desde el punto en el que comienza su parte que codifica la cadena polipeptídica. Este punto está situado en un ciertolejos del inicio del ARN mensajero. El ribosoma debe reconocer el punto del ARNm desde el que comienza la lectura y conectarse a él.
Iniciación: un conjunto de eventos que proporcionan el inicio de la transmisión. Se trata de proteínas (factores de iniciación), ARNt iniciador y un codón iniciador especial. En esta etapa, la subunidad pequeña del ribosoma se une a las proteínas de iniciación. Evitan que entre en contacto con la subunidad grande. Pero te permiten conectarte con el tRNA y el GTP del iniciador.
Entonces este complejo "se asienta" en el ARNm, exactamente en el sitio que es reconocido por uno de los factores de iniciación. No puede haber ningún error, y el ribosoma comienza su viaje a través del ARN mensajero, leyendo sus codones.
Tan pronto como el complejo alcanza el codón de iniciación (AUG), la subunidad deja de moverse y, con la ayuda de otros factores proteicos, se une a la subunidad grande del ribosoma.
Pasos de síntesis: elongación
La lectura del ARNm implica la síntesis secuencial de una cadena de proteína por un polipéptido. Procede añadiendo un residuo de aminoácido tras otro a la molécula en construcción.
Cada nuevo residuo de aminoácido se agrega al extremo carboxilo del péptido, el extremo C crece.
Pasos de síntesis: terminación
Cuando el ribosoma alcanza el codón de terminación del ARN mensajero, la síntesis de la cadena polipeptídica se detiene. En su presencia, el orgánulo no puede aceptar ningún ARNt. En cambio, entran en juego los factores de terminación. Liberan la proteína terminada del ribosoma detenido.
DespuésUna vez finalizada la traducción, el ribosoma puede abandonar el ARNm o continuar deslizándose por él sin traducirse.
El encuentro del ribosoma con un nuevo codón de iniciación (en la misma hebra durante la continuación del movimiento o en un nuevo ARNm) conducirá a una nueva iniciación.
Después de que la molécula terminada abandona el sitio principal de biosíntesis de proteínas, se etiqueta y se envía a su destino. Las funciones que realizará dependen de su estructura.
Control de procesos
Dependiendo de sus necesidades, la célula controlará de forma independiente la emisión. La regulación de la biosíntesis de proteínas es una función muy importante. Se puede hacer de muchas maneras.
Si una célula no necesita algún tipo de compuesto, detendrá la biosíntesis de ARN; la biosíntesis de proteínas también dejará de ocurrir. Después de todo, sin una matriz, todo el proceso no comenzará. Y los ARNm viejos se deterioran rápidamente.
Hay otra regulación de la biosíntesis de proteínas: la célula crea enzimas que interfieren con la fase de iniciación. Interfieren con la traducción, incluso si la matriz de lectura está disponible.
El segundo método es necesario cuando es necesario desactivar la síntesis de proteínas en este momento. El primer método implica la continuación de la traducción lenta durante algún tiempo después del cese de la síntesis de ARNm.
Una célula es un sistema muy complejo en el que todo se mantiene en equilibrio y el trabajo preciso de cada molécula. Es importante conocer los principios de cada proceso que ocurre en la célula. Así podemos entender mejor lo que está pasando en los tejidos y en el cuerpo como un todo.
