La síntesis de proteínas ocurre en los ribosomas que consisten en dos subunidades, una grande y una pequeña, cada una formada por rRNA y proteínas específicas. Para la síntesis de proteínas, también se requiere de moléculas de tRNA, que están plegadas en una estructura secundaria con forma de hoja de trébol. Estas moléculas pequeñas pueden llevar un aminoácido en un extremo y tienen un triplete de bases, el anti codón, en un asa central, en el extremo opuesto de la molécula. La molécula de tRNA es el adaptador que aparea el aminoácido correcto con cada codón de mRNA durante la síntesis de proteínas. Hay al menos un tipo de molécula de tRNA para cada tipo de aminoácido presente en las células. Las enzimas conocidas como aminoacil-tRNA sintetasas catalizan la unión de cada aminoácido a su molécula de tRNA específica.
Estructura de las proteínas:
Las proteínas poseen una estructura química central que consiste en una cadena lineal de aminoácidos plegada de forma que muestra una estructura tridimensional, esto les permite a las proteínas realizar sus funciones.
En las proteínas se codifica el material genético de cada organismo y en él se especifica su secuencia de aminoácidos. Estas secuencias de aminoácidos se sintetizan por los ribosomas para formar las macromoléculas que son las proteínas.
Existen 20 aminoácidos diferentes que se combinan entre ellos de múltiples maneras para formar cada tipo de proteínas. Los aminoácidos pueden dividirse en 2 tipos: Aminoácidos esenciales que son 9 y que se obtienen de alimentos y aminoácidos no esenciales que son 11 y se producen en nuestro cuerpo.
La composición de las proteínas consta de carbono, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno además de otros elementos como azufre, hierro, fósforo y cinc.
En las células, las moléculas orgánicas más abundantes que son las proteínas, constituyen más de el 50 % del peso seco de las mismas.
Las proteínas son el principal nutriente para la formación de los músculos del cuerpo.
Clasificación de las proteínas
Según su composición, las proteínas se pueden clasificar en dos tipos que son proteínas simples o proteínas conjugadas.
§ Por un lado tenemos las proteínas que son proteinas simples y son aquellas que, por hidrolisis, producen solamente aminoácidos. Un ejemplo de proteína que es una proteína simple es la ubiquitina.
§ Por otro lado, están proteínas que son proteinas conjugadas. Estas proteínas contienen además de su cadena polipeptídica un componente que no es un aminoácido, denominado grupo prostético. Este componente puede ser un ácido nucleico, un lípido, un azucar o simplemente un ión inorgánico. Ejemplos de proteínas que son proteínas conjugadas son la mioglobina, la hemoglobina y los citocromos.
Según su forma, las proteínas se clasifican en dos tipos que son proteínas fibrosas y proteínas globulares.
§ Si en un tipo de proteínas hay una dimensión mayor que las demás de dice que son proteínas fibrosas. Es común que este tipo de proteínas, las proteínas fibrosas, tengan además funciones estructurales.
§ En las proteínas que son proteínas globulares su cadena polipeptídica se encuentra enrollada sobre sí misma. Esto da lugar a una estructura que es esférica y compacta en mayor o menor medida.
PROCEDIMIENTO
El DNA es una molécula alargada formada por dos cadenas que se unen longitudinalmente, cada una con un extremo 3′ (tres prima) y 5′ (cinco prima).
Este apareamiento o unión ocurre de forma antiparalela, es decir: si la primera cadena apunta su extremo 3′ hacia arriba, el de la segunda cadena apuntará hacia abajo. Una vez apareadas ambas cadenas se enrollarán formando la famosa doble hélice.
Entrando en lo que sería la composición química de dichas cadenas hay que mencionar que están formadas por unas unidades básicas llamadas nucleótidos, que se unen unos a otros formando cada cadena. A su vez, los nucleótidos están formados por tres moléculas fundamentales: una base nitrogenada, un fosfato y una pentosa (azúcar de cinco carbonos).
El grupo fosfato proviene del ácido ortofosfórico, muy importante para el metabolismo ya que forma parte de biomoléculas como el DNA, el RNA y los transportadores de energía: ATP, GTP, UTP… en los cuales, los enlaces que forman estos grupos fosfato guardarán gran cantidad de energía que será liberada al romperse dichos enlaces.
El azúcar o, mejor dicho, la pentosa que se encuentra en los ácidos nucléicos puede ser de dos tipos y esto es fundamental para hacer distinción entre DNA y RNA. Podemos tener Ribosa o Desoxirribosa.
La Ribosa, aquí presente en la parte superior de la imágen, será un componente clave en la estructura del RNA, castellanizado como ARN, cuyo “nombre largo” sería: Ácido RiboNucléico.
La Desoxirribosa, también presente en la parte inferior de esta imagen, será componente clave en la estructura del DNA o ADN: Ácido DesoxirriboNucléico.
La diferencia entre ambos azúcares radica en el grupo químico que presentan en su carbono 2′. Como podéis ver en la imágen la Ribosa presenta en su carbono 2′ un grupo alcohol o hidroxilo, mientras que la Desoxirribosa presenta un hidrógeno, se puede deducir que ha perdido un oxígeno, de ahí que se le ponga el prefijo “Desoxi-”.
Las bases nitrogenadas que podemos encontrar en los ácidos nucléicos se clasifican en bases púricas y bases pirimidínicas.
Las bases púricas son las que aparecen en la parte superior de esta imágen y son, como podéis ver, la Adenina y la Guanina, ambas presentes en los dos tipos de ácido nucléico: DNA y RNA.
Las pirimidínicas, como se puede deducir, son las tres que aparecen en la parte inferior: Timina, Citosina y Uracilo. Aquí se encuentra la excepción de que no todas aparecen en el DNA, ya que el Uracilo sustituye a la Timina en el RNA.
Así pues el DNA estará formado por nucleótidos con las bases: Adenina, Guanina, Timina y Citosina. Y el RNA estará formado por las bases: Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo.
Hay 20 tipos de aminoácidos distintos, con diferentes características cada aminoácido vendrá determinado por tres bases nitrogenadas del DNA. Dicho así puede sonar muy raro, pero antes de entrar en este tema me gustaría contar primero cual es la función del RNA en todo esto, ya que lo he mencionado muy de pasada.
Como ya he dicho, el RNA es un ácido nucléico parecido al DNA pero con la diferencia de que en lugar de Desoxirribosa está formado por Ribosa y en lugar de Timina utiliza Uracilo.
Llegado el momento de sintetizar proteínas tiene lugar un fenómeno denominado Transcripción. La transcripción no es más que la copia de un Gen o fragmento de DNA a RNA, que contendrá la información para formar una proteína, dicho muy a groso modo. Para que ocurra la transcripción se debe desenrollar la doble hélice de DNA y separar ambas cadenas, esto lo hace un complejo enzimático llamado RNA Polimerasa; la actividad polimerasa de este complejo irá apareando nucleótidos de RNA con las bases del fragmento de DNA que queremos copiar a lenguaje RNA y se irá sintetizando un RNA mensajero de una sola cadena que contendrá la información deseada para la síntesis de la proteína.
En el apareamiento de bases de RNA con las bases de DNA, la Adenina de éste apareará con el Uracilo del RNA.
Así pues, el apareamiento normal en una doble cadena de DNA sería:
DNA – DNA
A– T
G– C
T - A
C – G
Y el apareamiento de bases entre DNA y RNA sería el siguiente:
DNA – RNA
A– U
G– C
T– A
C – G
Con tres bases (triplete) se está codificando para la unión de un aminoácido. Estos tripletes aparecen en el RNA mensajero, cada uno denominado Codón.
A cada aminoácido corresponde un RNAt distinto con un triplete de anticodón distinto, según el código genético. Aquí entra en juego lo que se conoce como “El segundo código genético”, mediado por una enzima llamada Aminoacil-tRNA-sintetasa. Dicha enzima reconocerá cada RNAt y lo unirá a su correspondiente Aminoácido.
Una vez tenemos sintetizado el RNAm con la información necesaria, en forma de código genético, para formar una proteína y tenemos los RNAt unidos a sus correspondientes aminoácidos, ya podemos fabricar nuestra nueva proteína.Para sintetizar la proteína será necesaria la acción de un orgánulo celular muy importante: El Ribosoma.
Los ribosomas están presentes en todas las células, desde procariotas hasta eucariotas; en el citoplasma, en el caso de estas últimas ya que, como sabéis, tienen varios compartimentos y orgánulos.
El ribosoma tiene dos subunidades que pueden encontrarse por separado: una subunidad mayor y otra menor.
A la subunidad menor se va a unir el RNAm, hecho esto se une también la subunidad mayor
En ésta podemos encontrar unos huecos, tres concretamente, de unión a RNAt: A, P y E, y el funcionamiento es el siguiente:
Un RNAt, con su aminoácido unido, entra en la zona P, a continuación entra otro RNAt cargado en la zona A. Con gasto de energía, en forma de GTP, se produce la unión del aminoácido que contenía el RNAt que se encuentra en P al aminoácido del RNAt que se encuentra en A, quedando el de la zona P vacío. Hecho esto, el ribosoma avanza sobre el RNAm y el RNAt vacío pasa a la zona E de la subunidad mayor del ribosoma para ser expulsado de éste. El RNAt que antes se encontraba en A, con dos aminoácidos unidos en su cola, pasa ahora a la zona P. Volverá a entrar otro RNAt cargado con un aminoácido en la zona A, se producirá la transferencia de los dos aminoácidos que se encuentran en el RNAt de P al aminoácido del RNAt que se encuentra en A, quedando éste con tres aminoácidos unidos entre sí. El RNAt de la zona P quedaría vacío y el ribosoma avanzará desplazando el RNAt vacío a la zona E y expulsándolo y pasando el RNAt cargado con los tres aminoácidos, que se encontraba en A, a la zona P. El ciclo continuará hasta que todos los aminoácidos estén unidos formando una cadena polipeptídica.Una vez sintetizada la cadena polipeptídica en el ribosoma, se procederá al plegamiento de ésta y a la formación de la proteína en cuestión. En el plegamiento intervienen todas las propiedades que tengan los aminoácidos de los que está compuesta, si son hidrofóbicos, es decir, repelen el agua, tenderán a agruparse en un corazón central, y los hidrofílicos, que no repelen el agua, se dispondrán alrededor de los hidrofóbicos, ayudando así al establecimiento de la estructura.
Aquí está un video donde se explica de forma más concisa la síntesis de proteínas:
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=LGpBLN7C8aM
